TH. — MASSE GAZEUSE DES POUMONS

A. Procédés pour mesurer la capacité vitale d'Hutchinson. ~ p Spiromètre d'Hutchinson (fig. 253 et 'IM). Le spiromètre d'Hutchinson est construit sur le principe dos gazomètres d'usine à gaz. Il se compose d'un rès(>rvoir rcnipli d'eau dans lequel plonge une cloche renversée (20) munie à sa partie supérieure d'une ouverture (16) qui se feruieà volonté par un bouchon (17). Cette cloche est suspendue par des cordes (11) <iui s'enroulent sur des poulies (18) et équilibrée par des poids (lî) de façon à se maintenir en équilibre à quelque hauteur qu'elle soit placée. Un tube en IJ est' ajouté à l'appareil; une de ses branches est int rieure, située dans l'axe du réservoir et remonte jus- ((u'au niveau de l'eau du réservoir et jusqu'à la jiartie supérieure de la cloche; l'autre branche, extérieure au réservon-, se continue avec un tube de caoutchouc (14) terminé par un embout (19). Après avoir fait une inspiration la plus profonde possible la personne en expérience adapte l'embout à sa bouciie et fait une expiration forcée' le tube étant licrmétiquement fermé ; l'air expiré arrive dans la cloche par le tube en U, la soulève (fig. 254), et la quantité du soulèvement, mesurée par une règle graduée (15) mobile avec la cloche, donne le volume de l'air expiré ou la capacité vitale. — 2° Spiromètre de Schnep/' (lig. 25.j). Schnepf a modifié avantageusement le spiromètre d'Hutchinson la construction est la même, mais la cloche n'est équilibrée que par un seul contre-poids

(I) ^ consulter : Gréhant : liech. physiques sur la respiration (.lonrn. de l Anat 1804) - H. Lossen : Ueber die Ausscheidunr/ von Amvwniak durch die Liingen (Zeit ivir IJiôl t I, 18G:.). - A. Mausome : On the organic mattev of human brcalh in healf/, and di^onZ (.lourn. of anat.. t. iV. 1870 . ><.it.>t:

— PHYSIOLOGIE SPÉCIALE

et la chaîne qui le piipport»^ est formée d anneaux inégaux qui compensent les variations que subit le puids de la cloche suivant qu'elle plonge plus ou moins dans l'eau du réservoir.

On a imaginô un grand nombre d'appareils spirométriques, pour la description desquels je renverrai aux traités de diagnostic médical et de séméiologie : tels sont le Si iromrlre de Boudin constitué par un sac de caoutchouc qui se gonlle par l'expiration, le pneumnlo))i('lre di- Honnet, basé sur le principe du compteur à gaz, le pnensimèlre. à hélice de C'iuillet, construit sur le modèle des anémomètres, les spirormUres doubles de Holmgrem et Leven, le xpimmé troiiraphe de Tschiriew, etc. Panum a ajouté au spiromètre un appareil écrivant de façon à pouvoir enregistrer les indications fournies par i instrument. Je me contenterai de déci ire Vanapnographc de Bcrgeon et de Kastus. Cet

Kig. Vô;]. — Spiro7nèlre d'Hulchinson. Fig. 254. — Spiromètre d'iluichinson.

appareil (fig. ?5G) est disposé de la façon suivante : une valve ou lame mobile, V, en aluminium, forme la partie postérieure d'une boîte rectangulaire mise en communication en A avec un tube respiratoire terminé par un embout. L'axe de rotation de la valve porte un levier très léger, S, qui écrit sur une bande de papier animée d'un mouvement uniforme tous les mouvements de la valve. Des ressorts réglés par les boutons R. R, ramènent la valve dans la position d'équilibre. La personne en expéii^'nce applique l'embout sur le nez, et à chaque niouvemeut de rrspiration (inspiration et expiration), les variations de pression de r..ir des voies aériennes se transmettent à l'air de la boite rectangui lire et am-'-nent des mouvements de va et vient de la valve V inscrits parle levier S. L'anapnographe, qui a été depuis perfectionné par Bergeon, donne non seulement la pression mais la quantité d'air inspiré et expiré, et la vitesse du courant d'air. ILinriot et Ch. Richet ont récemment fait construire un spiromètre sur le priucpie des compteurs à gaz.

