Investigadores identifican procesos ‘violentos’ que causan sibilancias en los pulmones
Crédito: CC0 Public Domain
Un equipo de ingenieros ha identificado los procesos físicos ‘violentos’ en el trabajo dentro de los pulmones que causan sibilancias, una condición que afecta hasta una cuarta parte de la población mundial.
Los investigadores, de la Universidad de Cambridge, utilizaron técnicas de modelado y video de alta velocidad para mostrar qué causa las sibilancias y cómo predecirlas. Sus resultados podrían usarse como base para un diagnóstico más económico y rápido de la enfermedad pulmonar que solo requiere un estetoscopio y un micrófono.
Una mejor comprensión del mecanismo físico responsable de generar los sonidos sibilantes podría brindar un mejor vínculo causal entre los síntomas y la enfermedad, y ayudar a mejorar el diagnóstico y el tratamiento. Los resultados se informan en la revista Royal Society Open Science.
En algún momento, la mayoría de nosotros hemos experimentado sibilancias, un silbido agudo que se produce al respirar. Para la mayoría de las personas, el fenómeno es temporal y, por lo general, el resultado es un resfriado o una reacción alérgica leve. Sin embargo, las sibilancias regulares o crónicas suelen ser un síntoma de afecciones más graves, como asma, enfisema, enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC) o ciertos tipos de cáncer.
«Debido a que las sibilancias dificultan la respiración, ponen una enorme cantidad de presión sobre los pulmones», dijo el primer autor, el Dr. Alastair Gregory, del Departamento de Ingeniería de Cambridge. «Los sonidos asociados con las sibilancias se han utilizado para hacer diagnósticos durante siglos, pero los mecanismos físicos responsables de la aparición de las sibilancias no se conocen bien y no existe un modelo para predecir cuándo ocurrirán las sibilancias».
Co El autor, el Dr. Anurag Agarwal, Jefe del laboratorio de Acústica del Departamento de Ingeniería, dijo que tuvo la idea de estudiar las sibilancias después de unas vacaciones familiares hace varios años. «Empecé a jadear la primera noche que estuvimos allí, lo que nunca me había pasado antes», dijo. «Y como ingeniero que estudia acústica, lo primero que pensé fue lo genial que era que mi cuerpo estuviera haciendo estos ruidos. Sin embargo, después de unos días, estaba teniendo problemas para respirar, lo que hizo que la novedad se desvaneciera bastante rápido».
La sibilancia de Agarwal probablemente fue causada por una alergia a los ácaros del polvo, que se trató fácilmente con antihistamínicos de venta libre. Sin embargo, luego de hablar con un vecino que también es especialista en medicina respiratoria, supo que si bien es algo común, los mecanismos físicos que causan las sibilancias son un tanto misteriosos.
«Dado que las sibilancias están asociadas con tantas condiciones, es difícil estar seguro de lo que está mal con un paciente solo en función de las sibilancias, por lo que estamos trabajando para comprender cómo se producen los sonidos de sibilancias para que los diagnósticos puedan ser más específicos», dijo Agarwal.
Las vías respiratorias del pulmón son una red ramificada de tubos flexibles, llamados bronquiolos, que gradualmente se acortan y estrechan a medida que se adentran más en el pulmón.
Para imitar esta configuración en el laboratorio , los investigadores modificaron un equipo llamado resistencia Starling, en el que el flujo de aire se conduce a través de delgados tubos elásticos de varias longitudes y grosores.
El coautor y especialista en visión por computadora, el profesor Joan Lasenby, desarrolló una cámara múltiple técnica estereoscópica para filmar el aire ser ing forzado a través de los tubos en diferentes grados de tensión, para observar los mecanismos físicos que causan las sibilancias.
«Nos sorprendió lo violento que es el mecanismo de las sibilancias», dijo Gregory, quien también es un Investigador Junior en Magdalene College. «Encontramos que hay dos condiciones para que ocurran las sibilancias: la primera es que la presión sobre los tubos es tal que uno o más de los bronquiolos casi se colapsan, y la segunda es que el aire es forzado a través de las vías respiratorias colapsadas con suficiente fuerza para impulsar las oscilaciones».
Una vez que se cumplen estas condiciones, las oscilaciones crecen y son sostenidas por un mecanismo de aleteo en el que las ondas que viajan de adelante hacia atrás tienen la misma frecuencia que la apertura y el cierre del tubo. «Se ha visto un fenómeno similar en las alas de los aviones cuando fallan, o en los puentes cuando colapsan», dijo Agarwal. «Cuando las vibraciones ascendentes y descendentes tienen la misma frecuencia que las vibraciones giratorias en el sentido de las agujas del reloj y en el sentido contrario a las agujas del reloj, obtenemos un aleteo que hace que la estructura se colapse. El mismo proceso se produce dentro del sistema respiratorio».
Usando estas observaciones , los investigadores desarrollaron una ‘ley del tubo’ para predecir cuándo podría ocurrir esta oscilación potencialmente dañina, dependiendo de las propiedades del material del tubo, la geometría y la cantidad de tensión.
«Luego usamos esta ley para construir un modelo que puede predecir la aparición de sibilancias e incluso podría ser la base de un diagnóstico más barato y rápido para la enfermedad pulmonar», dijo Gregory. «En lugar de métodos costosos y que consumen mucho tiempo, como radiografías o resonancias magnéticas, no necesitaríamos nada más que un micrófono y un estetoscopio».
Un diagnóstico basado en este método funcionaría mediante el uso de un MicrófonoLas primeras pruebas se realizaron utilizando el micrófono incorporado en un teléfono inteligente normal para registrar la frecuencia del sonido de sibilancias y usar esto para identificar qué bronquiolo está cerca del colapso y si las vías respiratorias son inusualmente rígidas o flexibles para poder tratar el objetivo. Los investigadores esperan que al encontrar cambios en las propiedades materiales de las sibilancias y los lugares de donde provienen las sibilancias, la información adicional facilitará la distinción entre diferentes condiciones, aunque aún se necesita más trabajo en esta área.
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En la enfermedad pulmonar, los crepitantes y las sibilancias pueden ser más que un signo de enfermedad Más información: Una investigación experimental para modelar las sibilancias en los pulmones, Royal Society Open Science, royalsocietypublishing .org/doi/10.1098/rsos.201951 Información de la revista: Royal Society Open Science
Proporcionado por la Universidad de Cambridge Cita: Investigadores identifican procesos ‘violentos’ que causan sibilancias en los pulmones (2021, 23 de febrero) recuperado el 30 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2021-02-violent-wheezing-lungs.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.