Simulación Matemática del intercambio y transporte de los gases (O2 y CO2) en los alvéolos del pulmón humano en maniobras normales y forzadas

Abstract

La respiración incluye varios mecanismos en la captación de oxígeno y eliminación del bióxido de carbono en el pulmón; simplificando el transporte de gases en los pulmones a un compartimiento y con ventilación regional igual en los alveolos, los modelos no reflejan con realismo como se genera un espirograma. Se simula el intercambio y transporte de gases (O2 y CO2) en los alveolos, utilizando la distribución regional en paralelo desde el ápice a base; además se considera la inhomogeniedad alveolar. Se plantearon maniobras forzadas para validar los supuestos del modelo; se realizaron mediciones en cinco sujetos entre hombres y mujeres, como son: volúmenes, capacidades pulmonares y frecuencia respiratoria; luego se registraron las fracciones de gases espirados en diferentes maniobras respiratorias en diferentes volúmenes y capacidades pulmonares. En la simulación a través del modelo de convección – difusión se introdujo las separaciones de las generaciones para el proceso de transporte y se a las siete regiones (ápice – base). Se concluye que el modelo propuesto permite explicar no solo una respiración normal, sino también para diferentes maniobras respiratorias forzadas, mostrando que la formación de los espirogramas de O2 y CO2 es consecuencia del vaciamiento no uniforme de las regiones apicales y basales del gas que fue diluido en las generaciones proximales en el que se produce la convección – difusión.

Keywords

• modelación
• maniobras forzadas
• pulmón