Physiologie respiratoire
Structure et fonctions de l’appareil respiratoire Mécanique ventilatoire
Équilibre et mouvement du système thoraco-pulmonaire
Propriétés statiques Expiration forcée Travail ventilatoire
Transport des gaz respiratoires
Ventilation alvéolaire
Diffusion alvéolo-capillaire Perfusion pulmonaire
Rapports Ventilation-Perfusion Transport sanguin
Régulation de la ventilation
Propriétés dynamiques
Rappel: Le système thoraco-pulmonaire vu comme une machine Résistance thoraco-pulmonaires
Résistance des voies aériennes
Le modèle du tube rigide indéformable Régime laminaire
Régime turbulent
Les éléments de la résistance des voies aériennes Eléments anatomiques
Eléments fonctionnels
Bronchomotricité Volume pulmonaire
Résistance tissulaires et thoraco-abdominales Méthodes de mesures
Propriétés dynamiques du système thoraco-pulmonaire
Déformation
Contrainte Contrainte
Déformation
Equation du mouvement:
9à coefficients constants (C, R, I) C: Compliance
(r. élastique)R: Résistance
(r. visqueuse)I: Inertance
(r. inertielle)9à un degré de liberté (V)
Propriétés
statiques Propriétés dynamiques
in fr
el P P
P
P = + +
V
t
) 2
sin( f t a
V & = ⋅ π ⋅
) sin( t a
V & = ⋅ ω ⋅
t
dt V I d
V R
dt C V
P = 1 × ∫ & + × & + × &
dt t I da
t a
R dt
t C a
P = 1 ⋅ ∫ ⋅ sin( ω ) + ⋅ ⋅ sin( ω ) + ⋅ ⋅ sin( ω )
C ωt ω
I a
V R
P 1 ) cos
( ⋅
− ⋅
⋅
⋅ +
⋅
= & ω
C ωt ω
I a ωt
a R
P 1 ) cos
(
sin ⋅
− ⋅
⋅
⋅ +
⋅
⋅
= ω
Résistance Réactance
Dépendant de f
ωt ω
a I ωt
a R ω ωt
C
P a ⋅ cos + ⋅ ⋅ sin + ⋅ ⋅ ⋅ cos
− ⋅
=
Indépendant de f
Dépendant de f
Pin est négligeable à la
fréquence respiratoire normale
Dépendant de f
Indépendant de f
C = 0.2 l.cmH
2O
-1R = 2 cmH
2O
-1.l
-1.s
Rappel: Le système thoraco-pulmonaire vu comme une machine Résistance thoraco-pulmonaires
Résistance des voies aériennes
Le modèle du tube rigide indéformable Régime laminaire
Régime turbulent
Les éléments de la résistance des voies aériennes Eléments anatomiques
Eléments fonctionnels
Bronchomotricité Volume pulmonaire
Résistance tissulaires et thoraco-abdominales Méthodes de mesure des résistances
Propriétés dynamiques du système thoraco-pulmonaire
Pression trans-bronchique
Pression trans-pulmonaire
Pression trans-thoracique
Gaz Tissu Pulm onaire Thorax
Pression
trans-thoraco-broncho-pulmonaire
Pression
trans-thoraco-pulmonaire
Pob
Palv Ppl
Psc
Déformation Contrainte
Grandeurs caractéristiques du système (Compliance, Résistance)
Contrainte = Pression appliquée au système (= Différence de pression à ses bornes) Déformation = Changement de volume
Poumons Thorax-paroi
Psr
Pp Pob
Système thoraco- pulmonaire Psc
V Rp
Cp V Ppl
Pob
Pp = − = 1 × + × &
V Rt
Ct V Psc
Ppl
Pt = − = 1 × + × &
V Rsr
Csr V Psc
Pob
Psr = − = 1 × + × &
+ + +
= = =
Ppl Pob
Ppl
Pt
Psc Ppl
Psc Rsr = Rt + Rp
Poumons V Rp V Ppl Cp
Pob
Pp = − = 1 × + × &
V Rtp Ctp V
Ppl Palv
Ptp = − = 1 × + × &
V Rg
Cg V Palv
Pob
Pg = − = 1 × + × &
Gaz (voies aériennes)
Tissu pulmonaire
aériennes voies
des Résistance g
va
R
R
= :V
Palv Rva Pob
Rg &
= −
=
Rva Rtp
Rp = +
Rappel: Le système thoraco-pulmonaire vu comme une machine Résistance thoraco-pulmonaires
Résistance des voies aériennes
Le modèle du tube rigide indéformable Régime laminaire
Régime turbulent
Les éléments de la résistance des voies aériennes Eléments anatomiques
Eléments fonctionnels
Bronchomotricité Volume pulmonaire
Résistance tissulaires et thoraco-abdominales Méthodes de mesures
Propriétés dynamiques du système thoraco-pulmonaire
Différence de potentiel (volt) Résistance (ohm)
Courant (ampère)
V
Palv Rva Pob
Rg &
= −
= U = R ⋅ I
V R
P = ⋅ &
∆ ( l min ) : V
Débit ⋅
-1& Résistance ( Pa ⋅ l
−1⋅ min ) : R
Rotamètre Tube en U, eau
ou mercure
Régime laminaire
r V
P 4 l ⋅ &
⋅
⋅
= ⋅
∆ π
η 8
V Rva Palv
Pob − = ⋅ &
r 4
R l V
P
⋅
⋅
= ⋅
∆ =
π η 8
&
V Rva Palv Pob − =
&
V V k
V P k
P &
&
& ⇔ ∆ = ⋅
⋅
=
∆ 2
Régime turbulent
Utilité de R ????
