MASSE GAZEUSE DES POUMONS
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.
PHYSIOLOGIE FONCTIONNELLE
Dans les inspirations les plus profondes, le volume de la masse gazeuse chez un homme vigoureux, bien conformé, peut être évalué à 4,970 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. C'est la quantité d'air qui reste dans lés 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 1,200 centimètres jcubes 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 1,600 centimètres cubes.
c) Quantité normale 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 1,670 centimètres cubes.
Les quantités b, c, d constituent la partie mobile ou variable de la masse gazeuse. Leur ensemble b-\-c-\-d forme ce que Hutchinson appelle la capacité vitale du poumon; c'est la quantité d'air expiré ou inspiré dans une respiration la plus profonde possible. Elle égale 3,770 "centimètres cubes chez un homme vigoureux.
Le résidu respiratoire et la réserve respiratoire a-\-b constituent la capacité pulmonaire de Gréhant. Elle est de 2,800 centimètres cubes en moyenne.
Le tableau suivant résume ces diverses notions :
Volume maximum ^
de l'air des pou- 1. '
mons = 4,970 c.c.l '
RESPIRATION
Procédés pour mesurer ces diverses quantités. — Capacité vitale d'Hutghinson. — - 1° Spiromètre d'Hutchinson {fig. 77 et 78). — Le
Fig. 77. — Spiromètre d'Hutchinson. Fig. 78. — Spiromètre d'Hutchinson.
spiromètre d'Hutchinson est construit sur le principe des gazomètres d'usine à gaz. Il se compose d'un réservoir rempli d'eau dans lequel plonge une cloche renversée (20) munie à sa partie supérieure d'une ouverture (IG) qui se ferme à volonté par un bouchon (17).Cette cloche est suspendue par des cordes (11) qui s'enroulent sur des poulies (18) et équilibrée par des poids (12) de façon à se maintenir en équilibre à quelque hauteur qu'elle soit placée. Un tube en U est ajouté à l'ap-
PHYSIOLOGIE FONCTIONNELLE
pareil; une de ses branches est intérieure, située dans l'axe du réservoir et remonte jusqu'au niveau de l'eau du réservoir et jusqu'à la partie supérieure de la cloche; l'autre branche, extérieure au réservoir, 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 bouche et fait une expiration forcée, le nez étant hermétiquement fermé; l'air expiré arrive dans la cloche par le tube en U la soulève {fig. 78, page 427), 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 Schnepf{fig. 79).
Sclinepf a modifié avantageusement le spiromètre d'Hutchinson.
La construction est la même, mais la cloche n'est équilibrée que par un seul contre-poids, et la chaîne qui le supporte est formée d'anneaux inégaux qui compensent les variations que subit le poids de la cloche suivant qu'elle plonge plus ou moins dans l'eau du réservoir.
On a imaginé un grand nombre d'appareils spirométriques, pour la description desquels je renverrai aux traités de diagnostic médical et de sémèiologie, tels sont le spiromètre de Boudin, le pneumatomètre de Bonnet, le pneusimètre à hélice de Guillet; je me contenterai de décrire l'anapnographe de Bergeon et de Kastus. Cet appareil {fig. 80, page 429) est disposé de la façon suivante : Une valve ou lame mobile, Y, en aluminium, forme la partie postérieure d'une
Fig.
Spiromètre de Schnepf.
Fig. 79. — V, cylindre de laiton. — T, T, tube respiratoire. — A, embout. — C, cloche ou gazomètre. — P, contre-pouls. — S, chaîne. — R, poulie. — L, échelle graduée. — M, montant. — G, gaîne qui soutient l'échelle. — N, niveau du liquide du réservoir. — E, fend tlu gazomètre. — 0, partie inférieure ouverte du gazomètre.
RESPIRATION
boîte rectangulaire mise en communication en A avec un tube respiratoire terminé par un embout. L'axe de rotation de la valve porte
Fig. 80. — Ànapnographe de Bergeon et Kastus. (Voir page 428.)
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 expérience applique l'embout sur le nez, et à chaque mouvement de respiration (inspiration et expiration), les variations de pression de l'air des voies aériennes se transmettent à l'air de la boîte rectangulaire et amènent des mouvements de va-et-vient de la valve V inscrits par le 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.
B. Capacité pulmonaire. — Procédé de Gréhant. — Ce procédé est basé sur ce fait reconnu par Régnault et Reiset, que l'hydrogène n'est absorbé qu'en très-petite quantité par les poumons. On fait passer dans une cloche de 3 à 4 litres pleine d'eau, un litre d'hydrogène pur,
PHYSIOLOGIE FONCTIONNELLE
c'est-à-dire une quantité égale 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 expiré ; on ouvre le robinet de la cloche à la fin d'une expiration et on le ferme après 4 ou 5 respirations. On a alors, dans la cloche, un mélange homogène d'hydrogène, d'oxygène, d'azote et d'acide carbonique dont on fait l'analyse par les procédés ordinaires; ce mélange, comme s'en est assuré Gréliant, est identique comme proportion d'hydrogène avec l'air des poumons, autrement dit l'hydrogène, après 5 expirations faites dans la cloche, est distribué uniformément dans les poumons et dans la cloche; il n'y a donc plus qu'une proportion à faire, proportion dont on connaît trois termes, la quantité pour 100 d'hydrogène delà cloche à la fin de l'expérience et la quantité d'hydrogène = 1000 au début de l'expérience; il est facile d'en tirer le quatrième terme, savoir : le volume d'air contenu dans les poumons et dans la cloche, et par suite la capacité pulmonaire. Si, par exemple, l'air de la cloche à la fin de l'expérience renferme 23,5 centimètres cubes d'hydrogène pour 100, on aura la proportion :
23,5 : ioo :: looo : x — — — = 4,255.
x = 4,255 représente le volume d'air contenu dans les poumons et dans la cloche, et la quantité d'air contenue dans les poumons après une inspiration d'un litre sera 4,255 — 1000 = 3,255; ce sera la capacité pulmonaire.
