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SISTEMA RESPIRATORIO
Respiración: Proceso fisiológico involuntario y automático por el cual
los organismos vivos toman oxígeno del medio circundante y
desprenden dióxido de carbono. Sistema encargado, por tanto, del
suministro de oxígeno y de la eliminación del dióxido de carbono. La
respiración se efectúa gracias a la expansión y contracción de los
pulmones; el proceso y la frecuencia a la que sucede están controlados
por un centro nervioso cerebral.
En los pulmones el oxígeno penetra en los capilares, donde se combina
con la hemoglobina contenida en los hematíes o glóbulos rojos y es
transportado a los tejidos. Al mismo tiempo, el dióxido de carbono, que
pasa a la sangre en su recorrido por los tejidos, se difunde desde los
capilares hacia el aire contenido en los pulmones.
Observa el dibujo.
La inhalación introduce en los pulmones aire con una concentración
elevada de oxígeno y baja en dióxido de carbono; el aire espirado que
procede de los pulmones tiene una concentración elevada de dióxido de
carbono y baja en oxígeno. Los cambios en el tamaño y capacidad del
tórax están controlados por las contracciones del diafragma y de los
músculos intercostales.
El sistema respiratorio: Es el responsable de aportar oxígeno a la
sangre y a todo el cuerpo, expulsando los gases de desecho, de los que
el dióxido de carbono es el principal constituyente. Asimismo contribuye
al crecimiento y la realización de las actividades físicas. La estructura del
sistema respiratorio está combinada, por las vías respiratorias altas
o superiores: la nariz, la boca (que también forma parte del sistema
gastrointestinal y la faringe) y las vías respiratorias bajas o
inferiores: la laringe, la tráquea, los bronquios y los pulmones los
cuales son los órganos propios del aparato respiratorio.
En la faringe, los órganos respiratorios especializados se bifurcan. La
laringe está situada en la parte superior de la tráquea. La tráquea
desciende hacia los bronquios, que se ramifican en la bifurcación
traqueal para pasar a través de los hilios de los pulmones izquierdo y
derecho. Los pulmones contienen los pasillos más estrechos, o
bronquiolos, que transportan aire a las unidades funcionales de los
pulmones, los alvéolos. Allí, en los miles de diminutas cámaras
alveolares, se transfiere el oxígeno a través de la membrana de la
pared alveolar a las células sanguíneas de los capilares. Del mismo
modo, los gases de desecho se desprenden de las células sanguíneas
hacia el aire en los alvéolos, para ser expelidos en la exhalación. El
diafragma, un músculo grande y delgado situado debajo de los
pulmones, y los músculos intercostales y abdominales son los
responsables de ayudar al diafragma, contrayendo y expandiendo la
cavidad torácica por efecto de la respiración. Las costillas funcionan
como soporte estructural de todo el conjunto torácico y las membranas
pleurales ayudan a proporcionar lubricación a los órganos respiratorios
de forma que no se irriten durante la respiración.
Partes del Sistema Respiratorio
Nariz: se divide en exterior e interior y
contiene las cavidades nasales. Presenta dos
orificios, llamados nares (nariz en singular).
En las nares hay unos cilios o pelos que
sirven para oler. También encontramos en la
nariz las fosas nasales que conectan con la
faringe. Estas fosas están divididas por el
tabique nasal (fina estructura ósea, expuesta
a fracturas)
Faringe: es un tubo situado en las seis
primeras vértebras cervicales. En su parte
alta se comunica con las fosas nasales, en el
centro con la boca y en la parte baja con la
laringe.
Laringe: es un cuerpo hueco en forma de
pirámide triangular. Tiene un diámetro
vertical de 7cm en el varón y en la mujer de
5 cm. Contiene las cuerdas vocales, las
cuales nos permiten hablar y cantar.
Tráquea: vía respiratoria de 11 cm. de longitud.
Tiene
una forma semicircular y está
constituida por unos 15 a 20 anillos cartilaginosos
que le dan rigidez. En su parte inferior se divide
en los bronquios derecho e izquierdo, los cuales
no son exactamente iguales.
