ELEMENTS DE PHYSIOLOGIE RESPIRATOIRE

ELEMENTS DEELEMENTS DE

PHYSIOLOGIE RESPIRATOIREPHYSIOLOGIE RESPIRATOIRE

Fonctions du Système respiratoireFonctions du Système respiratoire

Fonction POMPE VentilatoireFonction POMPE Ventilatoire

Fonction d’Echangeur GazeuxFonction d’Echangeur Gazeux

alvéoles – sang capillaire alvéoles – sang capillaire

Ventilation totale = Vent Alvéolaire + Vent espace mortVentilation totale = Vent Alvéolaire + Vent espace mort

Vd Anatomique

Vd Alvéolaire

Vd Physiologique

Espace Mort (Vd)

PaCO2

Production métabolique

(V ’CO2)

Ventilation Alvéolaire

(V ’A)

V ’CO2

PaCO2 //

V ’A

Vd Anatomique

Vd Alvéolaire

Vd Physiologique

V ’Alvéolaire et PaCO2

PaCO2= Production de Co2

Ventilation Alvéolaire

PaCO2 = V ’CO2

V ’Courante - V ’Espace Mort

ELEMENTS de PHYSIOLOGIEELEMENTS de PHYSIOLOGIE VENTILATOIREVENTILATOIRE

Mécanique RespiratoireMécanique Respiratoire• le modèle: soufflet + moteurle modèle: soufflet + moteur

• le soufflet:le soufflet: spirométriespirométrie charge élastique: charge élastique:

compliancecompliance charge résistive: Rvacharge résistive: Rva

• le moteur:le moteur: relation force-longueurrelation force-longueur relation effort-Pgénéréerelation effort-Pgénérée

Rapport VRapport VAA / Q / Q• influence de Vinfluence de VAA/Q sur PaO2/Q sur PaO2

• Hétérogénéité de la distribution Hétérogénéité de la distribution régionale de Vrégionale de VAA et Q et Q

• Cause de l ’hétérogénéité de la Cause de l ’hétérogénéité de la distribution régionale de Vdistribution régionale de V

• Cause de l ’hétérogénéité de la Cause de l ’hétérogénéité de la distribution régionale de Qdistribution régionale de Q

Élément

Résistif

Élément

élastique

soufflet

moteur

Modèle Mécanique

Modèlisation du système respiratoireModèlisation du système respiratoire

Volume Résiduel

Volume Expiratoire de Réserve

Volume Courant

Volume Inspiratoire de Réserve

Capacité

Résiduelle Fonctionnelle

Capacité Vitale

Capacité Pulmonaire Totale

SPIROMETRIE

Rapport de TiffeneauRapport de Tiffeneau

Pres

Pel

Pmus

Equation de mouvement

Pmus = Pel + Pres

Notions de « charges » élastiques et résistives

CHARGE ELASTIQUECHARGE ELASTIQUE

Courbe Pression-Volume statique du Courbe Pression-Volume statique du Système RespiratoireSystème Respiratoire

Notion de ComplianceNotion de Compliance• distensibilité du Système respiratoiredistensibilité du Système respiratoire• Volume pulmonaire aéréVolume pulmonaire aéré

COURBE PRESSION - VOLUME COURBE PRESSION - VOLUME STATIQUESTATIQUE du Système Respiratoiredu Système Respiratoire

Pst

Volume

VR

CPT

CRF

VtiV

P C = V / P

PA P B

+100 ml

CA=100 ml/cm H2O

+ 50 ml

CB = 50 ml/cm H2O

A est deux fois plus « distensible » que B

La Compliance mesure la « distensibilité »

Compliance : Compliance : V / V / P ml/cm H2OP ml/cm H2O

1 cm H2O 1 cm H2O

1 cm H2O 1 cm H2O

+ 10 mL

Cs = 10 mL/ cm H2O

+ 1000 mL

Ce = 1000 mL/ cm H2O

souriséléphant

Le tissu pulmonaire de la souris n’est pas 100 fois

moins distensible que celui de l’éléphant

( en réalité la Compliance spécifique ml/cm H2O/g de tissu est la même )

C’est le volume pulmonaire de départ qui est très différent

La Compliance renseigne sur le volume pulmonaire aéré, disponible pour la ventilation.

