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Mécanique ventilatoire et contrôle de la ventilation Dr. Boudahdir A.| Maître a

Mécanique ventilatoire et contrôle de la ventilation Dr. Boudahdir A.| Maître assistant en anesthésie et réanimation Cours destiné aux étudiants en deuxième année de médecine dentaire Module de physiologie 2019-2020| Université Saad Dahleb - Blida Introduction / Définition La mécanique ventilatoire concerne l’ensemble des structures intervenant dans la ventilation pulmonaire. Le système mécanique ventilatoire est classiquement séparé en un système actif qui mobilise un système passif. Le système actif est constitué par l'ensemble des muscles respiratoires qui exercent un système de pressions sur la cage thoracique et ses composants. Le système passif est formé par le poumon, les voies aériennes et la paroi thoraco-abdominale qui se laissent déformer par les forces générées par le système actif. La contraction des muscles respiratoires entraîne des variations du volume thoraco-pulmonaire à l’origine de la variation de pression. Le gradient de pression ainsi créé est à l’origine d’un déplacement d’air. Toute modification dans l’un ou l’autre système affectera ce gradient de pression et aura des conséquences sur la respiration. Système actif Le système actif est constitué par les muscles inspiratoires et expiratoires particulièrement endurants grâce à leur grande densité en fibres et leur débit sanguin plus important. Ils constituent une pompe relativement complexe destinée à augmenter le volume de la cage thoracique et à induire une pression intrathoracique négative, nécessaire à la génération du débit inspiratoire et à la ventilation alvéolaire. Diaphragme Muscle inspirateur principal. C'est un muscle plat séparant le tronc en deux compartiments de pression différente : le thorax et l'abdomen. Il peut grossièrement être décrit comme un cylindre fermé à son extrémité supérieure. Les parois verticales de ce cylindre peuvent être assimilées à la zone d’apposition du diaphragme, ainsi appelée car apposée à la paroi interne de la cage thoracique. Celle-ci, par sa contraction, induit un déplacement cranio-caudal du dôme, portion horizontale et essentiellement tendineuse du diaphragme. Par ailleurs, la contraction diaphragmatique entraîne également un élargissement du diamètre du gril costal inférieur, par attraction des côtes vers le haut et l’extérieur, grâce aux insertions du diaphragme sur celles-ci, d’une part, et par augmentation de la pression intra-abdominale qui influence le volume de la paroi thoracique à sa partie inférieure, d’autre part. Muscles intercostaux Ils sont de deux groupes: Les muscles intercostaux internes par leur contraction ont tendance à diminuer le volume de la cage thoracique et de limiter son expansion. Il sont donc plutôt expirateurs. Les muscles intercostaux externes et parasternaux, dont l’action est contraire aux précédents, sont plutôt inspirateurs. Muscles accessoires Au nombre de deux: muscle sterno-cléido-mastoïdien et muscles scalènes. Ils sont inspirateurs. Ils interviennent lorsqu’une augmentation de la ventilation est nécessaire (insuffisance respiratoire) ou lorsque le diaphragme est défaillant. Ils agissent en élevant les côtes augmentant ainsi le diamètre antéro-postérieur de la cage thoracique et par la même le volume thoracique. Muscles abdominaux Ils sont considérés comme expirateurs. Composés du grand droit, des muscles obliques et des muscles transverses de l'abdomen, ils n'interviennent que pour des ventilations élevées ou forcées. Muscles respiratoires Système passif Il est constitue par : le poumon, les voies aériennes et la paroi thoraco-abdominale. Poumon Son volume est occupé à 85% par l’air et à 10% par les capillaires pulmonaires qui ne présentent aucune résistance à la déformation. Le parenchyme pulmonaire ne représente que environ 5 % du volume pulmonaire total. Ce parenchyme dispose de propriétés élastiques qui lui permettent de se distendre ou de se rétracter sous l’effet des différentes forces en jeu. La surface des bronchioles distales et des espaces alvéolaires est tapissée d'une substance tensioactive : le surfactant pulmonaire, un mélange de phospholipides et de protéines qui facilite non seulement la ventilation, mais aussi la stabilisation des alvéoles. Voies aériennes Elles permettent le transport des gaz entre le milieu ambiant et les alvéoles. Elles sont constituées par les voies aériennes supérieures (le nez, la bouche, le pharynx, le larynx) et l'arbre trachéobronchique. Les voies aériennes proximales – trachée, bronches, bronchioles – sont uniquement des voies de conduction, alors que les voies aériennes distales correspondent aux zones alvéolaires d‘échanges gazeux. Parois thoracique Elle est constituée par la charpente osseuse sur laquelle s'insèrent les muscles respiratoires. La paroi thoracique est solidaire du parenchyme pulmonaire par l'intermédiaire des plèvres constituées d'un feuillet viscéral tapissant le poumon et d'un feuillet pariétal tapissant la paroi thoracique. Mouvements respiratoires La respiration est une succession de mouvements périodiques, réguliers scindés en : inspiration et expiration. L’air entre et sort des alvéoles de manière passive, en réponse à des gradients de pression: il se déplace d’une zone