Ventilation mécanique – pré requis

Notions de base :

Gaz dissout :

Lorsqu’on exerce une pression sur un gaz vers un liquide, on dissout ce gaz dans ce liquide, il perd sa forme gazeuse (dissolution). Si on relâche la pression, le gaz se réassemble en gaz.

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Radical libre :

Un radical libre est une molécule à qui il « manque » un électron, elle est instable. Afin de se stabiliser, elle a la capacité de récupérer des électrons sur d’autres molécules.

L’oxygène créé des radicaux libres, qui sont les causes de certains dégâts dans le corps humain et le vieillissement.

Diffusion :

Lorsqu’on est au niveau du 0 absolu (0 Kelvin), il n’a y plus d’énergie thermique, énergie responsable de l’agitation microscopique d’un objet. Lorsqu’on est au-dessus du 0°K, la matière bouge. La diffusion est un mouvement permis par son état : la matière bouge un peu. Sous l’effet de l’agitation thermique, on observe un déplacement des constituants des zones de forte concentration vers celles de faible concentration.

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La convection, à ne pas confondre avec la diffusion, est un phénomène où les molécules sont amenées par un flux.

Cheminement de l’oxygène :

Dans les poumons :

Dans les poumons, les molécules d’O2 traversent la paroi alvéolaire par diffusion. Puis l’O2 se fixe à l’hémoglobine.

L’hémoglobine :

L’hémoglobine est une molécule capable de de capter l’O2 et de la transporter en sécurité dans le corps sans qu’elle n’affecte les cellules du corps. L’hémoglobine est faite pour résister à l’O2 [à confirmer, je n’ai pas trouvé de sources là-dessus].

L’hémoglobine (humaine adulte) est un assemblement de 4 protéines possédant 4 atomes de Fer, qui ont une très forte affinité avec l’O2. Elle peut donc capter 4 molécules d’O2, mais elle peut aussi n’en transporter qu’une, deux ou trois.

Hb + 4O2 → Hb(O2)4

Une hémoglobine n’ayant qu’une seule molécule d’O2 la larguera difficilement cette dernière. A l’inverse, une hémoglobine saturée avec 4 O2 larguera facilement la première des 4.

Anémie et cyanose :

L’hémoglobine se colore en rouge avec l’O2. C’est pourquoi les patients très anémiques ne cyanosent pas. Pour qu’une cyanose soit visible, il faut qu’il y ai entre 4 et 6 gramme/dl de sang d’hémoglobine désaturée (≈50gm/L). Ils sont tout simplement pâles.

Pathologies de captation :

La méthémoglobine transforme l’hémoglobine (et plus particulièrement le fer) et la rend incapable à capter l’O2.

Le CO (monoxyde de carbone), a beaucoup plus d’affinité que l’O2 pour l’hémoglobine. Il rentre en concurrence avec.

Répartition de l’oxygène :

Chez un sujet sain, 97% de l’oxygène transporté est lié à son hémoglobine, et les 3% restant sont transportés sous forme dissoute dans le sang.

On peut augmenter cette capacité de transport d’oxygène chez le patient, en augmentant la concentration d’O2 inspirée (FiO2) ou en augmentant les pressions (caisson hyperbare, plongée sous-marine). Sauf que si l’O2 a déjà bien saturé l’hémoglobine, l’excédent va se dissoudre dans le sang (augmentation de la PaO2) et c’est cet oxygène qui est toxique puisqu’il est transporté librement (effet néfaste des radicaux libres).

Spirométrie :

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Volume courant = Volume Tidal (en anglais) = Vt.

Au-delà du volume courant, on a un volume de réserve en haut : le volume de réserve inspiratoire (VRI), et un volume de réserve en bas : le volume de réserve expiratoire (VRE). Ces trois-là (VT+VRI+VRE) forment la capacité vitale (CV).

