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TRANSCRIPT
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Conférence Thématique
EFR
Nicolas TERZI - MD-PhD Service de Réanimation Médicale – CHU de Grenoble
Merci au Dr Prigent (Garches)
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Définition des EFR
Ensemble d’examens permettant d’explorer:
le fonctionnement
et l’efficacité de l’appareil respiratoire
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Rappels Physiologiques
• Objectif de la respiration :
– maintenir une hématose correcte
– assurer les échanges gazeux entre l’organisme et
l’atmosphère
– permettre le passage de l’O2 vers l’organisme (et du CO2
vers l’atmosphère)
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• L’O2 doit :
– être transporté de l’atmosphère vers les alvéoles
(convection)
– passer de l’alvéole vers le sang capillaire (diffusion)
– être transporté des capillaires pulmonaires vers les
capillaires périphériques (convection)
– passer des capillaires vers les tissus (diffusion)
Rappels Physiologiques
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alvéole
VO2
VO2 Alvéoles
Bronches
Tissus périphériques
Ventilation Ventilation alvéolaire
Diffusion Alvéolo-capillaire
Transport des gaz par le sang
Consommation d’oxygène
Système respiratoire
Système Cardio-
vasculaire
Respiration - Echanges gazeux
Mitochondries
Sang
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Respiration: comment ça marche?
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tuyau soufflet
= bronche muscles respiratoires paroi thoracique =
Zone d’échange
terrain de tennis
= zone d’échanges gazeux
Poumon
Débits pulmonaires
Volumes pulmonaires
Force
Diffusion des gaz à travers la barrière
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relais
= adéquation entre ventilation alvéolaire et circulation sanguine pulmonaire
transporteur
= sang artériel
Gaz du sang
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• Diagnostic du type d’anomalie au cours d’une maladie
respiratoire ou pouvant retentir sur l’appareil respiratoire
• Quantification de la sévérité des anomalies fonctionnelles
afin d’évaluer le pronostic et de guider le traitement
• Evaluation préopératoire pour apprécier le risque de
complications lors d’interventions affectant la fonction
respiratoire
• Surveillance du retentissement respiratoire de diverses
maladies, conditions environnementales ou de traitements
potentiellement toxiques pour l’appareil respiratoire
Rôle des EFR
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• Chez un sujet conscient et coopérant
– Ayant mangé sans excès
– Eviter de fumer et de boire de l’alcool 4h avant
– Capable de tenir assis (discutable)
– En état respiratoire stable
– N’ayant pas pris de traitement bronchodilatateur inhalé dans les 4h précédant l’examen
• Durée : 30 à 90 min
Les explorations fonctionnelles: Conditions de réalisation
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• Pneumothorax récent
• Hémoptysie récente
• Crise d’asthme ou « décompensation respiratoire» (discutable)
• Tuberculose bacillifère
• NB: les explorations ventilatoires n’ont pas d’intérêt en cas de pneumopathies aiguës. Elles ne sont utiles qu’une fois le patient stabilisé.
Les explorations fonctionelles: Contre-Indications
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• Système mécanique: permettant la mobilisation des gaz:
– Volumes pulmonaires
– Débits pulmonaires
• Mécanismes permettant les échanges gazeux:
– Diffusion de la membrane alvéolo-capillaire
– Rapport ventilation/perfusion
– Sang artériel
EFR : Quelles explorations ?
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• Système mécanique: permettant la mobilisation des gaz:
– Volumes pulmonaires
– Débits pulmonaires
• Mécanismes permettant les échanges gazeux:
– Diffusion de la membrane alvéolo-capillaire
– Rapport ventilation/perfusion
– Sang artériel
EFR : Quelles explorations ?
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• Système mécanique: permettant la mobilisation des gaz:
– Volumes pulmonaires
– Débits pulmonaires
• Mécanismes permettant les échanges gazeux:
– Diffusion de la membrane alvéolo-capillaire
– Rapport ventilation/perfusion
– Sang artériel
EFR : Quelles explorations ?