B. Capacité pulmonaire. - Procédé de Gréhnnt. - Ce procédé est basé sur ce fait reconnu par Ucgnault ot Reiset, que l'hydrogène n'est absorbé qu'en très petite quantité par les poumons. On (ait passer dans une cloche de -3 à 4 litres pleine d eau un litre d'hydrogène pur, c'est-à-dire une quantité égal ' à une large inspiration ; la cloche est munie à sa partie supérieure d'un robinet et d'un tube de verre réunis par un caoutchouc. La personne en expérience introduit le tube dans la bouche, les narines étant hermétiquement fermées, et respire l'hydrogène de la cloche, qui reçoit aussi l'air expin; ; on ouvre le robinet de la cloche à la lin d'une expiration et on le ferme après 4 ou h respirations. On a alors dans la cloche un mélange homogène, d'hydrog'-ne, d'oxygène,

d'azote et d'acide carbonique dont on fait I analyse par les procédés ordinaires: ce mélange, connue s'en est assuré Gréhaut, est identique connue proportion d'hydrog<''ne avec l'air des poumons ; autrement dit l'hydrogène, après 5 expirations faites dans la cloche, est distribué uniformément dans les poumons et dans

ing. 26.. — S/ iromètre de Schnepf (*).

Anai'iwgraplu' de lievQeon et Kaslus.

la cloche; il n'y a donc plus qu'une proportion à f.iire, proportion dont on connaîl, trois termes, la quantité pour ion d'hydrogène de la cloche à la lin de l'expérience et la (juanlité d'hydrogène = loon au dèhutde l'expérience; il est facile d'en tirer le quatrièmè terme, savoir, le volume d'air contenu dans les poumons et dans la cloche, et par snile la capacité pulmonaire. Si, par exemple, l'air de la cloche à la lin de l'expérience renferme 23,5 centimètres cubes d'hydrogène pour lOO, on aura la proportion :

.1 = 4255 représente le volume d'air contenu dans les poumons et dans la cloche, et la

(*) V,cyliudrede laiton. — T, T, tube le^p'ralo re. — A, emi ont. - C, cloche- ou gii/onièlre — F couIit poids. - S, ch.inc. - K, poulie. - L, c celle dure - M, montant. - G, gaine qui soutient IVchelIc - N, niveau du IkiukIc du réservoir. - li, loud .iu gazonièlre. — 0. partie inIVriourc o,.vertr> du gazomelrr'

quantité d'air contenue daus les poumons après une inspiration d'un litre sera 4255 — lOoO = ;{255; 00 sera la capacité pulnuniaire.

Pour avoir le volume absolu des poumons, il faudra naturellement l'aire la correction barométrique et la correction de température. Soit V le volume à t degrés, /"la tension maximum de la vapeur d'eau à t, T la température de l'air expiré. F la tension maximum de la vapeur à T degrés, H la pression barométrique, a le coefficient de dilatation des gaz, V» le volume al>solu de l air des poumons, on a la formule suivante :

Gréhant a récemment perfectionné sou procédé en éliminant le danger qui résultait de la respiration d'un gaz iutlammable comme l'hydrogène pur.

La capacité pulmonaire peut aussi s'apprécier directement sur le cadavre, en adaptant à- la trachée un tube qui se rend dans une cloche sous le mercure. On ouvre alors les parois thoraciques et les plèvres, les poumons s'affaissent et chassent l'air qu'ils contenaient dans la cloche, où on peut le mesurer.