1 cm H2O 1 cm H2O

Poumons normaux SDRA sévère

+ 100 mL

C = 100 mL/ cm H2O

+ 50 mL

C = 50 mL/ cm H2O

CHARGE RESISTIVECHARGE RESISTIVE

RRVAVA = = P / VP / V

• RRVAinsp VAinsp = Pova - Palv / Vinsp= Pova - Palv / Vinsp

• RRVAexpiVAexpi = Palv - Pova / Vexpi = Palv - Pova / Vexpi

RRVAVA = = . L . V . L . V

. D. D44

RVA dépend du volume PulmonaireRVA dépend du volume Pulmonaire

Pova

Palv

R

Le « Moteur » : diaphragmeLe « Moteur » : diaphragme

Relation longueur repos - forceRelation longueur repos - force

100%

130%100%

% de la force maximale

% de la longueur maximale

Le « Moteur » : diaphragmeLe « Moteur » : diaphragme

Relation effort – pression généréeRelation effort – pression générée

P1 = 2T / r1

P2 = 2T / r2P2 < P1

r1

r2Normal

BPCO distendu

Possibilité de réaliser une inspirationPossibilité de réaliser une inspiration

Charge mécanique respiratoire Performances neuromusculaires

Ch résistive

Ch élastique

Endurance musculaire respiratoire : Endurance musculaire respiratoire : déséquilibre énergétique favorabledéséquilibre énergétique favorable

Fourniture en O2 Besoins en O2

Equilibre Ventilatoire (sujet normal)

TaO2 mus.resp.

Besoins ventilatoires

Charge mécaniq.resp.

Capacité effecteur resp. neuro-musc.

Reserve

Ventilatoire

Equilibre Ventilatoire (sujet BPCO compensé)

TaO2 mus.resp.

Besoins ventilatoires

Charge mécaniq.resp.

Capacité effecteur resp. neuro-musc.

Reserve

Ventilatoire

(Diaphragme inefficace)

( PEPi )

Equilibre VentilatoireEquilibre Ventilatoire (sujet BPCO décompensé) (sujet BPCO décompensé)

TaO2 mus.resp.

Besoins ventilatoires

Charge mécaniq.resp.

Capacité effecteur resp. neuro-musc.

(Diaphragme inefficace)

( PEPi )

ECHANGES GAZEUX ECHANGES GAZEUX

ET ET

RAPPORT VENTILATION / PERFUSIONRAPPORT VENTILATION / PERFUSION

PAO2 = 100PACO2 = 40

PAH2O = 47 PAN2 = 573

Pv CO2 = 45

PvO2 = 40

Pcap CO2 = 40

Pcap O2 = 100

Pcap CO2

Pcap O2100

45

40

75 msec

Pi O2 = 160

Pi N2 = 600

P partielles en mmHg

Q = 5 L / min

V = 5 L / min

Notion de Rapport Ventilation / Perfusion

V < 5 L / min

Q = 5 L / min

Notion de Rapport Ventilation / Perfusion

V = 5 L / min

Q < 5 L / min

Notion de Rapport Ventilation / Perfusion

La couleur du liquide à la sortie de la chambre de mélange dépend du rapport Débit de colorant V / Débit de diluant Q

Notion de Rapport Ventilation / Perfusion

Unité Type D

Unité Type N

Unité Type S

La coloration du liquide à la sortie collective dépend :

•De la coloration à la sortie de chaque type d’unité (rapport V/Q régional)

