Biomecánica de la respiracion

Física de la respiración

El multiplicador de Lagrange corresponde a la presión hidrostática \(p\) por \(p = – 2\xi\) [16]. En este estudio, se introdujo la función de energía de deformación \(U_{R}\) propuesta por Martins et al. [11] para modelar los músculos esqueléticos. Este modelo amplía a tres dimensiones el modelo muscular tradicional de tres elementos de Hill. Como se muestra en la Fig. 2, el elemento paralelo (PE) y el elemento en serie (SE) son muelles no lineales que representan el comportamiento pasivo. El elemento contráctil (CE) produce una fuerza contráctil cuando el músculo se excita.Fig. 2Modelo muscular de tres elementos de HillImagen a tamaño completo

donde γ representa el nivel de activación del músculo en un rango de 0 a 1, α representa la dependencia temporal de la activación y para la cual el valor máximo puede ser 1, y \(f_{\text{CE}} \) es la relación fuerza-longitud activa del elemento contráctil CE. En este estudio, se consideró que ésta era la relación fuerza-longitud activa para el tejido muscular. La figura 3 muestra los datos experimentales de la relación fuerza-longitud activa de los músculos intercostales y el diafragma medidos en un babuino adulto [17].Fig. 3Relación fuerza-longitud activa \(f_{text{CE}} \) del diafragma y los músculos intercostales de un babuino adulto. La línea continua representa el diafragma; la línea discontinua representa el músculo intercostal.

Respiración – fisiopedia

Cuando el tendón central se estabiliza, sigue siendo superior a las fijaciones móviles del diafragma en las costillas inferiores. Por lo tanto, las líneas musculares de aplicación del diafragma elevan las costillas inferiores. Debido a la orientación de las fijaciones de las costillas inferiores a las vértebras, la elevación de las costillas amplía las dimensiones laterales del tórax.

Blaber, M. (1996). La ecuación del gas ideal. Extraído el 31 de octubre de 2001 de Florida State University, General Chemistry 1, A Virtual Textbook Web site: http://wine1.sb.fsu.edu/chm1045/notes/Gases/IdealGas/Gases04.htm

Poole, D.C., Sexton, W.L., Farkas, G.A., Powers, S.K., Reid, M.B. (1997). Diaphragm structure and function in health and disease (Estructura y función del diafragma en la salud y la enfermedad). Medicine and Science in Sports and Exercise, 29, 738-54. (la versión completa está disponible en Medline; identificador único: 97362737).

Cómo ayudan las costillas a respirar

La ventilación pulmonar es el acto de respirar, que puede describirse como el movimiento del aire que entra y sale de los pulmones. Los principales mecanismos que impulsan la ventilación pulmonar son la presión atmosférica (Patm); la presión del aire dentro de los alvéolos, denominada presión alveolar (Palv); y la presión dentro de la cavidad pleural, denominada presión intrapleural (Pip).

Las presiones alveolar e intrapleural dependen de determinadas características físicas del pulmón. Sin embargo, la capacidad de respirar -que el aire entre en los pulmones durante la inspiración y salga de los pulmones durante la espiración- depende de la presión atmosférica y de la presión del aire dentro de los pulmones.

La inspiración (o inhalación) y la espiración (o exhalación) dependen de las diferencias de presión entre la atmósfera y los pulmones. En un gas, la presión es una fuerza creada por el movimiento de las moléculas de gas que están confinadas. Por ejemplo, un cierto número de moléculas de gas en un recipiente de dos litros tiene más espacio que el mismo número de moléculas de gas en un recipiente de un litro. En este caso, la fuerza ejercida por el movimiento de las moléculas de gas contra las paredes del recipiente de dos litros es menor que la fuerza ejercida por las moléculas de gas en el recipiente de un litro. Por lo tanto, la presión es menor en el recipiente de dos litros y mayor en el de uno. A temperatura constante, la variación del volumen ocupado por el gas modifica la presión, al igual que la variación del número de moléculas de gas. La ley de Boyle describe la relación entre el volumen y la presión de un gas a temperatura constante. Boyle descubrió que la presión de un gas es inversamente proporcional a su volumen: Si el volumen aumenta, la presión disminuye. Del mismo modo, si el volumen disminuye, la presión aumenta. La presión y el volumen están inversamente relacionados [latex]\left(P=\frac{k}{V}\right)[/latex]. Por lo tanto, la presión en el recipiente de un litro (la mitad del volumen del recipiente de dos litros) sería el doble de la presión en el recipiente de dos litros. La ley de Boyle se expresa mediante la siguiente fórmula:

Fisiología de la respiración

Arriba: La contracción del diafragma empuja el contenido abdominal hacia abajo, expandiendo así la dimensión superior/inferior del tórax. El contenido abdominal comprimido también es empujado hacia delante, arrastrando consigo las costillas y ampliando así la dimensión torácica anterior/posterior.

Parte inferior: Las costillas están unidas a las vértebras como asas de cubo. Así, cuando los músculos intercostales externos tiran de las costillas hacia arriba, éstas se desplazan hacia fuera (anteriormente), aumentando la dimensión anterior/posterior del tórax. Lo contrario ocurre cuando los intercostales internos tiran de las costillas hacia abajo.