Le volume de la masse gazeuse contenue dans les poumons varie suivant l'état d'inspiration ou d'expiration dans lequel se trouvent les poumons et suivant l'amplitude de ces deux actes. Dans les inspirations les plus profondes, le volume de la masse gazeuse chez un homme vigoureux, bien conformé, peut être évalué à 4970 centimètres cubes. Mais pour bien comprendre les phénomènes respiratoires, il faut fractionner cette masse gazeuse en portions correspondantes aux divers actes respiratoires. On peut à ce point de vue la diviser en quatre parties :

a) Résidu respiratoire, air résidual. — C est la quantité d'air qui reste dans les poumons après une expiration la plus forte possible; c'est la partie stationnaire ou constante de la masse gazeuse; ce résidu respiratoire, variable suivant les différents états du corps, repos, mouvement, taille, etc., est de 1200 centimètres cubes en moyenne. Le résidu respiratoire ne s'échappe que quand le poumon se vide complètement, quand par exemple on fait une incision aux parois thoraciques avec ouverture de la plèvre.

b) Réserve respiratoire. — C'est l'air qui reste dans les poumons, en sus du résidu respiratoire, après une expiration ordinaire. Dans les conditions normales, en effet, nous laissons toujours dans les poumons une certaine quantité d'air qui pourrait être expulsée par une expiration forcée; cette réserve respiratoire peut être évaluée à 1600 centimètres cubes.

c) Quantité normal d'air inspiré ou expiré. — Cette quantité est de 500 centimètres cubes.

d) Air complémentaire. — C'est l'excès d'air que nous inspirons, dans les inspirations les plus profondes possible en sus de la quantité normale. Cette quantité d'air complémentaire est de 1670 centimètres cubes.

Les quantités 6, c, d, constituent la partie mobile ou variable de la masse gazeuse. Leur ensemble h-\-c-\-d forme ce que Hutchinson appelle la capacité vit'ileâu poumon; c'est la quantité d'air expiré ou inspiré dans une respiration la plus profonde possible. Elle égale 3770 centimètres cubes chez un homme vigoureux.

Le résidu respiratoire et la réserve respiratoire a-\-ù constituent la capacité pulmonaire de Gréhant. Elle est de 2800 centimètres cubes en moyenne. Le tableau suivant résume ces diverses notions :

Volume maximum ( respiratoire = nOOc.c....)^. ,Pt,onairc-=2800cc. ^f^^!"® M /; Réserve respiratoire = ItiOO - j) ^

de 1 air des pou- , ^ir normal = 500- Capacité vitale =3770

mons — 4.)iO c. c. J complémentaire = 1670 - )

La capacité vitale varie de 2 litres et 1/2 à 4 litres; chez un homme vigoureux, elle est d'environ 3770 centimètres cubes. Chez la femme, elle est plus faible, 2500 centimètres cubes environ. D'après Schnepf, un enfant de 3 ans a une capacité vitale de 400 centimètres cubes; elle augmente par année de 360 centimètres cubes (plus même entre 14 et 17 ans) et diminuerait à partir de 20 ans. D'après d'autres observations, elle augmenterait jusqu'à l'âge de 35 ans (voir aussi : Mécanique respiratoire).

La capacité vitale augmenle avec la taille (Hulrhinson) et la circonférence de la poitrine (Arnold). Chez ladulte, elle s'accroît de 60 centimètres cubes (40 chez la femme) par centimètre de (aille. Le tableau suivant, emprunté à Vierordt, donne la capacité vitale chez les adultes pour les différentes tailles (1) :

Toilie en centimètre

Ciipaeité vitale cil cent, cubes.

Taille en centimètres.

Capacité vitale en cent, cubes.