•Du nombre respectif d’Unités D, N, et S

Rapport Ventilation / PerfusionRapport Ventilation / Perfusion

VA = 5 L / min

Pi O2 = 150 mm Hg

Q = 5 L / minPv O2 = 40 mmHg

PaO2 = 98 mm Hg

PA O2 = 100 mmHg

Le niveau de Pa O2 dépend du rapport VA / Q

VA / Q = 1

VA = 0 L / min

Pi O2 = 150 mm Hg

Q = 5 L / minPv O2 = 40 mmHg

PaO2 = 40 mm Hg

PA O2 <100 mmHg

Unités pulmonaires à rapport VA / Q = 0

SHUNT

VA < 5 L / min

Pi O2 = 150 mm Hg

Q = 5 L / minPv O2 = 40 mmHg

PaO2 < 98 mm Hg

Unités pulmonaires à rapport VA / Q < 1

Effet shunt

V = 5 L / minPi O2 = 150 mm Hg

Q = 0 L / minPv O2 = 40 mmHg

PAO2 = 150 mm Hg

Unités à rapport VA / Q =

Vd alvéolaire

V = 5 L / minPi O2 = 150 mm Hg

Q < 5 L / minPv O2 = 40 mmHg

PaO2 > 98 mm Hg

Unités pulmonaires à rapport VA / Q >1

Effet Espace mort

VA

Base Sommet

Répartition Régionale du Volume InspiréVA

- 2 cm H2O

0

- 10 cm H2O

0

0 cm H2O

Immédiatement avant le début de l ’Inspiration

Répartition Régionale du Volume Inspiré

Pression

Volume

Début Inspiration

Fin

Inspiration

Q

Base Sommet

Répartition Régionale du Débit SanguinQsg

PA > Pa > Pv

Pa > PA > Pv

Pa > Pv > PA

VD

I

II

III

PAP

Répartition Régionale du Débit Sanguin

WEST

Répartition pulmonaire régionale du débit sanguin et du débit gazeux

Base Sommet

VA

Q

VA / Q

1

0

VA / Q

3ème côteZones à VA / Q <1 Zones à VA / Q 1 Zones à VA / Q > 1

VA / Q = 1

VA / Q >1

VA / Q =

VA / Q <1

VA / Q = 0

VA / QVA / Q = 1

VA / Q >1

VA / Q =

VA / Q <1

VA / Q = 0

VA / QVA / Q = 1

VA / Q =

VA / Q = 0

Modèle à 3 compartiments

Rapport ventilation/perfusion global = 1Rapport ventilation/perfusion global = 1

30%

65%

5%

Effet « espace mort »Effet « espace mort »

Augmentation des zones à haut rapport VA /Q

> 30%

Effet « shunt »Effet « shunt »

Augmentation des zones à bas rapport VA /Q

> 5%

Effet de la PEPi (1)Effet de la PEPi (1)

Pst

Volume

VR

CPT

CRF

PEPi

L’inspiration a lieu sur la zone de mauvaise compliance du SR

Merci de votre AttentionMerci de votre Attention

Inhomogénéité de la distribution de la Inhomogénéité de la distribution de la PerfusionPerfusion

I

II

III

Inhomogénéité de la distribution de la VentilationInhomogénéité de la distribution de la Ventilation

V

Ppl

-10

-2

-13

-5

-2 -5 -10 -13

VA / QQ

VA

Zones à VA / Q <1 Zones à VA / Q = 1 Zones à VA / Q > 1

VA /Q

1

Bases Sommet

> 1

< 1

AnatomieAnatomie

Fosses nasales

Pharynx

Larynx

Trachée

Bronches souchesBronches

Espace Mort (Vd) [ 150 ml ]Espace Mort (Vd) [ 150 ml ]

Vd alvéolaire = volume de gaz contenu dans zones alvéolaires ne participant pas aux échanges gazeux

V’Alvéolaire et PaCO2V’Alvéolaire et PaCO2

V’CO2

PaCO2 = ---------- . K

V’ Alv

SPIROMETRIESPIROMETRIE

Ph

Co2

2-3 DPG

Ph

Co2

2-3 DPG