Un concept difficile à comprendre pour les étudiants est la façon dont les forces de recul du poumon et les forces de recul de la paroi thoracique s’équilibrent mutuellement pour déterminer la relation pression de relaxation-volume du système poumon et paroi thoracique. Pour la plupart des volumes pulmonaires, le recul du poumon est dirigé vers l’intérieur, tandis que le recul de la paroi thoracique est dirigé vers l’extérieur. Lorsque les deux forces de recul sont de même ampleur, mais de directions opposées, le système poumon et paroi thoracique est en équilibre dynamique. Le volume pulmonaire où cela se produit est la capacité résiduelle fonctionnelle (CRF). Ce qui suit est une description d’un modèle simple qui peut démontrer ce phénomène, ainsi que l’inspiration musculaire active et l’expiration passive. En modifiant légèrement le modèle, on peut également démontrer l’effet d’une modification du recul du poumon, due à une fibrose pulmonaire ou à un emphysème. Ce modèle est basé sur les aides à l’enseignement de la ventilation pulmonaire présentées par Stockert (1, 2).

Le modèle est construit à partir de quatre tiges de cadre de laboratoire en aluminium, de trois supports de pince, d’une base lourde, d’une pince de thermomètre à oscillation libre et de quatre élastiques (Fig. 1A). Lorsque vous décrivez le modèle assemblé (figure 1B), indiquez que la tige verticale de gauche représente une capacité vitale (CV) de 0 %, la tige à oscillation libre du milieu représente la paroi thoracique et la tige verticale de droite représente une CV de 70 %. Ensuite, tenez deux élastiques qui représentent respectivement le recul élastique du tissu pulmonaire et le recul élastique de la paroi thoracique. Fixez les élastiques à la “paroi thoracique” mobile de manière à ce que les deux élastiques tirent dans des directions opposées (Fig. 2A). L’endroit où la paroi thoracique est maintenant positionnée est la FRC, les reculs élastiques du poumon et de la paroi thoracique s’équilibrant mutuellement.

Pour démontrer une inspiration, déplacez physiquement le bas de la tige de la paroi thoracique vers un plus grand volume pulmonaire (c’est-à-dire vers la droite, vers la tige de 70 % de VC ; Fig. 2B). L’énergie requise pour ce faire est analogue à l’énergie fournie par les muscles de l’inspiration (c’est-à-dire le diaphragme et les muscles intercostaux externes) pendant une inspiration. Cela aura également pour effet d’étirer l’élastique représentant le recul élastique du poumon, qui tirera en arrière sur la tige de la paroi thoracique. Pour démontrer une expiration passive, il suffit de relâcher la tige de la paroi thoracique, et la paroi thoracique revient à la CDF (figure 2C). L’énergie qui produit ce mouvement est l’énergie stockée dans l’élastique tendu représentant le recul élastique du poumon, et donc aucune énergie musculaire n’est nécessaire pendant une expiration passive. Des démonstrations plus poussées pourraient indiquer les forces de recul lors d’une inspiration à un grand volume pulmonaire (c’est-à-dire >70% VC), où les reculs des poumons et de la paroi thoracique seraient maintenant tous deux dirigés vers l’intérieur, ou lors d’une expiration active à un volume pulmonaire inférieur à la FRC (c’est-à-dire vers RV), où le recul de la paroi thoracique s’opposerait de plus en plus à la diminution du volume pulmonaire.

En ajoutant ou en changeant les élastiques, les états de maladie pulmonaire peuvent également être démontrés avec ce modèle. L’ajout d’un deuxième élastique pour augmenter le recul élastique du poumon représenterait la fibrose pulmonaire (Fig. 2D). Dans ce cas, la CRF est réduite et il est beaucoup plus difficile de produire un mouvement inspiratoire de la paroi thoracique en raison de l’augmentation du recul élastique du poumon. Le retrait des deux élastiques de recul du poumon et leur remplacement par un seul élastique plus grand avec moins de recul élastique représenterait un emphysème (Fig. 2E). Dans ce cas, la CRF et la compliance du poumon sont toutes deux augmentées, ce qui facilite la production d’un mouvement inspiratoire de la paroi thoracique. Un pneumothorax peut être mis en évidence en décrochant l’élastique représentant le recul élastique du poumon de la tige de la paroi thoracique et en le maintenant en position sur la tige d’aluminium 0 % VC (Fig. 2F). L’élastique se rétractera vers l’intérieur, démontrant un poumon affaissé, tandis que la tige de la paroi thoracique sera déplacée vers l’extérieur par le recul de la paroi thoracique, démontrant une inflation thoracique non opposée. Notez que l’élastique représentant le poumon affaissé ne s’affaisse pas complètement jusqu’à un volume nul ; le “gonflement” maintenu du “poumon” pendant un pneumothorax représente le volume minimal du poumon.

Cette présentation est très visuelle et démontre facilement un sujet difficile à comprendre pour les étudiants. Elle a été utilisée lors de cours magistraux à des étudiants en médecine, en pharmacie, en assistance médicale et en physiothérapie. La plupart des étudiants semblent apprécier la démonstration, et j’ai reçu des commentaires positifs de la part des étudiants de tous les programmes. Après avoir vu la démonstration, les étudiants semblent saisir facilement ce concept difficile.

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