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Spirométrie classique
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pression
débit V = (P1-P2). R
• Mesure un débit par un pneumotachographe
• Les volumes sont obtenus par intégration du débit
• Boucle débit volume (richesse des informations)
.
Spirométrie moderne : pneumotachographe
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EFR: Les volumes pulmonaires
Volume courant = Vt
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Vt
Volume réserve expiratoire
Volume réserve inspiratoire
EFR: Les volumes pulmonaires
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EFR: Les volumes pulmonaires
• Volume courant (Vt): volume d’air inspiré et expiré au cours d’un cycle respiratoire « normal »
• Volume réserve inspiratoire (VRI): volume maximal qu’il est possible d’inspirer à partir de la fin d’une inspiration « normale »
• Volume réserve expiratoire (VRE): volume maximal qu’il est possible d’expirer en partant de la fin d’une expiration « normale » (à la CRF)
Diminue en position couchée Diminue ++ dans l’obésité
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Vt
VRE
VRI CI
Capacité vitale
EFR: Les volumes pulmonaires
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• Capacité inspiratoire (CI): volume maximal qu’il est possible d’inspirer en fin d’une expiration « normale » (à la CRF)
• Capacité vitale (CV): volume obtenu au terme d’une inspiration complète suivie d’une expiration complète. Volume maximal mobilisable.
EFR: Les volumes pulmonaires
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Vt
VRE
VRI CI
CV
VR
CRF
Capacité Pulmonaire Totale
EFR: Les volumes pulmonaires
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• Volume résiduel (VR): volume restant dans le poumon au terme d’une expiration complète
• Capacité résiduelle fonctionnelle (CRF): volume d’air contenu dans les poumons et les voies aériennes au terme d’une expiration « normale »
• Capacité pulmonaire totale (CPT): volume d’air contenu dans le poumon au terme d’une inspiration maximale
EFR: Les volumes pulmonaires
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Comment les mesurer ?
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Vt
VRE
VRI CI
CV
Si je mets un capteur à la bouche: Vt, VRI et VRE
CV = VRI + Vt + VRE
CI = VRI + Vt
Comment les mesurer ?
Volumes mobilisables
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Vt
VRE
VRI CI
CV
VR
CRF
CPT
Volumes non mobilisables
Volumes mobilisables
Comment les mesurer ?
Volumes non mobilisables
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• Mesure indirecte du VR et de la CRF
• 2 techniques:
– Pléthysmographie corporelle totale
– Dilution des gaz
Comment les mesurer ? Volumes mobilisables
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Mesure de la CRF : Méthode de dilution de l’Hélium (système fermé)
V2 ? V1
C1 C2
C1.V1 = C2.(V1+V2)
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• Patient enfermé dans un enceinte étanche réalise des manœuvres d’halètement dans un tube fermé par un obturateur. On mesure:
– Les variations de pression dans le tube P
– Les variations de pressions dans la boite d’où on déduit les variations de volume du thorax V
• Si effectué en fin d’expiration normale : volume mesuré est égal à la CRF
Comment les mesurer ? Phlétysmographie corporelle totale
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Mesure de la CRF Méthode pléthysmographique
Loi de Boyle-Mariotte :
PV = constante
VGTxPA = (VGT+∆V)x(PA-∆PA)
VGTx ∆PA = (∆VxPA)+(∆Vx∆PA)
• VGT = volume gazeux thoracique
• PA : Pression alvéolaire
=> PA = Pbarométrique – PH2O
• ∆PA = variation de pression à la bouche (∆P)
• Volume gazeux thoracique (VGT) = CRF
• ∆Vx∆PA est considéré négligeable
=> CRF = ∆Vx(Pbarométrique-47 mmHg)/∆P
occlusion à la CRF
∆P
∆V
Manoeuvre d’halètement
VGT
Pléthysmographe volumétrique
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• Avantages:
– Rapidité
– Possibilité de répéter les mesures
– Mesure des résistances pulmonaires
• Inconvénients:
– Il faut rentrer dans la boite
– Il faut pouvoir réaliser la technique.