de haute pression vers une zone de basse pression L’hyperventilation correspond à une amplification de ces mouvements Inspiration L’inspiration est un phénomène actif. La contraction des muscles inspiratoires entraîne une augmentation de volume du thorax responsable d’une diminution de la pression pleurale transmise aux poumons, d’où une diminution de la pression alvéolaire. Celle-ci est responsable d’un débit aérien de l’extérieur vers les alvéoles jusqu’à ce que la pression alvéolaire s’égalise avec la pression atmosphérique. Inspiration courante Le diaphragme est le muscle inspiratoire le plus important. La contraction du diaphragme augmente les diamètres : vertical, antéro-postérieur et transversal de la cage thoracique Les hémi coupoles diaphragmatiques s’abaissent de 2 cm environ augmentant le volume thoracique et diminuant la pression qui y règne. Ce mouvement vertical de piston modifie les pressions pleurale et abdominale en sens inverse. La pression pleurale et par conséquent alvéolaire s’abaisse et devient inférieure à la pression atmosphérique créant ainsi un appel d’air du milieu ambiant vers les poumons. Inversement, la pression abdominale augmente du fait de l’incompressibilité du contenu abdominal et provoque le déplacement antérieur de la paroi de l’abdomen d’où l’augmentation du diamètre antéro-postérieur de l’abdomen. Inspiration courante La contraction du diaphragme entraîne une double expansion antéro- postérieure et transversale de la cage thoracique À côté du diaphragme, les muscles intercostaux externes participent aussi au mouvement inspiratoire. Lorsqu’ils se contractent, les côtes sont projetées en haut et en avant entraînant une augmentation des diamètres antéro-postérieur et transversal du thorax Inspiration forcée Lors de l’inspiration forcée, l’abaissement des hémi coupoles diaphragmatiques peut atteindre environ 10 cm. Cependant, d’autres muscles appelés muscles inspiratoires accessoires vont intervenir. Ce sont : les scalènes qui élèvent les deux premières côtes, les sterno-cléido-mastoïdiens qui élèvent le sternum, les sous-claviers, les grands et les petits pectoraux Expiration L’expiration est un phénomène généralement passif (expiration courante) mais pouvant, dans certaines conditions, faire intervenir des muscles pour s’accomplir (expiration forcée). Expiration courante A la fin de l’inspiration, les muscles inspiratoires arrêtent leur contraction et se relâchent. La cage thoracique n’étant plus distendue, reprend sa position sous l’effet de la rétraction élastique pulmonaire et abdominale. Cette rétraction comprime l’air contenu dans les alvéoles pulmonaires et les bronches et augmente les pressions qui règnent dans la cavité thoracique. La pression intra thoracique devenant supérieure à la pression atmosphérique, l’air est chassé des poumons vers le milieu ambiant. L’expiration courante est un phénomène purement passif. Expiration forcée Pendant l’expiration forcée, les muscles de la paroi abdominale et les muscles intercostaux internes vont intervenir. C’est donc un phénomène actif. Les muscles abdominaux grands droits, obliques (interne et externe) et transverses jouent un rôle important: en se contractant, ils augmentent la pression intra-abdominale et refoulent le diaphragme vers le haut. Les muscles intercostaux internes attirent les côtes vers le bas et en dedans et diminuent ainsi les diamètres antéro-postérieur et transversal de la cage thoracique Cycle respiratoire Spirométrie La spirométrie consiste à mesurer les volumes et les débits respiratoires. Sa mesure nécessite la coopération totale du sujet. Intérêts Diagnostic : affirmer un diagnostic suspecté Suivi thérapeutique : évaluer l’effet d’un traitement médical d’une maladie pulmonaire Médico-légal : évaluer une incapacité pour attribuer une indemnité ou détecter ou surveiller une maladie professionnelle Pronostique : évaluer le degré de sévérité d’une maladie Bilan préopératoire : avant une chirurgie thoracique ou avant toute anesthésie générale Étude épidémiologique : évaluer les risques de pollution industrielle ou documenter la fréquence d’une maladie dans une communauté. Volumes Volume courant (VT : Tidal volume) : C’est le volume d’air inspiré ou expiré à chaque cycle respiratoire normal. Il est d’environ 500 ml chez un sujet normal au repos. Volume de réserve inspiratoire (VRI) : C’est le volume d’air qui peut encore être inspiré au-delà du VT au cours d’une inspiration profonde. Il est d’environ 2000 ml. Volume de réserve expiratoire (VRE) : C’est le volume d’air qui peut encore être expiré au-delà du VT au cours d’une expiration profonde. Il est d’environ 1500 ml. Volume résiduel (VR) : C’est le volume d’air restant dans les poumons après une expiration profonde. Ce volume n’est pas mobilisable. Il est d’environ 1200 ml. Capacités pulmonaires Capacité vitale (CV) : C’est le volume d’air maximal expiré après une inspiration forcée. CV = VRE + VT + VRI Capacité pulmonaire totale (CPT) : C’est le volume d’air contenu dans les poumons après une inspiration maximale. CPT = CV + VR Capacité inspiratoire (CI) : C’est le volume d’air qui peut être inspiré au cours d’une inspiration profonde en partant d’un niveau normal d’expiration. CI = uploads/Finance/ 02-mecanique-ventilatoire-et-controle-de-la-ventilation-converti.pdf