Le mouvement augmente le volume de l'air expiré. Si on représente par 1 le volume de l'air expiré dans le décubitus dorsal, on aura les chiifres suivants (Smith) :

Décubitus dorsal 1,00

Station assise 1,18

Station debout 1,33

Marche lente 1,90

Marche rapide 4,00

Course 7,00

Composition de la masse gazeuse des poumons. — La niasse gazeuse des poumons n'a pas une composition uniforme ; elle n'est pas la même dans les diverses parties des voies aériennes. L'air contenu dans les couches profondes est plus pauvre en oxygène, plus riche en acide carbonique et en vapeur d'eau. Si l'on fractionne en deux portions l'air expiré, la première portion, qui vient des pai'ties supérieures de l'arbre aérien, contient moins d'acide carbonique (3,7 p. 100) que la deuxième (5,4 p. 100) qui vient des parties plus profondes (Vierordt). De celte différence de composition, il résidte que, môme en l'absence de tout mouvement respiratoire, il s'établit dans les voies respiratoires des courants de diffusion, un courant d'oxygène allant de haut en bas, et un courant d'acide carbonique allant de bas en haut. Si on arrête complètement tout mouvement de respiration et qu'on mette par la bouche grande ouverte les poumons en communication avec un réservoir d'air, on y trouve, au bout d'un certain temps, des quantités appréciables d'acide carbonique. Ce sont ces courants qui, dans les cas d'hibernation et de mort apparente, suffisent pour entretenir la respiration sans ventilation pulmonaire. Mais

(1) Panum a étudié ce qu'il appelle la position vilale moyenne des poumons ; ce n'est pas autre chose que la ligne moyenne intermédiaire entre les points extrêmes, d'ascension et de descente des courbes obtenues avec son spiromètre écrivant (voir plus haut). Cette position vitale moyenne varierait avec les ditï'érentes attitudes du corps. Loven, qui a répété les expériences de Panum. n'a pu obtenir que des résultats trop variables pour en tirer des conclusions.

ce sont là des cas exceptionnels el, à IVtat normal, pour entretenir la vie, il faut une respiralion et par suiie une ventilation f>lus active (1).

L'air des vésicules pulmonaires doil ùire plus cfiargé d'acide carbonique que l'air expiré. Il est difficile de l'évaluer d'une façon précise. Cependant, en ayant égard à la composition des dernières fraclions de l'air expiré, on pourrait adtnpllre 7 à 8 p. 100 d'acide carbonique ; celte composition est du reste variable, et dans l'inspiration la proportion d'acide carbonique doit être moins considéraMe el se rapprocher de la coinposilion de l'air expiré. En effet, dans l'inspiration, les vésicules pulmonaires se dilatent et leur caviié se remplit de l'air plus pur des divisions broncliiqiips.

Le renouvellement de l'air dans les poumons se fait de la façon suivante : à cha(|ue inspiration 500 centimètres cubes d'air, en moyenne, pénètrent dans les poumons. Cet air pur ne pai vieni pas du premier coup jusqu'aux vésicules pulmonaii es, il n'arrive que dans les premières divisions brondiiiiues, où les courants de diffusion s'i'talilissent rapidetnent entre lui et l'air vicié plus pi-ofondément situé. L'expiration qui fait suite à cette inspiration renvoie uOO ceniimèîres cubes d'air vicié, sur lesquels i70 centimètres cubes d'air pur sont rejet-'S avec l'air vicié contenu antérieurement dans les poumons. En elf<^t, en remplaçant l'air pur, d'après le procédé de Gréhant, par de rbydrogèiie, on retrouve 170 centimètres cubes d'hydrogène dans l'air expiré. Il est donc resté dans les poumons, après utie expiration normale, 330 centimètres cubes d'air pur, à peu près les deux tiers de l'air inspiré. Cet aii-, ainsi iniroduit par- une inspiration se répar-lit uniformément dans les poumons avec une grande lapidilé, en cini| respirations envir^on.

Gréhant appelle coefficient de ventilation le cliitVre (|u'on oblierrt en divisant la quantité d'.iir pur introduit dans les poumons en un-' inspiration par la capacité pidmoruaire ou la quantité d'air contenue dans les pounums avant celte inspir-ation ; ce chiffre est de 0,11 environ : c'est-à-dire que 100 ceniimèîres cubes de l'air des poirmons reçoivent à chaque inspiration il cenlimèlr-es cubes d'air pur i enfermant 2"", 35 d'oxygène.

Le coefficient de ventilation augmente avec le volume de l'inspiration, comme le prouve le tableau sirivanl empi'unté à Gréhant :