Conformité statique, dynamique et spécifique

Ce chapitre est plus pertinent pour la section F3 (ii) du programme primaire 2017 du CICM, qui s’attend à ce que les candidats à l’examen puissent « définir la conformité (statique, dynamique et spécifique) ». Ceci a été un sujet populaire pour les SAQ:

• Question 17 du deuxième article de 2019
• Question 14 du premier article de 2016
• Question 15 du premier article de 2014
• Question 7 du deuxième article de 2011
• Question 1 (p.2) du deuxième article de 2008

La plupart de ces SAQ demandent une définition de la conformité, ainsi que des méthodes de mesure de la conformité. La question 14 de 2016 et la question 1 (p.2) du deuxième document de 2008 demandaient également des facteurs qui affectent la conformité. Bien que cela n’ait pas été spécifiquement demandé, la distinction entre la conformité statique et dynamique semble être une caractéristique attendue d’une définition à notation élevée, selon les commentaires des examinateurs. La conformité spécifique n’a jamais été mentionnée dans aucune des questions et semble être absente des vivas, ou du peu que nous en savons.

En résumé:

En termes de ressources publiées évaluées par des pairs, aucune n’est meilleure que l’article de Scott Harris de 2005. Il est disponible gratuitement auprès de Respiratory Care. facile à coller avec cet article gratuit comme source principale d ‘information. La section sur la conformité de Nunn « s (p.29-31 de la 8e édition) vaut également la peine d’être lue, mais ne contient aucune référence à une conformité spécifique (non pas qu’elle ait jamais été mentionnée dans les documents écrits).

Définition de la compliance pulmonaire

La 8ème édition de Nunn « s donne la définition suivante de la compliance pulmonaire (p. 17):

« La compliance pulmonaire est définie comme le changement du volume pulmonaire par unité de changement du gradient de pression transmural (c’est-à-dire entre l’alvéole et l’espace pleural). »

Cela ressemble beaucoup à toute autre définition de la compliance pulmonaire. Par exemple, Guyton & Hall (13e éd) la définit comme « l’étendue de l’expansion des poumons pour chaque augmentation unitaire de la pression transpulmonaire (si suffisamment de temps est accordé pour atteindre l’équilibre) « , ce qui semble définir la compliance statique. Pour la forme la plus élémentaire, on peut se référer à la physiologie pulmonaire de Levitzky (8e éd.) « la conformité est définie comme le changement de volume divisé par le changement de pression ». Pour abréger encore plus ce concept pour réduire de précieuses secondes le temps d’écriture de la réponse:

Compliance = ΔV / ΔP

Conformité statique

La conformité statique a été définie de manière variable par de nombreux auteurs, mais la plupart des définitions ont un seul objectif commun sur l’absence de flux et le temps alloué pour que les éléments mobiles du système respiratoire se détendent et se reposent. «Une courbe P-V statique élimine les effets résistifs et d’impédance sur la pression», explique Harris (2005); ce qui reste, soi-disant, est juste la compliance du poumon, la relation pression-volume pure. Emprunter et modifier légèrement une définition de Miller « s Anesthesia:

La conformité statique est le changement de volume divisé par le changement de pression, mesuré en l’absence de débit de gaz.

Une définition comme celle-ci suggère que mesurer conformité statique, tout ce que vous avez à faire est d’arrêter le flux de gaz. En réalité, ce n’est généralement pas vrai. Disons que vous mesurez la conformité. Au moment où vous fermez le circuit respiratoire après l’inspiration, vous noterez une chute de pression qui est due à la redistribution du gaz entre les unités pulmonaires avec des constantes de temps différentes. Il ne s’agit certainement pas d’un processus «statique» et choisissez d’attendre quelques secondes avant d’enregistrer la mesure. Cependant, au fil des secondes, vous constaterez peut-être que le volume mesuré du poumon diminue. Cela est dû à le fait que le gaz contenu à l’intérieur est absorbé dans la circulation pulmonaire. Par conséquent, dans l’organisme humain vivant, il n’y aura jamais de situation où une relation pression-volume véritablement statique peut être enregistrée, et Harris (2005) recommande la terme «quasi-statique» pour les décrire.

