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1 er cycle – PCEM2 – MI2 – Physi o lgie – Mécanique ventilatoire Année Universitaire 2007 - 2008
Mécanique ventilatoire
Objectifs Connaître les données spirographiques : volumes et débits
Savoir construire les courbes pression-volume et définir le niveau ventilatoire de repos. Comprendre l importance du surfactant. Définir la zone silencieuse du poumon et les conséquences qui résultent de ce « silence ».
Janvier 2008 P. PRÉFAUT
Mécanique ventilatoire Définition Etude des phénomènes qui vont permettre ’ ’ ou s opposer au renouvellement de l air dans les alvéoles.
Mécanique ventilatoire
Exploration de base : La spirographie
Faculté de Médecine Montpellier-Nîmes
1 er cycle – PCEM2 – MI2 – Physi o lgie – Mécanique ventilatoire Année Universitaire 2007 - 2008 : 1. Les volumes : La spirographie exploration du souffle le parenchyme, les parois 9 Les volumes mobilisables : X Les volumes pulmonaires : Exploration : parenchyme pulmonaire, parois thoracique Y Les débits bronchiques : Exploration des : grosses bronches petites voies aériennes
1. Les volumes : le parenchyme, les parois 9 Le volume non mobilisable :
CV
Volum e résiduel (VR) VR
aJPn.v iePr 2R0É08AFTU
NVR
Capacité vitale (CV) = CI Capacité inspiratoire (CI) CV + Volume de réserve expiratoire (VRE) VRE
1. Les volumes : le parenchyme, les parois
9 Les sommes : Capacité pulmonaire totale (CPT) = CV + VR  Capacité résiduelle fonctionnelle (CRF) = VRE + VR
NVR
Faculté de Médecine Montpellier-Nîmes
ume-tempVVolT%C es)cRVPCmuloebéDsv-timeT(sp105432
Faculté de Médecine Montpellier-Nîmes
4 2
8 6
La courbe dexpiration forcée
Temps (sec) 0 1 2 3 4 5
Temps (sec) 0 1 2 3 4 5 DME 25-75 VEMS
2.1. La courbe d expiration forcée
1 er cycle – PCEM2 – MI2 – Physi o lgie – Mécanique ventilatoire Année Universitaire 2007 - 2008 La spirographie : Synthèse 2. Les débits : les bronches
CRF
Nécessité d une standardisation pour comparaison inter et intra individuelles Inspiration forcée suivie d une expiration maximale, la plus rapide possible
CV CPT VR
NVR
VEMS
2.2. Les Débits moyens (Courbe volume-temps)
AUTPRÉF8P.  200reivnaJ
1 er cycle – PCEM2 – MI2 – Physi o lgie – Mécanique ventilatoire Année Universitaire 2007 - 2008 2.3. Les Débits instantanés 2.3. Les Débits instantanés (Courbe débit-volume) (Courbe débit-volume) VEM V . ak, V . 75 . Donne même type de résultat que S pe Très intéressant, comparable DME 25-75 V 50 +++ . Vpeak 8 8 6 Normal 6 Obstruction . 44 Vpeak 22
CPT 75 VR CPT 75 VR % CV % CV
2.3. Les Débits instantanés (Courbe débit-volume)
. Ecart type trop important inutilisable V 25 8 8 6 Normal 6 Obstruction 44 22 CPT 25 VR CPT 25 VR % CV % CV Janvier 2008 P. PRÉFAUT
8 8 Obstruction 6 Normal 6 44 22
CPT 50 VR CPT 50 VR % CV % CV
2.4. Les débits : Signification . . 9 Le VEMS, le V pointe, le V 75 explorent globalement grosses bronches et petites voies aériennes proximales. . 9 Le DME 25-75 et le Vmax 50 explorent plus spécifiquement mais insuffisamment les petites voies aériennes.
Faculté de Médecine Montpellier-Nîmes
1 er cycle – PCEM2 – MI2 – Physi o lgie – Mécanique ventilatoire Année Universitaire 2007 - 2008
2.4. Les débits : Signification Notion « de zone silencieuse » du poumon ’ ’ Il s agit de l ensemble des petites voies aériennes distales. Elles sont mal évaluées par la spirographie, qui «ne parle pas». A contrario, ce sont les premières altérées dans les pathologies broncho-pulmonaires.
