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Los investigadores determinan los procesos físicos “violentos” que causan jadear

Las personas de ingenieros han determinado los procesos en el trabajo físicos “violentos” dentro de los pulmones que causan jadeando, una condición que afecta hasta un cuarto de la población de mundo.

Los investigadores, de la universidad de Cambridge, utilizaron el modelado y técnicas video de alta velocidad para mostrar lo que las causas que jadean y cómo predecirlo. Sus resultados se podrían utilizar como la base de un diagnóstico más barato y más rápido para la enfermedad pulmonar que requiere apenas un estetoscopio y un micrófono.

La comprensión perfeccionada del mecanismo físico responsable de generar sonidos que jadeaban podía ofrecer un mejor nexo causal entre los síntomas y la enfermedad, y ayuda a perfeccionar diagnosis y el tratamiento. Los resultados se denuncian en la ciencia abierta de la sociedad real del gorrón.

En algún momento, la mayor parte de hemos experimentado jadear, un sonido que silbaba agudo hecho mientras que respiran. Para la mayoría de la gente, el fenómeno es temporal y generalmente el resultado una reacción alérgica fría o suave. Sin embargo, el jadear regular o crónico es a menudo un síntoma de condiciones más serias, tales como asma, enfisema, enfermedad pulmonar obstructiva crónica (COPD) o ciertos cánceres.

Porque el jadear hace más duro respirar, aplica una cantidad enorme de presión en los pulmones. Los sonidos asociados a jadear se han utilizado para hacer diagnosis durante siglos, pero los mecanismos físicos responsables del inicio de jadear son mal entendidos, y no hay modelo para predecir cuando ocurrirá el jadear.”

El Dr. Alastair Gregory, primer autor del estudio, departamento de la ingeniería, universidad de Cambridge

Co-author al Dr. Anurag Agarwal, jefe del laboratorio de la acústica en el departamento de la ingeniería, dijo que él primero consiguió la idea de estudiar jadear después de vacaciones de familia hace varios años. “Comencé a jadear la primera noche que estábamos allí, ante quienes nunca me había suceso,” él dijimos. “Y como ingeniero que estudia acústica, mi primer pensamiento era cómo es fresco era que mi carrocería hacía estos ruidos. Después de algunos días sin embargo, tenía problema real el respirar, que hizo que la novedad desaparece bastante rápidamente.”

El jadear de Agarwal fue causado probablemente por una alergia del ácaro del polvo, que fue tratada fácilmente con los antihistamínicos legales. Sin embargo, después de hablar con un vecino que es también especialista en remedio respiratorio, él aprendió que aunque es un acontecimiento común, los mecanismos físicos que causan jadear sea algo misterioso.

“Desde jadear se asocia a tan muchas condiciones, él es difícil estar seguro de cuál es incorrecto con un paciente apenas basado en el jadeo, así que estamos trabajando en la comprensión de cómo jadean se producen los sonidos de modo que las diagnosis puedan ser más específicas,” dijeron a Agarwal.

Las aerovías del pulmón son una red que se ramifica de tubos flexibles, llamada los bronquiolos, que consiguen gradualmente más cortos y tan más estrechos que consiguen más profundas en el pulmón.

Para imitar este montaje en el laboratorio, los investigadores modificaron un pedazo de equipo llamado un resistor del estornino, en el cual la circulación de aire se impulsa a través de los tubos elásticos finos de diversos largos y espesores.

Profesor Joan Lasenby del especialista de la visión del co-autor y de computador desarrolló una técnica de la estereoscopía de la multi-cámara para filmar el aire que era forzado a través de los tubos en diversos grados de tensión, para observar los mecanismos físicos que causan jadear.

“Nos sorprendió apenas cómo es violento es el mecanismo de jadear,” dijo Gregory, que es también un profesor investigador menor en la universidad de Magdalena. “Encontramos que hay dos condiciones para que ocurra el jadear: el primer es que la presión sobre los tubos es tal que uno o más de los bronquiolos de los colapsos casi, y los segundos son que el aire es forzado sin embargo la aerovía desplomada con suficiente fuerza para impulsar oscilaciones.”

Una vez que se cumplen estas condiciones, las oscilaciones crecen y son sostenidas por un mecanismo de la vibración en el cual las ondas que viajan de frente al dorso tengan la misma frecuencia que el orificio y el closing del tubo. “Un fenómeno similar se ha considerado en alas de aviones cuando fallan, o en puentes cuando se desploman,” dijo a Agarwal. “Cuando arriba y abajo de vibraciones esté en la misma frecuencia que hacia la derecha y las vibraciones que se tuercen contrarias al reloj, nosotros consiguen la vibración que hace la estructura desplomarse. El mismo proceso está en el trabajo dentro del sistema respiratorio.”

Usando estas observaciones, los investigadores desarrollaron una “ley del tubo” para predecir cuando esta oscilación potencialmente perjudicial pudo ocurrir, dependiendo de las propiedades materiales del tubo, de la geometría y de la cantidad de tensión.

“Entonces utilizamos esta ley para construir un modelo que pueda predecir el inicio de jadear y podría incluso ser la base de un diagnóstico más barato y más rápido para la enfermedad pulmonar,” dijimos Gregory. “En vez de métodos costosos y que toma tiempo tales como radiografías o MRI, no necesitaríamos cualquier cosa más que un micrófono y un estetoscopio.”

Un diagnóstico basado en este método trabajaría usando un micrófono - pruebas tempranas fueron hechos usando el micrófono integrado en un smartphone normal - para registrar la frecuencia del sonido que jadea y para utilizar esto para determinar qué bronquiolos están cerca de colapso, y si las aerovías son inusualmente rígidas o flexibles para apuntar el tratamiento. Los investigadores esperan eso encontrando cambios en propiedades materiales de jadear, y las situaciones del cual jadee venido, la información adicional harán más fácil distinguir entre diversas condiciones, aunque el trabajo adicional en esta área todavía se necesite.

Source:
Journal reference:

Gregory, A., et al. (2021) An Experimental Investigation to Model Wheezing in Lungs. Royal Society Open Science. doi.org/10.17863/CAM.64220.