Pour avoir le volume absolu des poumons, il faudra naturellement faire la correction barométrique et la correction de température. Soient 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 d'eau à 7 degrés, H, la pression barométrique, a, le coefficient de dilatation des gaz, Ya, le volume absolu dè l'air des poumons, on a la formule suivante :
V(l H- Ta) (H-/) 3~ (1 -h ta) (H — F
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 Je 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.
La capacité vitale varie de 2 litres et demi à 4 litres; chez
RESPIRATION
un homme vigoureux, elle est d'environ 3,770 centimètres cubes. Chez la femme, elle est plus faible, 2,500 centimètres cubes environ. Elle augmente jusqu'à 35 ans, pour diminuer ensuite. D'après Schnepf, un enfant de 5 à 7 ans renvoie 800 à 1,000 centimètres cubes d'air par une très-forte expiration, c'est-àdire 4 fois moins qu'un adulte. A la puberté, la capacité vitale augmente très-vite.
La capacité vitale augmente avec la taille (Hutchinson) et la circonférence de la poitrine (Arnold.) Chez l'adulte, elle s'accroît de 60 centimètres cubes (40 chez la femme) par centimètre de taille. Le tableau suivant, emprunté à Vierordt, donne la capacité vitale chez les adultes pour les différentes tailles :
Tailh
Capacité vitale
en centimètres.
en centimètres 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 chiffres suivants (Smith) :
Décubitus dorsal ... 1
Station assise 1,18
Lecture 1,26
Station debout .... 1,33
Marche lente. .... 1,9
Marche rapide .... 4,0
Course . 7,0
Composition de la masse gazeuse des poumons. — La
masse 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 parties 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 cette différence de composition, il résulte que, même 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, clans les cas d'hibernation et de mort apparente, suffisent pour entretenir la respiration sans ventilation pulmonaire. Mais ce sont là des cas exceptionnels et, à l'état normal, pour entretenir la vie, il faut une respiration et par suite une ventilation plus active.
L'air 'des vésicules pulmonaires doit être plus chargé 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 fractions de l'air expiré, on pourrait admettre 7 à 8 p. 100 d'acide carbonique; cette composition est du reste variable, et dans l'inspiration la proportion d'acide carbonique doit être moins considérable et se rapprocher de la composition de l'air expiré. En effet, dans l'inspiration, les vésicules pulmonaires se dilatent et leur cavité se remplit de l'air plus pur des divisions bronchiques.
Le renouvellement de l'air clans les poumons se fait de la façon suivante: A chaque inspiration 500 centimètres cubes d'air, en moyenne, pénètrent dans les poumons. Cet air'pur ne parvient pas du premier coup jusqu'aux vésicules pulmonaires, il n'arrive que dans les premières divisions bronchiques où les courants de diffusion s'établissent rapidement entre lui et l'air vicié plus profondément situé. L'expiration qui fait suite à cette inspiration renvoie 500 centimètres cubes d'air vicié sur lesquels 170 centimètres cubes d'air pur sont rejetés avec l'air vicié contenu antérieurement dans les poumons. En effet, en remplaçant l'air pur, d'après le procédé de Gréhant, par de l'hydrogène, on retrouve 170 centimètres cubes d'hydrogène dans l'air expiré.
RESPIRATION
Il est donc resté dans les poumons , après une expiration normale, 330 centimètres cubes d'air pur, à peu près les deux tiers de l'air inspiré. Cet air, ainsi introduit par une inspiration, se répartit uniformément dans les poumons avec une grande rapidité, en cinq respirations environ.
Gréhant appelle coefficient de ventilation le chiffre qu'on obtient en divisant la quantité d'air pur introduit dans les poumons en une inspiration par la capacité pulmonaire ou la quantité d'air contenue dans les poumons avant cette inspiration ; ce chiffre est de 0,11 environ; c'est-à-dire que 100 centimètres cubes de l'air des poumons reçoivent à chaque inspiration 1 1 centimètres cubes d'air pur renfermant 2CC,35 d'oxygène.
Le coefficient de ventilation augmente avec le volume de l'inspiration, comme le prouve le tableau suivant emprunté à Gréhant :
Volume de
l'inspiration.
Volume
de
l'expiration.
Volume d'hydrogène expire'.
Volume d'hydrogène conserve.
Volume dès poumons après l'expiration.
Coefficient de
ventilation.
Centimètres eûtes.
Litres.
On voit, d'après ce tableau, que l'augmentation du coefficient de ventilation n'est proportionnelle à l'augmentation du volume de l'inspiration qu'à partir d'un certain chiffre, un demi-litre à peu près, tandis que, pour les inspirations au-dessous d'un demi-litre, il n'en est plus ainsi. Aussi des inspirations peu profondes ne renouvellent-elles que d'une façon très-incomplète l'air des poumons. Par exemple, 18 inspirations, d'un demi-litre chacune, et qui font pénétrer dans les poumons 9 litres d'air pur, renouvellent l'air des poumons plus complètement que 36 inspirations de 300 centimètres cubes, qui font cependant pénétrer dans les poumons 10',800, près de 11 litres d'air. De là l'utilité de la gymnastique respiratoire. . .