En termes de pertinence de l’examen, en dehors de la définition mentionnée ci-dessus, on peut s’attendre à ce qu’on lui demande de dessiner un diagramme pour représenter la relation pression / volume de l’humain Si tel est le cas, on pourrait faire pire que reproduire la fameuse relation décrite par Rahn et al en 1946, qui a été pour une raison quelconque le premier de ces efforts. « Il est remarquable que les physiologistes aient accordé si peu d’attention dans le passé à la mécanique. de la respiration qui ne convient pas Les données concernant les caractéristiques pression-volume de la poitrine et des poumons chez les hommes normaux sont maintenant enregistrées », se plaignent les auteurs. Ils ont acquis des hommes normaux, ont obstrué leurs narines avec des bouchons en liège et mesuré la pression de leurs voies respiratoires à différentes fractions de leur capacité vitale (les sujets ont expiré complètement et ont ensuite inspiré un volume connu de gaz du spiromètre avant d’effectuer une apnée). Avec ces manœuvres, la relation suivante a été démontrée:

Le diagramme ci-dessus est identique à la figure 6 de l’article original, mais il a été légèrement embourgeoisé pour le moderniser pour la consommation des lecteurs modernes (personne n’appelle plus ce volume «air résiduel»). Il démontre la courbe de compliance pulmonaire classique, où la compliance est médiocre à des volumes faibles et élevés, mais optimale juste au-dessus du FRC, c’est-à-dire dans la plage du volume courant normal.

Composantes de la conformité statique

De toute évidence, lorsque vous pompez du gaz dans la poitrine d’une personne, la relation pression-volume sera une combinaison complexe de plusieurs facteurs. Parmi ceux-ci, les acteurs dominants seront la paroi thoracique et les tissus du poumon lui-même. Lorsqu’on lui demandera de décrire ce concept, un stagiaire du CICM devrait probablement régurgiter cette équation:

Là où, de manière prévisible, CRS est la compliance du système respiratoire dans son ensemble, CL est la compliance du poumon et CCW est la compliance de la paroi thoracique. Habituellement, les manuels donnent des valeurs normales pour ces conformités; pour le poumon et la paroi thoracique, ce sont 200 ml / cm H2O.

La compliance des poumons et de la paroi thoracique est liée aux propriétés élastiques de ces structures, qui sont discutées dans un chapitre tous de leur propre.

Hystérésis de la compliance pulmonaire statique

Dans des conditions normales (c’est-à-dire où il n’est pas rempli de solution saline), le poumon ne b ehave comme un système idéal, c’est-à-dire que l’énergie investie dans sa distension n’est pas restituée lors de la déflation. Le résultat de ceci est que l’inflation et la déflation ont des relations pression-volume différentes, et la différence entre elles est appelée « hystérésis », un terme lié étymologiquement au « retard » ou au défaut « qui décrit la dépendance de l’état d’un système à son l’histoire. Si l’on n’était pas du tout préparé pour les questions « définir l’hystérésis », on pourrait facilement décomposer et bavarder quelque chose comme « la chose inspratrice ne ressemble pas à la chose expiratoire », il vaudrait donc probablement la peine d’investir un peu de temps dans la mémorisation d’une définition plus solide . Voici un extrait d’un excellent article d’Escolar & Escolar (2004):

« L’énergie appliquée au poumon en inspiration n’est pas récupéré dans l’expiration. La propriété de dissiper l’énergie reçoit le nom d’hystérésis. « 

Une définition plus piquante et plus mémorable est disponible à partir d’une source beaucoup moins réputée:

« Le volume pulmonaire à n’importe quelle pression donnée pendant l’inhalation est inférieur au volume pulmonaire à n’importe quelle pression donnée pendant l’expiration »

Il est logique d’attendre quelque chose comme ça dans une boucle PV dynamique à cause des effets de la résistance (plus à ce sujet plus tard), mais on le voit même dans les mesures de conformité statique. Ici, un diagramme de Harris ( 2004) démontre l’hystérésis dans une boucle PV statique en utilisant la méthode de la super-seringue. Les étiquettes ajoutées démontrent que, pour le même changement de pression, la conformité expiratoire est plus faible:

Pourquoi cela se produit-il? Il y a quatre raisons principales.