Spirographie Mécanique
Janvier 2008 P. PRÉFAUT
3. Les appareils de mesure
9 Les spirographes mécaniques : volume-temps 9 Les pneumotachographes : débit-volume 9 Les pléthysmographes : volumes …
Spirographie Pléthysmographique VA x PA = - (Vpl x Ppl) Ò Ô Ô Ò
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1 er cycle – PCEM2 – MI2 – Physi o lgie – Mécanique ventilatoire Année Universitaire 2007 - 2008 Notion limite inférieure de la normale 4. Les valeurs théoriques litre litre.sec -1 3,7 5,7 9 Dépendantes : sexe, taille, âge, race 3,0 4,1 9 Exemples : 80 % 3,5 2,3 75 % 1,6 1 Homme : 20 ans 1,9 m CV = 7 l VEMS = 5,6 VEMS/CV = 80 % 70 % ,9 55 % Femme : 70 ans 1,5 m CV = 2,7 l VEMS = 1,9 VEMS/CV = 70 % 20 70 Age 20 70 Age Mme Durand 1,60 mètres Mr Dupont 1,75 mètres 9 Notion limite inférieure de la normale : Capacité Vitale Lente V . max 50 % CV propre à chaque variable Parce que les paramètres sont différentes et que lécart type résiduel de chacune dentre-eux est constant, quel que soit lâge, le pourcentage de la limite inférieure par rapport à la normale est toujours variable.
5. Interprétation des résultats 9 Déficit ventilatoire RESTRICTIF
Diagnostic : CPT diminuée sous Lim. Inf. Normale Sévérité : CPT % th 9 Déficit ventilatoire OBSTRUCTIF Diagnostic : VEMS/CV < 70 % Sévérité : VEMS % th
Janvier 2008 P. PRÉFAUT
6. Exemples pathologiques
9 Déficit obstructif : asthme, BPCO, emphysème… VEMS/CV Ì vs CPT normale 9 Déficit restrictif : fibrose pulm., cyphoscol… CPT, CV Ì vs VEMS/CV normal  
Faculté de Médecine Montpellier-Nîmes
1 er cycle – PCEM2 – MI2 – Physi o lgie – Mécanique ventilatoire Année Universitaire 2007 - 2008 i S irométrie du généraliste : exemple PiKo-6 ® La sp graphie du généraliste p Mode demploi 7. ro
Débit mètre électronique (prix insignifiant)
Mesure VEMS, CV donc VEMS/CV Permet le diagnostic d un déficit obstructif. Doit être utilisé chez tout sujet à risque (tabagique 40 ans, 10 paquets-année)
Spirométrie du généraliste : exemple PiKo-6 ® Ecran PiKo ® -6 Interprétation
Les valeurs de références par défaut sont paramétrées comme suit : V e r t  : VEMS/CV > 0,8 m A a p l r a i d o i r e i  ,r epsapsi rdataositrhemlieé eo ua ud tea bac  J a u n e : 0 Bilan spécialisé nécessaire si  0,7 < VEMS/CV < ,8 vous fumez, toussez, crachez ou êtes parfois essoufflé Rouge : VEMS/CV < 0,7 Bilan respiratoire spécialisé indispensable Janvier 2008 P. PRÉFAUT
Embout PiKo
Zone de couleur
Trous daération Bouton de contrôle
Indicateur de zone
Mécanique ventilatoire
Propriétés statiques du système respiratoire
Faculté de Médecine Montpellier-Nîmes
2. Détermination des propriétés élastiques 2.2. Les variables mesurées Propriétés statiques : P = E x V Elastance : E = P / V Compliance : C = 1 / E = V / P
-40 -20 0 +20 +40 P (cmH 2 O)
2.3. Construction courbes volume/pression 2-3-1 : courbe volume/pression du poumon Inspiration complète : apnée 2 sec Expirations partielles avec apnée % capacité vitale 100 80 60 40 20