– En cas de syndrome obstructif très sévère, risque de déphasage entre la pression alvéolaire et la pression à la bouche et résultats faussés.
Quelle technique ? Phléthysmographie corporelle totale
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• Avantages:
– Permet des mesures assis/couché
– Accessible à des patients handicapés ou à mobilité réduite…
• Inconvénients:
– Zones non ventilées (emphysème) inaccessible: risque de sous-estimation
– Procédure + longue donc peut être difficile à répéter au cours de l’examen (en théorie).
Quelle technique ? Dilution des gaz
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• Système mécanique: permettant la mobilisation des gaz:
– Volumes pulmonaires
– Débits pulmonaires
• Mécanismes permettant les échanges gazeux:
– Diffusion de la membrane alvéolo-capillaire
– Rapport ventilation/perfusion
– Sang artériel
EFR : Quelles explorations ?
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Technique:
• On demande au patient à partir d’une inspiration maximale
de souffler le plus vite et le plus fort possible à travers le
spiromètre
• Les débits réalisés génèrent des volumes que l’on va pouvoir
également mesurer: volumes dynamiques (CV forcée = CVF)
EFR: Les débits pulmonaires (et les volumes dynamiques)
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Temps - Volume
VEMS
1 seconde
VEMS > 75% CV
(L)
(s)
CV
Volume Expiré Maximal en 1 Seconde
Volume - Débit
CPT VR
Dé
bit
(L/
s)
Débit expiratoire de pointe
CV (L)
Expiration forcée: les 2 analyses des débits
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• MAIS…
– Les débits pulmonaires dépendent des volumes pulmonaires
– Si le volume pulmonaire est diminué, le débit généré sera plus petit même s’il n’existe pas d’atteinte des bronches
– On étudie donc le rapport entre débit et volume pour juger s’il existe ou pas une anomalie: VEMS/CV ou rapport de Tiffeneau
EFR: Les débits pulmonaires (et les volumes dynamiques)
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Rapport de Tiffeneau VEMS/CVL
VEMS/CVL > 75%
Après une inspiration profonde maximale, un sujet jeune bien portant est capable d’expirer pendant la première seconde 80% du gaz qu’il a inspiré
=> VEMS/CVL = 80%
On utilise la CV lente (CVL) car la CV forcée (CVF) est parfois diminuée (phénomènes de piégeage)
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Débit expiratoire de pointe DEP: débit maximal au cours d’une expiration forcée Débits expiratoires maximaux DEM: débits expiratoires à un moment donné, exprimés en fonction du volume pulmonaire (25%, 50%, 75%) au moment de la mesure Débit expiratoire médian DEM 25-75: Débit expiratoire moyen en milieu d’expiration forcée
La boucle débit/volume et ses débits notables
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• Les variables mesurées au cours des EFR sont exprimées :
‒ En valeur absolue (conditions BTPS) ‒ En pourcentage des valeurs de référence du patient ‒ … et interprétées en fonction du contexte clinique et de la qualité
de l’exécution de l’épreuve
• Les valeurs de référence sont obtenues à partir de larges populations de sujets sains non fumeurs
• Elles varient en fonction :
‒ De l’âge ‒ Du sexe ‒ De la taille ‒ De l’ethnie
Interprétation des EFR
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Anomalies des débits
Anomalies des volumes
Syndrome obstructif
Syndrome restrictif
Interprétation des EFR
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Anomalies des débits Syndrome obstructif
Syndrome restrictif
Interprétation des EFR
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Définition du trouble ventilatoire obstructif
• Diminution du VEMS disproportionnée à la diminution de la CV VEMS/CVF < 70%
ATTENTION à la classique source de confusion: le pourcentage
obtenu correspond bien au rapport (VEMS mesuré/CVF
mesurée) x 100. Il ne s’agit pas d’un pourcentage d’une valeur
normale théorique
• Sévérité sur le VEMS
• Dans la BPCO, classification selon GOLD :
VEMS > 80% : léger
VEMS 50-80% : modéré
VEMS 30-50% : sévère
VEMS < 30% : très sévère
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• Définition:
Amélioration 15 min après bronchodilatateurs de VEMS ou CVF de 12% et 200ml
On parle réversibilité complète d’un TVO en cas de normalisation : du rapport VEMS/CVF ( > 0,7) et du VEMS (VEMS > 80 % de la valeur prédite)
Trouble Ventilatoire Obstructif : réversibilité ?