Il reste enfin le volume résiduel [VR] (même en expirant volontairement tout l’air de nos poumons, il en reste systématiquement dedans (dans les bronches, alvéoles etc.)

Le volume de réserve expiratoire et le volume résiduel forment la capacité résiduelle fonctionnelle (CRF). C’est ce qui permet de garder l’alvéole ouverte. Car si l’alvéole collabe, c’est plus dur de la rouvrir (ce qui exige davantage d’effort pour inspirer, et donc est plus fatiguant). [Si on souffle dans un ballon de baudruche complètement dégonflé, ça demande plus d’effort que s’il est déjà gonflé à moitié].

La capacité résiduelle fonctionnelle :

Or l’alvéole avec sa tension de surface, a une tendance naturelle à se rétracter. Heureusement, le surfactant diminue cette tension de surface. On effectue également une auto-peep, qui permet de la garder ouverte. Et enfin, la plèvre avec -4mmHg par rapport à l’atmosphère, permet au poumon de rester coller à la cage thoracique, et donc l’empêche de se rétracter et de collaber les alvéoles, et maintien le poumon ouvert.

Donc les côtes, plus l’espace pleurale, permettent aux personnes de constituer une CRF. Or, les prématurés, ont des côtes plus souples, car n’ont que peu de calcium. Ils ont du mal à retenir l’affaissement des côtes : il a y donc une diminution de la CRF.

L’enfant prématuré, garde en général constamment une tension dans ses côtes afin de maintenir un minimum de CRF. Mais c’est fatiguant. Et lorsqu’ils font des apnées centrales, le relâchement musculaire est total : ils perdent leur CRF : c’est la cause de la désaturation.

Les échanges gazeux :

Les échanges gazeux (entrée de l’O2 et sortie du CO2) se font en permanence dans l’alvéole. Pour assurer des échanges en O2, l’alvéole a besoin d’avoir 15% de FiO2 à l’intérieure. Et à 15% de FiO2, la PairO2 (pression de l’oxygène dans l’air) est de 110mmHg, comme dans le sang.

Les alvéoles ont besoin d’air et d’oxygène afin de fonctionner.

Un bébé à la naissance, a une CRF à 0ml. Elle se créé à la naissance, avec l’ouverture des poumons. C’est pour ça qu’il est inutile d’oxygéner les bébés à la naissance, il faut d’abord ouvrir les alvéoles. Tant que la CRF reste basse, il n’y aura pas d’échanges gazeux. En salle de naissance, on met d’abord de la pression avant d’augmenter la FiO2.

En cas de maladie de l’alvéole (MMH, ARDS), l’alvéole va se collaber. Les patients intubés atteints de ces maladies ont besoin d’une grosse peep. Si on décobe le patient du respirateur (=perte de la peep), et qu’on l’aspire (dérecrutement), on crache sa CRF et il va désaturer.

Le cas du pneumothorax :

En salle de naissance, on ventile un enfant avec une CRF mauvaise : certaines alvéoles sont ouvertes, d’autres pas. Or, si on reprend l’exemple du ballon de baudruche, l’air va s’insérer plus facilement dans les alvéoles ouvertes, plutôt que celles fermées, ce qui va les distendre, et les péter (pneumothorax).

La ventilation mécanique :

L’objectif de la ventilation, est de maintenir la CRF ! Mais on doit quand même avoir un renouvellement de l’air dans l’alvéole. Pour se faire, on utilise deux moyens (au choix) : la convection (ventilation conventionnelle), ou la diffusion (HFO). Ces deux techniques, ne permettent que de renouveler l’air !

Maintien de la CRF Renouvellement du gaz
Ventilation mécanique conventionnelle Peep Volume courant
HFO Pression moyenne Diffusion + vibrations

Lorsque la PaCO2 est élevée, on va se battre pour renouveler l’air.

Lorsque la PaO2 est basse, on va se battre pour augmenter la CRF.

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