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ELEMENTS DE PHYSIOLOGIE RESPIRATOIRE. Fonctions du Système respiratoire. Fonction POMPE Ventilatoire Fonction d’Echangeur Gazeux alvéoles – sang capillaire. Ventilation totale = Vent Alvéolaire + Vent espace mort. Espace Mort (Vd). Vd Anatomique Vd Alvéolaire. Vd Physiologique. V ’CO2
E N D
Fonctions du Système respiratoire • Fonction POMPE Ventilatoire • Fonction d’Echangeur Gazeux alvéoles – sang capillaire
Espace Mort (Vd) Vd Anatomique Vd Alvéolaire Vd Physiologique
V ’CO2 PaCO2 // V ’A Production métabolique (V ’CO2) PaCO2 Ventilation Alvéolaire (V ’A)
V ’Alvéolaire et PaCO2 PaCO2= Production de Co2 Ventilation Alvéolaire PaCO2 = V ’CO2 V ’Courante - V ’Espace Mort Vd Anatomique Vd Alvéolaire Vd Physiologique
ELEMENTS de PHYSIOLOGIEVENTILATOIRE • Mécanique Respiratoire • le modèle: soufflet + moteur • le soufflet: • spirométrie • charge élastique: compliance • charge résistive: Rva • le moteur: • relation force-longueur • relation effort-Pgénérée • Rapport VA / Q • influence de VA/Q sur PaO2 • Hétérogénéité de la distribution régionale de VA et Q • Cause de l ’hétérogénéité de la distribution régionale de V • Cause de l ’hétérogénéité de la distribution régionale de Q
Modèle Mécanique Élément Résistif soufflet Élément élastique moteur
Capacité Pulmonaire Totale SPIROMETRIE Capacité Vitale Capacité Résiduelle Fonctionnelle Volume Résiduel Volume Expiratoire de Réserve Volume Courant Volume Inspiratoire de Réserve
Pel Pres Pmus Notions de « charges » élastiques et résistives Equation de mouvement Pmus = Pel + Pres
CHARGE ELASTIQUE • Courbe Pression-Volume statique du Système Respiratoire • Notion de Compliance • distensibilité du Système respiratoire • Volume pulmonaire aéré
COURBE PRESSION - VOLUME STATIQUE du Système Respiratoire Volume CPT Vti V CRF P C = V / P VR Pst
1 cm H2O 1 cm H2O La Compliance mesure la « distensibilité » Compliance : V / P ml/cm H2O 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
1 cm H2O 1 cm H2O éléphant souris + 10 mL Cs = 10 mL/ cm H2O 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. + 1000 mL Ce = 1000 mL/ cm H2O
1 cm H2O 1 cm H2O + 100 mL C = 100 mL/ cm H2O + 50 mL C = 50 mL/ cm H2O Poumons normaux SDRA sévère
Pova CHARGE RESISTIVE R • RVA = P / V • RVAinsp = Pova - Palv / Vinsp • RVAexpi = Palv - Pova / Vexpi • RVA = . L . V . D4 • RVA dépend du volume Pulmonaire Palv
Le « Moteur » : diaphragme • Relation longueur repos - force 100% % de la force maximale 100% 130% % de la longueur maximale
Le « Moteur » : diaphragme • Relation effort – pression générée BPCO distendu r1 Normal r2 P1 = 2T / r1 P2 < P1 P2 = 2T / r2
Possibilité de réaliser une inspiration Charge mécanique respiratoire Performances neuromusculaires Ch résistive Ch élastique
Endurance musculaire respiratoire : déséquilibre énergétique favorable Besoins en O2 Fourniture en O2
Equilibre Ventilatoire (sujet normal) Besoins ventilatoires TaO2 Capacité mus. resp . effecteur resp . neuro -musc . Reserve Ventilatoire Charge mécaniq . resp .
Equilibre Ventilatoire (sujet BPCO compensé) Besoins ventilatoires Capacité effecteur resp . neuro -musc . TaO2 mus. resp . (Diaphragme inefficace) Reserve Ventilatoire ( PEPi ) Charge mécaniq . resp .
Equilibre Ventilatoire (sujet BPCO décompensé) Capacité effecteur resp. neuro-musc. TaO2 mus.resp. (Diaphragme inefficace) Besoins ventilatoires ( PEPi ) Charge mécaniq.resp.
Pi O2 = 160 Pi N2 = 600 PAH2O = 47 PAN2 = 573 PACO2 = 40 PAO2 = 100 Pcap CO2 = 40 Pcap O2 = 100 Pv CO2 = 45 PvO2 = 40 Pcap O2 100 45 40 Pcap CO2 P partielles en mmHg 75 msec
V= 5 L / min Q = 5 L / min Notion de Rapport Ventilation / Perfusion
V< 5 L / min Notion de Rapport Ventilation / Perfusion Q = 5 L / min
Q < 5 L / min Notion de Rapport Ventilation / Perfusion V= 5 L / min 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 • 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 Unité Type D Unité Type N Unité Type S
VA = 5 L / min Pi O2 = 150 mm Hg PA O2 = 100 mmHg Q = 5 L / min Pv O2 = 40 mmHg PaO2 = 98 mm Hg Rapport Ventilation / Perfusion VA / Q = 1 Le niveau de Pa O2 dépend du rapport VA / Q
VA = 0L / min Pi O2 = 150 mm Hg PA O2 <100 mmHg Q = 5 L / min Pv O2 = 40 mmHg PaO2 = 40 mm Hg Unités pulmonaires à rapport VA / Q = 0 SHUNT
VA < 5 L / min Pi O2 = 150 mm Hg Q = 5 L / min Pv O2 = 40 mmHg PaO2 < 98 mm Hg Unités pulmonaires à rapport VA / Q < 1 Effet shunt
V = 5 L / min Pi O2 = 150 mm Hg Q = 0 L / min Pv O2 = 40 mmHg PAO2 = 150 mm Hg Unités à rapport VA / Q = Vd alvéolaire
V = 5 L / min Pi O2 = 150 mm Hg Q < 5 L / min Pv O2 = 40 mmHg PaO2 > 98 mm Hg Unités pulmonaires à rapport VA / Q >1 Effet Espace mort
VA VA Répartition Régionale du Volume Inspiré Base Sommet
- 10 cm H2O - 2 cm H2O Immédiatement avant le début de l ’Inspiration 0 cm H2O 0 0
Volume Pression Fin Inspiration Début Inspiration Répartition Régionale du Volume Inspiré
Q Qsg Répartition Régionale du Débit Sanguin Base Sommet
WEST PAP PA > Pa > Pv I II III Pa > PA > Pv VD Pa > Pv > PA Répartition Régionale du Débit Sanguin
VA / Q Q VA 1 0 Base Sommet 3ème côte Répartition pulmonaire régionale du débit sanguin et du débit gazeux VA / Q Zones à VA / Q <1 Zones à VA / Q 1 Zones à VA / Q > 1
VA / Q = VA / Q >1 VA / Q = 1 VA / Q <1 VA / Q = 0
VA / Q = VA / Q >1 VA / Q = 1 VA / Q <1 VA / Q = 0 VA / Q
Modèle à 3 compartiments VA / Q = VA / Q VA / Q = 1 VA / Q = 0
Rapport ventilation/perfusion global = 1 30% 65% 5%
Effet « espace mort » > 30% Augmentation des zones à haut rapport VA /Q
Effet « shunt » > 5% Augmentation des zones à bas rapport VA /Q
Effet de la PEPi (1) Volume CPT CRF VR PEPi Pst L’inspiration a lieu sur la zone de mauvaise compliance du SR