Acquisition and automatical treatment of mouth pressure during a respiratory airflow : computing of the alveolar pressure fro the measurement of the airway resistance
Acquisition et traitement automatique de la pression buccale lors d'une interruption du débit respiratoire : eestimation de la pression alvéolaire pour la mesure de la résistance des voies aériennes
Résumé
Among others, investigation on hum an respiratory function involves the evaluation of its mechanical features. We built up a device for the measurement of the airway resistance and we integrated it ioto a device designed to investigate most mechanical parameters of the respiratory system. An evaluation of the alveolar pressure IS necessary to the determination of the aIrway resistance (Raw = (P Avl-P Mouth) / Airflow). Measurement of the airflow is rather easy but the evaluation of the alveolar pressure requires the use of an indirect method. One of these indirect methods consists in an sudden short airflow interruption. After the alveolar-mouth pressure equilibration, the alveolar pressure is evaluated from the mouth pressure. The present work deals, first, with the transitionnal perturbation accuracy after the airway occlusion. After words, we observed the alveolar-mouth pressure equilibration during interruptions on a lung simulator. The transitory perturbation was modelized by the thoery of the "coup de bélier". It recieved partial confirmation through altering the length of the alveolo-mouth connection, the elastance of trus walls and density of the gaz put into the simulator. Later on, we demonstrated that alveolo-mouth equilibration results from the transfer of a smalI amount of gaz (usually few milliliters which requires less th an 2 ms). It result from this work and its theoretical background (dynamic vs static analysis) that the alveoIar pressure can be measured whatever the physioIogical or pathologicaI onditions. The final exhibition of the measurements (mouth barograms) should allow easy access to pathoIogicaI resistance. This method is fillally iocluded into a precommercial device for the measurement of severaI other mechanical parameters of the respiratory system. We concluded about the possibilities on further research about the measurement of the alrway resistance through trus method and its use for clinical purposes
L'un des buts des explorations fonctionnelles respiratoires est de déterminer les paramètres mécaniques de la ventilation, nous nous sommes engagés à concevoir un appareil de mesure de la résistance des voies aériennes par interruption brève du débit. Chez l'homme, une estimation de la pression alvéolaire est nécessaire à la mesure de la résistance des voies aériennes (RVA=(PAlv-PBcc)/Débit). S'il est aisé de mesurer le débit, la mesure directe de la pression alvéolaire est aussi impossible. Une des techniques permettant de mesurer cette pression consiste en une interruption brève du débit qui donne accès a la pression alvéolaire par une équilibration alvéolo-buccale au cours de l'interruption. Ce mémoire décrit les phénomènes transitoires consécutifs à l'interruption du débit, expose une analyse de l'équilibration alvéolo-buccale au cours d'interruptions réalisées sur un simulateur de poumons. Une première étape de cette étude a permis d'identifier à un coup de bélier les perturbations créées par la fermeture des voies aériennes. Cette hypothèse s'est confirmée à la suite d'expériences au cours desquelles nous avons modifié la longueur de la liaison alvéolo-buccale, l'élastance de ses parois, ainsi que la densité des gaz utilisés lors des mesures sur simulateur. Une seconde étape démontre que l'équilibration alvéolo-buccale se fait par le transfert d'un volume gazeux. Dans des conditions normales, quelques millilitres de gaz réalisent cette équilibration en moins de 2 ms. En faisant le pendant entre une analyse de type statique et un raisonnement dynamique, nous montrons que la pression alvéolaire est toujours mesurable. Une technique d'exploitation des barogrammes buccaux est ensuite exposée. Les éléments de la construction d’un appareillage prototype incluant la mesure de la résistance des voies aériennes par interruption du débit ainsi que divers examens de mesurage des paramètres de la mécanique ventilatoire sont résumé en fin de mémoire.