1 er cycle – PCEM2 – MI2 – Physi o lgie – Mécanique ventilatoire Année Universitaire 2007 - 2008 1.Rappel2. Détermination des propriétés élastiques 1.1. : Equation Newton domaine 3 dimensions 2.1. Les paramètres de mesure . .. P tot = E tot x V + R tot x V + I tot x V 9 Les volumes : % CV th = Normalisation 1.2. : Equation Newton condition statique . .. 9 Les pressions motrices : P tot = E tot x V + R tot x V + I tot x V TPhoourmaons :     PP wL ==      PP p A l –-PP p B l = P bu – P oe x : Syst.Resp : P tot = P A – P B P tot = E tot x V
FÉUA .RP00P8re2 TeptnoM enicedéM viansJmeNîr-iellacultédeF
viansJme8P00 2erUAFÉRP .TFNîr-iellpentMoe nicedéM edétluca
% capacité vitale 100 80 60 Pression de distension 40 élastique 20
+20 +40 P (cmH 2 O)
-40 -20 0
9 Construction : Sommation des deux précédentes
9 Construction : Identique précédente 9 Analyse : Compliance = Δ V / Δ P au dessus NVR
2.3. Construction courbes volume/pression 2-3-2 : courbe volume/pression du thorax
1 er cycle – PCEM2 – MI2 – Physi o lgie – Mécanique ventilatoire Année Universitaire 2007 - 2008 2.3. Construction courbes volume/pression 2-3-1 : courbe volume/pression du poumon Compliance = Δ V / Δ P au dessus NVR Pression de rétraction élastique (max) % CV 100 Pression de 80 rétraction élastique 60 C L = Δ V / Δ P  40 20 -40 -20 0 +20 +40 P (cmH 2 O)
2.3. Construction courbes volume/pression
2-3-3 : courbe volume/pression du système respiratoire
TAUÉFPR
3. Origine de lélasticité pulmonaire 3.1. Facteurs histologiques 3.2. Facteurs physico-chimiques
3.2.1. Notion de force de tension superficielle 9 Forces attraction intermoléculaires 9 Phase aériennes < phase liquidienne Rétraction Paroi Bulle
9 Définition NVR : Volume pulmonaire auquel les forces de rétraction et de distension élastiques thoraco-pulmonaires sont égales et de sens opposé.
2.3. Construction courbes volume/pression 2-3-3 : courbe volume/pression du système respiratoire
+40 P (cmH 2 O)
+20
0
40 20
-40 -20
+40 P (cmH 2 O)
1 er cycle – PCEM2 – MI2 – Physi o lgie – Mécanique ventilatoire Année Universitaire 2007 - 2008 % capacité vitale 100 80 60
40 20 -40 -20
NVR 0 +20
% capacité vitale 100 80 60
de Multéine édecFcaerviansJ. 8P00 2lleptnoMemîN-rei
1 er cycle – PCEM2 – MI2 – Physi o lgie – Mécanique ventilatoire Année Universitaire 2007 - 2008 Physico-chimie : Forces de tension superficielle 3.2.2. Expérience de Von Neergaard (1929) Interface liquide / liquide Distensibilité poumon x 2 Volume (ml) 200 Ì Pre El 150 Liq.air Ê C L 100 50 0 5 10 15 20 Pression (cmH 2 O)
Physiologie : Question Linterface air-liquide du poumon exerce t-il une force de tension superficielle qui jouerait un rôle dans l élasticité pulmonaire ?
3. Origine de lélasticité pulmonaire
3.3. Synthèse
9 L interface air-liquide participe aux forces de rétraction élastique du poumon. 9 Ces forces physico-chimiques de rétraction contribuent pour 50 % à la distensibilité pulmonaire donc à égalité avec les forces de rétraction histologique.
Janvier 2008 P. PRÉFAUT
4. Notion de surfactant
4.1. Interface air-liquide : liquide = sérum ?
9 Pression réelle < 5-10 fois pression théorique Protection fatigue, mais origine ? 9 Instabilité alvéolaire Petits alvéoles se vident dans grands Liquide = sérum : NON
Faculté de Médecine Montpellier-Nîmes