• Recrutement et dérecrutement: les alvéoles effondrées ont des murs qui sont collés ensemble et qui nécessitent un supplément d énergie mécanique pour ouvrir. En revanche, les alvéoles bien gonflées sont relativement élastiques et nécessitent relativement peu d’énergie pour se gonfler davantage. Pour cette raison, la relation pression-volume des alvéoles change une fois qu’elles ont été complètement gonflées.
• L’effet de la tension superficielle alvéolaire: la tension superficielle dans un poumon dégonflé est plus faible que dans un poumon entièrement gonflé car les molécules de surfactant alvéolaire sont regroupées plus étroitement, augmentant leur concentration à l’intereface gaz-liquide et ainsi diminution de la tension superficielle. Ces molécules de phospholipides à la surface d’alvéoles bien étirées sont plus éloignées, ce qui augmente la tension superficielle et rend le poumon moins souple. Ainsi, après avoir gonflé complètement le poumon, la courbe de déflation a une compliance plus faible, c’est-à-dire qu’il y a peu de changement de volume sur un changement substantiel de pression
• La relaxation du stress fait référence à la perte d’énergie dans le parenchyme pulmonaire qui se produit avec stretch. Cela ressemble à la définition classique de l’hystérésis, comme la quantité d’énergie non récupérée qui résulte du fait que quelque chose est imparfaitement élastique. Le poumon imparfait s’étire, consomme de l’énergie, puis la gaspille en changeant la forme de ses fibres de collagène et d’élastine au lieu de la stocker pour une libération ultérieure.
• L’absorption de gaz pendant la mesure n’est pas vraiment une propriété du parenchyme pulmonaire lui-même mais plutôt un artefact de mesure. Comme mentionné ci-dessus, la mesure de la compliance pulmonaire statique comporte une certaine pause intégrée à chaque étape, ce qui permet à une partie du gaz d’être absorbée dans les systèmes vivants, entraînant un changement apparent de volume et de pression.

Conformité dynamique

Contrairement à la conformité statique, le terme «conformité dynamique» ressemble à quelque chose de vigoureux et mobile. La définition de la conformité statique est facilement réutilisable pour convenir à:

La conformité dynamique est un changement de volume divisé par un changement de pression, mesuré en présence d’un débit de gaz.

En gros, c’est la même conformité mais mesurée pendant l’inspiration et l’expiration normales. La conformité dynamique est toujours inférieure à la conformité statique. La raison en est que la compliance dynamique, en plus de la pression habituelle de la paroi thoracique et de la pression pulmonaire, intègre également une résistance au flux d’air.

C’est la principale différence entre la compliance statique et dynamique. Il y a une résistance des voies aériennes qui augmente la pression à chaque volume, et cela dépend du débit de gaz. La résistance augmente avec l’augmentation du débit d’air, d’autant plus que le débit devient turbulent. En tant que tel, la contribution de la résistance des voies respiratoires à la compliance dynamique augmente à mesure que le débit d’air augmente, ce qui diminue la compliance.

Une autre différence majeure entre la compliance statique et dynamique est l’absence de pause d’équilibrage au moment de la mesure. Avec les méthodes de mesure de la compliance statique, on mesure généralement un poumon quand il est complètement immobile, après quelques secondes ont permis aux unités avec des constantes de temps plus longues de se remplir complètement. La mesure de la compliance dynamique se produit à la volée et l’air n’a pas le temps de se distribuer à ces unités pulmonaires plus lentes. La conséquence en est une pression plus élevée mesurée pour le volume unitaire, c’est-à-dire une plus faible compliance pulmonaire. De plus, plus le temps inspiratoire et expiratoire est court, plus cet effet influencera la compliance dynamique.