En pratique…
En écoulement mixte:
2 2 1
res K V K V
P = × & + × &
V n
K
P res = ′ × &
Ou :
Avec n compris entre 1
(écoulement laminaire) et
2 (écoulement turbulent)
Rappel: Le système thoraco-pulmonaire vu comme une machine Résistance thoraco-pulmonaires
Résistance des voies aériennes
Le modèle du tube rigide indéformable Régime laminaire
Régime turbulent
Les éléments de la résistance des voies aériennes Eléments anatomiques
Eléments fonctionnels
Bronchomotricité Volume pulmonaire
Résistance tissulaires et thoraco-abdominales Méthodes de mesures
Propriétés dynamiques du système thoraco-pulmonaire
) (
)
( bouche et pharynx R va intrathora ciques R
Rva = +
) (
)
( nez et pharynx R va intrathora ciques R
Rva = +
%
100 50 % 50 %
% 75
% 25
%
100
) 2 mm R ( va intrathora ciques ) = R ( va intrathora ciques > 2 mm ) + R ( va intrathora ciques
%
100 80 % 20 %
<
Rappel: Le système thoraco-pulmonaire vu comme une machine Résistance thoraco-pulmonaires
Résistance des voies aériennes
Le modèle du tube rigide indéformable Régime laminaire
Régime turbulent
Les éléments de la résistance des voies aériennes Eléments anatomiques
Eléments fonctionnels
Bronchomotricité Volume pulmonaire
Résistance tissulaires et thoraco-abdominales Méthodes de mesures
Propriétés dynamiques du système thoraco-pulmonaire
9Interdépendance bronches - tissu pulmonaire
Rva Gva 1
=
CPT VR
Vgt sGva = Gva
Rva Vgt
sRva = ⋅
9Volume de fermeture
9Temps respiratoire
Rappel: Le système thoraco-pulmonaire vu comme une machine Résistance thoraco-pulmonaires
Résistance des voies aériennes
Le modèle du tube rigide indéformable Régime laminaire
Régime turbulent
Les éléments de la résistance des voies aériennes Eléments anatomiques
Eléments fonctionnels
Bronchomotricité Volume pulmonaire
Résistance tissulaires et thoraco-abdominales Méthodes de mesures
Propriétés dynamiques du système thoraco-pulmonaire
Palv
Psc Ppl
Pob
Rt Rtp
Rva
Rsr = + +
%
100 45 % 10 % 45 %
En respiration buccale
Rappel: Le système thoraco-pulmonaire vu comme une machine Résistance thoraco-pulmonaires
Résistance des voies aériennes
Le modèle du tube rigide indéformable Régime laminaire
Régime turbulent
Les éléments de la résistance des voies aériennes Eléments anatomiques
Eléments fonctionnels
Bronchomotricité Volume pulmonaire
Résistance tissulaires et thoraco-abdominales Méthodes de mesures
Résistance des voies aériennes Pléthysmographie Interruption de débit Résistance pulmonaires
Technique du ballonnet œsophagien Résistance du système respiratoire
Relaxation
Oscillation forcées
Propriétés dynamiques du système thoraco-pulmonaire
Déformation Contrainte
Grandeurs caractéristiques du système (Compliance, Résistance)
Quel générateur de pression ?
F’
Les muscles respiratoires font partie du système thoraco-pulmonaire:
Ils doivent être en relaxation pour permettre la mesure des propriétés mécaniques de la paroi thoraco-abdominale et du système thoraco-pulmonaire.