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Indication: • EFR normale mais suspicion d’asthme: recherche d’un hyperactivité
bronchique
Technique: – Inhalation de métacholine à doses (ou concentrations) progressivement
croissantes
– Repos de 3 min entre chaque dose
– Mesure du VEMS entre chaque dose juqu’à ce que le VEMS chute de 20% ou jusqu’à une dose cumulée de 2 000 μg.
=> Si chute du VEMS > 20% test positif
Hyper-réactivité bronchique: test à la métacholine
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Indication: • EFR normale mais suspicion d’asthme: recherche d’un hyperactivité
bronchique
Technique: – Inhalation de métacholine à doses (ou concentrations) progressivement
croissantes
– Repos de 3 min entre chaque dose
– Mesure du VEMS entre chaque dose juqu’à ce que le VEMS chute de 20% ou jusqu’à une dose cumulée de 2 000 μg.
=> Si chute du VEMS > 20% test positif
Hyper-réactivité bronchique: test à la métacholine
Attention:
Hyperréactivité bronchique Asthme
Autres causes d’HRB+++:
BPCO, infection récente…
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Anomalies des débits
Anomalies des volumes
Syndrome obstructif
Syndrome restrictif
Interprétation des EFR
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Anomalies des volumes
Syndrome obstructif
Syndrome restrictif
Interprétation des EFR
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• Est suggéré par :
CVF et VEMS harmonieusement diminués (VEMS/CVF normal, voire « super-normal » : >110% prédit)
• Est diagnostiqué par :
CPT < 80% prédit Sévérité sur la CV
Remarques :
• les fonctions pulmonaires complètes (avec volumes) ne sont utiles que si l’on suspecte un syndrome restrictif
• Si la CVF est normale, il n’y a virtuellement pas de syndrome restrictif
Définition du syndrôme restrictif
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Courbe expiratoire
Syndrome restrictif :
= « modèle réduit » de la courbe normale,
avec mêmes pentes
Courbe inspiratoire
Volume
Débit
Courbe normale
Courbe débit/volume dans le syndrome restrictif
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Syndromes restrictifs:
Homogènes: diminution harmonieuse de tous les volumes avec un VR/CPT conservé ( 30%)
Syndromes restrictifs d’origine parenchymateuse
pneumopathie interstitielle
fibrose pulmonaire
Non homogènes: augmentation de la VR/CPT
Syndromes restrictifs d’origine extra-parenchymateuse
maladies pleurales
maladies de la cage thoracique
obésité sévère: VRE (VR CRF)
maladies neuro-musculaires: CV, VR normal
Définition du syndrôme restrictif
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• Parenchymateux => DLCO très diminuée - KCO diminué – Sarcoïdose – Pneumopathies interstitielles secondaires (pneumoconioses,
médicamenteuses, associées à connectivite/vascularite, radiothérapie) – Pneumopathies interstitielles idiopathiques
• Extra-parenchymateux => DLCO peu altérée - KCO augmenté – Neuromusculaire
• Parésie/paralysie du diaphragme • Myasthénie grave • Syndrome de Guillain-Barré • Dystrophies musculaires • Traumatisme médullaire
– Paroi thoracique • Cyphoscoliose • Obésité • Spondylarthrite ankylosante
Etiologies des syndromes restrictifs
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• Système mécanique: permettant la mobilisation des gaz:
– Volumes pulmonaires
– Débits pulmonaires
• Mécanismes permettant les échanges gazeux:
– Diffusion de la membrane alvéolo-capillaire
– Rapport ventilation/perfusion
– Sang artériel
EFR : Quelles explorations ?