Donc. La compliance dynamique diminue avec l’augmentation du débit d’air et un cycle respiratoire plus rapide. Les deux sont présents chez les patients tachypnéiques. Le terme généralement utilisé pour décrire cela est «dépendance à la fréquence». Katsoulis et al (2016) l’ont magnifiquement démontré dans un groupe de patients asthmatiques. Leur graphique (volé sans vergogne de l’article original) montre l’écart grandissant entre la compliance statique et dynamique associée à l’augmentation de la fréquence respiratoire, en particulier là où il y a une petite maladie des voies respiratoires.

Outre la contribution mentionnée ci-dessus de la résistance respiratoire à la pression totale des voies respiratoires, la compliance dynamique est également affectée par l’hétérogénéité de constantes de temps parmi les unités pulmonaires. Une inspiration rapide n’aura le temps que de remplir les alvéoles «rapides», générant ainsi une pression sur la base de la compliance d’un volume relativement lent (le reste du volume étant des alvéoles «lentes»). Cela ajoutera également à la dépendance de fréquence de la conformité dynamique.

Maintenant, à ce stade, il est également important (bien que probablement pas pertinent pour les besoins de l’examen) de souligner qu’en fait la définition de la conformité dynamique utilisée ici (et dans de nombreuses autres ressources) n’est pas entièrement exacte. Même si c’est ce que les examinateurs veulent que vous pensiez, l’inclusion de la résistance dans la définition fait que la conformité dynamique est quelque peu inappropriée. Ou plutôt, il serait plus précis de dire que l’équation,

Cdyn = VT / (PIP – PEEP)

où

• VT est le volume courant
• PIP est la pression inspiratoire maximale
• PEEP est la pression positive de fin d’expiration

ne mesure pas une conformité d’aucune sorte, car la résistance est incluse dans la mesure.

De plus, dans tous les cas, la mesure de la conformité dynamique qui est généralement effectuée par le ventilateur mécanique pendant la fonction de routine est déterminée à partir de la construction d’une boucle pression-volume pendant la ventilation. Cette boucle permet au ventilateur de déterminer où le débit de gaz est nul, c’est-à-dire où la pression des voies respiratoires et la pression alvéolaire sont égales. Le gradient de la ligne reliant ces points est la conformité dynamique. Le point de débit de gaz nul, cependant, n’est généralement pas la pression inspiratoire maximale, mais quelque chose de plus proche de P1, la chute de pression qui se produit à la fin de l’inspiration:

Ainsi, chez un patient ventilé mécaniquement, le Cdyn est calculé comme suit:

Cdyn = VT / (P1 – PEEP)

où

• VT est le volume courant
• P1 est la pression juste après l’arrêt du débit, qui est légèrement supérieure au plateau pression qui vous donnerait une conformité dynamique
• PEEP est la pression positive de fin d’expiration

Conformité spécifique

La nécessité du concept de conformité spécifique peut être démontrée par une simple expérience de pensée. Considérez la relation pression-volume d’un enfant de 20 kg. On pourrait atteindre une capacité vitale de peut-être 1 L, à 20 cm H2O. Comparez-le à un adulte, dont le volume pulmonaire à 20 cm H2O pourrait être de 4L. Cela signifie-t-il que l’adulte a une compliance pulmonaire plus élevée?

Bien sûr, ce n’est pas le cas. Cependant, cela démontre que la méthode standard de comparaison des nombres de compliance pulmonaire a tendance à se décomposer lorsque l’on essaie de comparer la compliance entre des patients dont la taille est comiquement inadaptée. C’est là qu’intervient la conformité spécifique.Selon Harris (2005),

« La compliance spécifique est une compliance normalisée par un volume pulmonaire »