F F
2 2
' dt
L m d
dt r dL L
k F
F − = ⋅ + ⋅ + ⋅
2 2
dt L m d
dt r dL L
k
F = ⋅ + ⋅ + ⋅
Rappel: Le système thoraco-pulmonaire vu comme une machine Résistance thoraco-pulmonaires
Résistance des voies aériennes
Le modèle du tube rigide indéformable Régime laminaire
Régime turbulent
Les éléments de la résistance des voies aériennes Eléments anatomiques
Eléments fonctionnels
Bronchomotricité Volume pulmonaire
Résistance tissulaires et thoraco-abdominales Méthodes de mesures
Résistance des voies aériennes Pléthysmographie Interruption de débit Résistance pulmonaires
Technique du ballonnet œsophagien Résistance du système respiratoire
Relaxation
Oscillation forcées
Propriétés dynamiques du système thoraco-pulmonaire
Résistance des voies aériennes
V Ig V
Rg Cg V
alv ob
g P P
P = − = 1 × + × & + × &&
V P R P
R g va ob alv
&
)
( −
=
=
Il suffit (!) donc de mesure le débit à la bouche et la pression alvéolaire (ou sa variation)…
Deux groupes de techniques:
9 Techniques pléthysmographiques
9 Techniques d’interruption
Pléthysmographie: Rva
Sera développé en Travaux Pratiques en PCEM 2
V
Palv Rva Pob
&
)
( −
=
V
Palv Rva Pob
&
)
( −
= Pression alvéolaire
Les variations de pression dans la boîte (le pléthysmographe) représentent à chaque instant les variations de pression alvéolaire gt
Boîte gt
Bar
Boîte Bar
Boîte
Alv V
K P V
P P
P P
P V
ta
× ∆
× =
−
∆
×
−
∆ ×
×
≈ ( )
) 47 (
4 .
1 H
2O
Adapté de: Flandrois R, Brune J, and Wiesendanger T. La respiration.
Villeurbanne: SIMEP Editions, 1976.
Vgt sGva = Gva
Rva Gva 1
=
gt Boîte gt
Bar
Boîte Bar
Boîte
Alv V
K P V
P P
P P
P V
ta
× ∆
× =
−
∆
×
−
∆ ×
×
≈ ( )
) 47 (
4 .
1 H
2O
gt Boîte alv alv
V V
K P V
P V
P Rva Pob
×
∆
× ∆
∆
− ∆
=
=
= & & &
) (
Boîte gt
alv P
V K V
P Gva V
∆
×
× ∆
∆
∆ =
= & &
V &
∆
Boîte
∆ P
Boîte gt
gt alv
gt V P
V K V
P V
sGva V
∆
×
×
× ∆
∆
×
∆ =
= & &
Si on représente le débit en fonction de la pression boîte
B
B P
tg V P
f
V & = ( ) = β = ∆ &
La pente de la relation est la conductance spécifique
Finalement le paramètre le plus intéressant peut être mesuré sans même occlure les voies aériennes…
Interruption de débit: Rva
Pob Palv V &
V
Palv Rva Pob
&
)
( −
=
Théorie
Pratique…
alv?
P
P
aoP
alvRappel: Le système thoraco-pulmonaire vu comme une machine Résistance thoraco-pulmonaires
Résistance des voies aériennes
Le modèle du tube rigide indéformable Régime laminaire
Régime turbulent
Les éléments de la résistance des voies aériennes Eléments anatomiques
Eléments fonctionnels
Bronchomotricité Volume pulmonaire
Résistance tissulaires et thoraco-abdominales Méthodes de mesures
Résistance des voies aériennes Pléthysmographie Interruption de débit Résistance pulmonaires
Technique du ballonnet œsophagien Résistance du système respiratoire
Relaxation
Oscillation forcées
Propriétés dynamiques du système thoraco-pulmonaire
Ballonnet œsophagien: Rp
Diaphragme
P el P fr
P
V
P’
Ppl Pob
V V’
−
P el
V P
Cp = V = ' '
Insp.
Exp.
V Rp Pfr
&
=
Flandrois R, Brune J, and Wiesendanger T. La respiration. Villeurbanne: SIMEP Editions, 1976
Rappel: Le système thoraco-pulmonaire vu comme une machine Résistance thoraco-pulmonaires
Résistance des voies aériennes
Le modèle du tube rigide indéformable Régime laminaire
Régime turbulent
Les éléments de la résistance des voies aériennes Eléments anatomiques
Eléments fonctionnels
Bronchomotricité Volume pulmonaire
Résistance tissulaires et thoraco-abdominales Méthodes de mesures
Résistance des voies aériennes Pléthysmographie Interruption de débit Résistance pulmonaires
Technique du ballonnet œsophagien Résistance du système respiratoire
Relaxation
Oscillation forcées
