Respiratirio

MODELOS MATEMÁTICOS DE LA FISIOLOGÍA RESPIRATORIA.

Autores:
Dr. Héctor Quiñones Acosta
Centro de Cibernética Aplicada a la Medicina (CECAM)
Calle: Ave. 146 esq. 31 Cubanacán, Playa.
Tel. :271-1354
Dr. Antonio Barber Gutiérrez
Profesor Titular
Instituto Superior de Ciencias Médicas de La Habana
(ISCM-H)

Dr. Roberto Douglas Pedroso
Profesor Titular

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RESUMEN:
Se hace unanálisis de los principales modelos matemáticos que aparecen en la literatura, en el área de la fisiología respiratoria, con vistas a seleccionar algunos que sean más factibles de ser aplicados en la práctica clínica, no requieran de mucho equipamiento para tomar datos de pacientes y permitan incorporar patrones de respiración Yoga como una posible opción en el tratamiento. Específicamente para evaluary tratar a personas que padecen de enfermedades respiratorias obstructivas, los modelos de dos compartimentos alveolares y corto circuito son nuestra propuesta. Estos modelos parecen ser más adecuados a los objetivos mencionados, es decir, para la evaluación del paciente y la posible terapia natural con técnicas respiratorias.
Palabras claves: Modelos matemáticos, intercambio de gases, sistemarespiratorio humano. Respiración Yoga.
Mathematical models of the respiratory physiology. Commented revision.
Abstract
We analyzed the main mathematical models that appeared in the literature in the area of the respiratory physiology, in order to select some of them for applying into clinical practice, with no much requirement to obtain patient data and at the same time give the possibility toadd pattern of Yoga breathing as a possible option for the treatment. Specifically to evaluate and treat patients with obstructive pulmonary disease, models of two alveolar compartments and shunt are our proposal. These models seem to be more adequate for the purpose mentioned above, that is, for the evaluation of patients and the possible natural therapy with respiratory techniques.
Keywords:Mathematical models, gas exchange, human respiratory system, Yoga breathing.

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DESARROLLO
La modelación matemática penetra en el campo de la Fisiología Respiratoria con el modelo de Milhorn, Benton, Ross y Guyton [1]. Este es uno de los primeros modelos pulmonares, con deducciones matemáticas completas. Aquí se consideran tres reservorios: cerebro, pulmones y tejidos corporales, en cada unode los cuales se definen los volúmenes de oxígeno (O2) y dióxido de carbono (CO2). Por su parte, los trabajos de West [2-5] tratan el complejo y todavía no completamente explorado camino en la modelación de la ventilación alveolar y del flujo sanguíneo capilar, así como del intercambio de gases. Específicamente, el análisis cuantitativo en las desigualdades de la razón ventilación/perfusión(VA/Q), puede ayudar a predecir índices en las enfermedades obstructivas crónicas del pulmón.
Muchos años transcurren con publicaciones sobre esta temática, abordada por West, de la distribución (VA/Q). Citemos, por ejemplo, los trabajos con referencia [6-19]. Ya, Vidal Melo et al. Ver [20,21], en 1990 y 1993, comienzan una modelación matemática más avanzada y complicada. Modelos de dos compartimentosde intercambio de gases en el pulmón, teniendo en cuenta corto circuito (shunt), heterogeneidad de (VA/Q) y capacidad de difusión dañada, consideradas simultáneamente. Además, el modelo contiene el sistema dinámico que describe la variación del contenido de los gases en sangre arterial (para cada compartimiento) y las presiones alveolares que pueden obtenerse, las cuales dependen de ciertosparámetros (fracción de ventilación y perfusión). Estos parámetros se estiman usando técnicas matemáticas de optimización (GUESS). Concretamente en el trabajo [21], se presentan dos aplicaciones, una es un método que considera los gradientes arterial-alveolar de CO2 y O2 en dos componentes D y (VA/Q). Esta técnica es evaluada en datos de pacientes con enfermedad pulmonar obstructiva crónica y permite...