Cette normalisation du volume pulmonaire est généralement le FRC. Ainsi, la compliance spécifique peut être exprimée comme suit:

où CTot est la compliance pulmonaire statique totale, et FRC peut être remplacé par tout volume pulmonaire. Étant donné que le volume pulmonaire choisi s’adapte également à la taille du corps, ce paramètre doit rester cohérent, que l’on soit grand ou petit. Considérez: l’enfant avec sa compliance pulmonaire de 50 ml / cmH2O et un FRC de 500ml aurait une compliance spécifique de 50/500 = 0,1 ml / cmH2O. Le grand adulte, avec sa compliance de 200 ml / cmH2O et un FRC plus grand de 2000ml, aurait également une compliance spécifique de 0,1 ml / cmH2O. La valeur normale pour cela est généralement donnée comme 0,05 ml / cmH2O.

Facteurs qui influencent la compliance pulmonaire

Question 14 de 2016 et Question 1 (p.2) du deuxième article de 2008 a posé des questions sur les facteurs qui affectent la conformité. En particulier, la question de 2008 était celle avec la meilleure réponse du modèle, qui indiquait clairement quelles étaient les attentes des examinateurs. En résumé, ces facteurs sont:

• Volume pulmonaire (affecté par la PEP, hyperinflation dynamique , etc.)
• Recul élastique pulmonaire (affecté par l’âge et l’état de la maladie, par exemple l’emphysème le réduit)
• Conformité de la paroi thoracique (affectée par des blessures à la poitrine, des brûlures, une chirurgie, par exemple. thoracique)
• Volume sanguin pulmonaire (une patte encombrée est moins conforme)
• La compliance pulmonaire dynamique est également affectée par la fréquence respiratoire
• Le surfactant pulmonaire augmente la compliance pulmonaire
• Posture (voir le chapitre sur les effets du positionnement sur la mécanique de la respiration)

Les effets de la fréquence respiratoire sur la compliance dynamique ont déjà été discutés; les effets du surfactant méritent d’être discutés séparément.

L’influence du surfactant alvéolaire sur la compliance pulmonaire

La plupart des manuels trouvent un moyen d’intégrer le surfactant pulmonaire dans la catégorie de choses qui affectent la conformité statique. Habituellement, un graphique est tracé qui démontre l’effet d’une absence de surfactant sur la compliance du poumon. La référence en est généralement un célèbre article de 1971 de T.E. Morgan, mais en fait les données expérimentales originales ont été publiées en 1929 par Kurt von Neergaard. Malheureusement, l’article original de Zeitschrift fur die gesamte experimentelle Medizin ne peut plus être obtenu par des moyens raisonnables (bon marché), mais le graphique est suffisamment connu pour qu’on puisse en trouver une version partout. Dans certains cas, par exemple le diagramme ci-dessous de Radford (1964), on peut même trouver le numéro de série original du chat expérimental. Pour une raison quelconque, tout le monde choisit toujours le graphe de Cat 27.

Les poumons du chat 27 « ont d’abord été gonflés et dégonflés à l’air. Ensuite, ils ont été immergés dans une solution saline et gonflés avec une solution saline. L’effet était substantiel. Dans le poumon rempli de solution saline, l’effet du surfactant sur la tension superficielle des alvéoles a été effacé, et seule l’élasticité du poumon lui-même a été mesurée. Le poumon noyé était beaucoup plus souple que le poumon rempli d’air.

Cependant, cela semble être un diagramme non pertinent à ce stade. Tout ce qu’il décrit, c’est que la présence de tension superficielle diminue la compliance pulmonaire et que sans elle, la compliance du tissu pulmonaire lui-même est excellente. Il est bien connu que le surfactant augmente la compliance pulmonaire, car l’eau seule a une tension superficielle si élevée que les alvéoles s’effondreraient en masse et que la compliance pulmonaire serait extrêmement médiocre. Il vaudrait sûrement mieux illustrer ce concept? Un diagramme approprié à cet effet provient d’un article de Lachmann et al (1980). Les auteurs ont lavé tout le surfactant des poumons de lapins et ont ainsi créé des conditions ressemblant à l’ARDS (voir leurs graphiques volés ci-dessous).