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• Altération de la barrière alvéolo-capillaire va entraîner une altération des échanges gazeux = troubles de la diffusion
• La diffusion des gaz est :
– Inversement proportionnelle à l’épaisseur de la membrane alvéolo-capillaire.
– proportionnelle à la surface d’échanges pulmonaires
Diffusion: la zone d’échanges gazeux
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• Administration au patient d’une quantité connue d’un gaz ne faisant pas habituellement partie de la composition de l’air
• Puis mesure de la vitesse de dilution de ce gaz dans l’air expiré: reflète la vitesse à laquelle ce gaz traverse la barrière alvéolo-capillaire et passe dans le sang
Diffusion: Comment l’explorer ?
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• Inspiration unique d’un mélange gazeux contenant une faible concentration de CO (0.3%)
• Maintien d’une apnée de 10 s
• Puis mesure de la concentration de CO dans le gaz expiré ce qui permet de calculer la concentration de CO dans l’alvéole
• La diminution de concentration entre le début et la fin de l’apnée permet de calculer la vitesse de diffusion du CO au niveau de la barrière alvéolo-capillaire
Diffusion: Comment l’explorer ?
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Apnée Expiration
Rinçage de l’espace mort
Échantillonnage
Expiration
Respiration
Volume résiduel
Volume inspiré
Temps total d’apnée
Diffusion: Comment l’explorer ?
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• La vitesse de diffusion des gaz dépend de l’épaisseur de la barrière alvéolo-capillaire:
• Mais:
– Si la surface d’échanges pulmonaire diminue, la diffusion diminue.
Donc il faut l’interpréter en fonction du volume alvéolaire
– Si le transporteur sanguin du gaz (Hb) n’est pas en quantité suffisante, modification de la diffusion.
Donc il faut disposer du taux d’hémoglobine pour pouvoir interpréter le résultat.
Diffusion: Comment l’explorer ?
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Troubles de la diffusion: • DLCO/VA corr < 70% • Sévérité sur la DLCO
Dépend: taux Hb et HbCO
Diffusion: Comment l’explorer ?
Léger > 60% Modéré 40 – 60 % Sévère < 40 %
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Cas Cliniques
Mme L V, 41 ans sans antécédents, adressée dans les dyspnée aigue, dans un contexte de bronchites à répétition depuis 3 ans, tabagique à 45 PA. DEP à 270, quelques sibilants, traitée par Antibiotiques et corticoïdes 5 jours, puis bilan complet EFR
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Que pouvez-vous dire à partir de cette courbe ?
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Quel est votre diagnostic ?
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Souhaitez-vous d’autres explorations ?
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Test de réversibilité
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Diffusion
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Cas Cliniques
Mme H C née en 1959, Dyspnée évoluant depuis 3 mois, antécédent de varicelle et d’amygdalectomie. Présence d'oiseaux chez elle (colombes depuis de nombreuses années), tabac à 10PA, Dyspnée stade III, toux matinale, pas d'autres signes en dehors d'une cyanose des lèvres et extrémités. ETT normale en dehors PAPS 45mmHg,
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Que pouvez-vous évoquez ?
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Souhaitez-vous d’autres explorations ?
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Cas Cliniques
Mr L P, né en 1950 Tabagisme à 30PA, Suivi pour une BPCO depuis plusieurs années
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Que pouvez-vous évoquez ?
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Test de réversibilité
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Cas Cliniques
Mme F P Infirmière en pneumologie Dyspnée chronique Sibilants à l’auscultation
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Que pouvez-vous évoquez ?
