ANALISIS DE LA MARCHA EN LA RODILLA POR MEDIO DE TECNOLOGIA ZIGBEE

MODELAMIENTO DEL SISTEMA RESPIRATORIOMauricio Gmez

1INDICE.INTRODUCCIONMECANICA PULMONARPROPUESTA DE MODELAMIENTO DEL SISTEMA RESPIRATORIODISTENSIBILIDAD DE LOS PULMONESDIAGRAMA DE DISTENSIBILIDAD DE LOS PUMONESCARACTERISTICAS DE DISTENSIBILIDADDISTENSIBILIDAD DE LA CAJA TORACICA Y

DE LOS PULMONES EN CONJUNTOMODELO VISCOELASTICOMODELO ELECTRICO DE LOS PULMONES Y LA CAJA TORACICAECUACION DE MODELAMIENTO DEL SISTEMASIMULACION EN MATLABREFERENCIAS

2INTRODUCCION.

El funcionamiento del sistema respiratorio cumple cuatro funciones principales:Ventilacin pulmonarDifusin de O2 y CO2 entre alvolos y sangreTransporte de O2 y CO2 en la sangre y lquidos corporales hacia las clulas y desde las mismas.Regulacin de la ventilacin.3MECANICA PULMONAR.

Los pulmones se pueden expandir y contraer de dos maneras:Mediante el movimiento hacia abajo y hacia arriba del diafragma para alargar o acortar la cavidad torcica. Mediante la elevacin y descenso de las costillas para aumentar y reducir el dimetro anteposterior de la cavidad torcica.4

Contraccin y expansin de la caja torcica durante la inspiracin y la expiracin que muestra la contraccin del diafragmtica, la funcin de los msculos intercostales y la elevacin y descenso de la caja costal.5PROPUESTA DE MODELAMIENTO DEL SISTEMA RESPIRATORIO. Para describir la mecnica del sistema respiratorio utilizaremos dos modelos:Modelo resistivo-elsticoModelo viscoelstico Los componentes utilizados para estos modelos sern resorte y amortiguador que representan a la distensibilidad pulmonar y a la resistencia respiratoria.6DISTENSIBILIDAD DE LOS PULMONES. El volumen que se expanden los pulmones por cada aumento unitario de presin transpulmonar (si se da tiempo suficiente para alcanzar el equilibrio) se denomina distensibilidad pulmonar. Los dos pulmones en conjunto en el ser humano adulto normal es en promedio de aproximadamente 200ml de aire por cada cmH2O de presin transpulmonar.

Es decir cada vez que la presin transpulmonar aumenta 1cmH2O el volumen pulmonar, despus de 10 a 20 segundos, se expande 200ml.7DIAGRAMA DE DISTENSIBILIDAD DE LOS PULMONES.

Este diagrama relaciona los cambios de volumen pulmonar con los cambios de la presin transpulmonar. La relacin es diferente para la inspiracin y para la expiracin.

Diagrama de distensibilidad en una persona sana. Este diagrama muestra la distensibilidad de los pulmones solos.8CARACTERISTICAS DE DISTENSIBILIDAD. Estn determinadas por las fuerzas elsticas de los pulmones:Fuerzas elsticas del tejido pulmonar en si mismo: fibras de elastina y colgeno que estn entrenzadas entre si en el parnquima pulmonar. Fuerzas elsticas producidas por la tensin superficial del liquido que tapiza las paredes internas de los alvolos y otros espacios areos pulmonares: las fuerzas elsticas tisulares que tienden a producir el colapso del pulmn lleno aire representan solo aproximadamente un tercio de la elasticidad pulmonar total, mientras que las fuerzas de tensin superficial liquido-aire de los alvolos representan aproximadamente dos tercios.

9DISTENSIBILIDAD DE LA CAJA TORACICAY DE LOS PULMONES EN CONJUNTO. Se mide cuando se expanden los pulmones de una persona relajada o paralizada totalmente. Para hacerlo se introduce aire en los pulmones poco a poco mientras se registran las presiones y volmenes pulmonares. Para insuflar este sistema pulmonar total es necesario casi el doble de la presin que para insuflar los mismos pulmones despus de extraerlos de la caja torcica. Por tanto, la distensibilidad del sistema pulmn trax combinado es casi exactamente la mitad que la de los pulmones solos, 110ml de volumen por cada cmH2O de presin para el sistema combinado, en comparacin con 200ml/cmH2O para los pulmones de manera aislada.10MODELO VISCOELASTICO. Este modelo incorpora un tercer componente en paralelo, al ya existente, que se conoce como modelo de Maxwell, y se compone de un amortiguador R2 en serie con una elastancia E2.

11MODELO ELECTRICO DE LOS PULMONES Y LA CAJA TORACICA.En este modelo simulamos los pulmones y caja torcica durante la respiracin mediante un circuito elctrico donde se encuentran elementos tales como bobinas y resistencias. Tenemos en cuenta la resistencia presentada en las vas reas y la distensibilidad caja torcica durante el proceso de inspiracin e exhalacin.

12ECUACION DE MODELAMIENTO DEL SISTEMA

V=VOLUMEN AIRE I=PRESION H(s)=V(S)/I(S)SIMULACION EN MATLAB.

En la figura 1 se puede ver el diagrama de bloques del sistema tomado valores aleatorios de impedancias y resistencias; utilizamos un generador de pulsos con un ciclo til de 35% haciendo la analoga de inspiracin y 65% de exhalacin, el valor de la amplitud es de 500 tomando como 500ml de aire.

En la figura 2 podemos ver la grafica obtenida del sistema que se aproximo a los valores esperados. REFERENCIAS.[1] GUYTON. Tratado de fisiologa medica. Universidad de Mississipi. Decimoprimera edicin; pg 495-510.

[2] JOSEPH D.BRONZINO. The Biomedical Engineering Handbook: Second Edition; pg 74-85.

[3] WILLIAM F.GANONG. Fisiologia humana. Editorial el manual moderno. Decima edicin. pg 705-720. 15