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Souhaitez-vous d’autres explorations ?
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Test de réversibilité
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Cas Cliniques
Enfant de 12 ans prématuré
Tabagisme passif familial
Gène depuis 2 ans, lorsqu'il va chez son cousin qui a des chats,
et chez sa grand mère,
Crise nocturne avec sibilants toux sèche et dyspnée,
conjonctivite et rhinite allergique, pas de crise à l'effort
EFR normale en ville (Tiffneau à 83%, VEMS à 2180mL), test
cutané négatif
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Que pouvez-vous évoquez ?
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Souhaitez-vous d’autres explorations ?
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Test à la métacholine
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VEMS/CV Nl ?
DLCO Nle? DLCO Nle? DLCO Nle?
CV Nle ?
oui
Normal
oui
Normal
oui
MNM Atteinte paroi
oui
Asthme BPCO
oui
Obstruction
oui
oui
CV Nle ?
non
CPT Nle ?
non
CPT Nle ?
non
Restriction
non
Anomalies pneumo-vasc
non
Atteinte interstitielle
non
Emphysème
non
Déficit mixte
non oui
ERS/ATS 2005
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Obstruction des voies aériennes centrales
Obstruction fixe
Intra ou extrathoracique Obstruction variable
extrathoracique Obstruction variable
intrathoracique
Eur Respir J 2005; 26: 948–968
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Hypoxémie: Quantité d’oxygène transportée dans le sang diminuée
pression partielle en O2 dans le sang artériel (PaO2)
Hypoxie: Quantité d’oxygène délivrée aux tissus insuffisante par rapport aux
besoins cellulaires – Retentissement Cellulaire
de la quantité d’ O2 délivrée aux cellules (carence absolue)
incapacité de l’organisme à la quantité d’ O2 face à des besoins accrus
(carence relative)
incapacité des cellules à exploiter l’ O2 délivrée
Un cas particulier: l’altitude.
Hypoxie - Hypoxémie: Définition
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Quatre grands mécanismes d’hypoxie tissulaire
hypoxémie profonde
(ex: insuffisance respiratoire aiguë)
incapacité cardio-circulatoire à amener le sang oxygéné aux cellules
(ex: choc cardiogénique)
anomalies du transport sanguin de l’O2
(ex: anémie aiguë ou intox au CO)
incapacité de la cellule à utiliser l’O2 qu’elle reçoit
(ex: intoxication cyanhydrique comme complication de l’inhalation des fumées
d’incendie)
Hypoxie - Hypoxémie: Définition
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Hypoxie - Hypoxémie: Définition
Hypoxémie normoxique
Pneumopathie aiguë sans tare sous jacente (Hb= 14 g/L)
Si la PaO2 passe de 100 mmHg (SaO2 = 99%) à 60 mmHg (SaO2 = 90%)
Alors le CaO2 ne fait que passer de 19,2 mL/dL à 17,2 mL/dL
Absence d’hypoxie, alors que l’on peut parler de pneumonie aiguë hypoxémiante !
Hypoxie sans Hypoxémie
Anémie aiguë sur hémorragie, sans atteinte pulmonaire
Si l’Hb passe de 14 g/dL à 8 g/dL (Hyperventilation et SaO2 = 100%)
Alors le CaO2 passe de 19,4 mL/dL à 11,4 mL/dL
Il y a bien souffrance tissulaire (hypoxie) sans hypoxémie
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En présence d’une PIO2 normale, 4 mécanismes
sont susceptibles d’induire une hypoxémie:
Hypoventilation Alvéolaire (Cf supra)
Un trouble de diffusion alvéolo-capillaire
une anomalie des rapports ventilation-perfusion
un shunt droit-gauche anatomique
Echanges Gazeux - Hypoxémie
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Hypoxie - Hypoxémie: Définition
Relation SaO2 – PaO2
CO2 = Hb * 1.34 * SaO2 + PaO2 * 0.003