Bronquios: tenemos dos bronquios principales,
uno para cada pulmón. El derecho mide 20-26
mm de largo y el izquierdo alcanza 40-50 mm.
Los bronquios principales entran al pulmón y se dividen en muchos, lo
que se conoce como tubos bronquiales.
saco, en las que la
carbono y recoge el
300
millones
de
Alvéolos: son unas formaciones en forma de
sangre elimina bióxido de
oxígeno. Nosotros tenemos
alvéolos.
Pulmones: se encuentran debajo de las costillas. Tienen un peso
aproximado de 1,300 gr. cada uno. El pulmón derecho es más grande y
se divide en tres lóbulos mientras que el izquierdo se divide en dos. Los
pulmones miden 30 cm. de largo y 70 metros cuadrados de superficie.
Diafragma: un músculo que separa la cavidad torácica de la cavidad
abdominal y que al contraerse ayuda a la entrada de aire a los pulmones
Para Recordar:
El aparato respiratorio es responsable de la incorporación de O2 y de
la eliminación de CO2. Su función está regulada por el sistema
nervioso central y el sistema nervioso autónomo así como también
por factores metabólicos y endocrinos. Participa asimismo en la
regulación del equilibrio ácido-base y su endotelio capilar cumple una
función endocrina mediante la cual toma activa participación en la
regulación de la presión arterial.
Mecánica Ventilatoria
Como consecuencia de la contracción activa del diafragma y de los
músculos intercostales, aumenta el volumen de la caja torácica, la
presión alveolar se hace inferior a la atmosférica (negativa) y aparece el
flujo inspiratorio. La relajación de los músculos inspiratorios y las
propiedades elásticas del parénquima pulmonar provocan el retorno
pasivo a la posición inicial y el flujo espiratorio
Ventilación Pulmonar
La ventilación es un proceso cíclico, de inspiración y espiración,
mediante el cual el oxígeno es llevado a los alvéolos a través del aire
inspirado y el dióxido de carbono es eliminado de los pulmones por el
aire espirado. La eficiencia de la ventilación depende del volumen de
aire inspirado y la distribución de aire en los alvéolos.
Los pulmones llenan gran parte de la cavidad corporal, desde debajo de
los hombros hasta el diafragma. Los pulmones están cubiertos por una
membrana llamada Pleura (Pleura = costilla, costado), que se prolonga
todo alrededor de la cavidad torácica y cubre también la superficie
superior del diafragma. El diafragma es el músculo que le sirve de piso a
la cavidad torácica.
Hay muy poco espacio entre la parte de la membrana que cubre los
pulmones y la parte que reviste la cavidad. Las membranas secretan un
moco que le permiten a los pulmones deslizarse con facilidad en la
cavidad torácica.
Durante la inspiración suceden tres cosas que hacen que expanden la
cavidad torácica:
1. los músculos que unen las costillas se contraen, para tirar de las
costillas hacia arriba y hacia fuera.
2. los músculos del diafragma, en forma de domo, se contraen. Esto
endereza y baja el diafragma para ampliar la cavidad torácica desde
abajo.
3. los músculos abdominales se relajan, lo que permite la compresión
del contenido abdominal cuando el diafragma desciende. A medida que
aumenta el tamaño de la cavidad torácica, la presión aérea disminuye.
El aire se precipita hacia los pulmones para igualar la presión.
Durante la espiración suceden tres cosas que hacen que reducen el
tamaño de la cavidad torácica:
1. los músculos que unen las costillas se relajan, lo que permite que las
costillas desciendan.
2. el diafragma se relaja, para elevarse a su posición original.
3. los músculos abdominales se contraen y empujan a los órganos
abdominales contra el diafragma.
Para Recordar:
El ciclo respiratorio es una inspiración seguida de una espiración. La
cantidad de ciclos que ocurren en un minuto es la frecuencia
respiratoria. En los seres humanos, la frecuencia respiratoria
promedio en reposo es de 16 a 24 ciclos por minuto. La frecuencia
exacta en todo momento varía según la actividad física, la posición,
el estado emocional y la edad.
Volúmenes y Capacidades Pulmonares
Los volúmenes pulmonares: son diversas cantidades de aire que se
estudian en la mecánica respiratoria, así tenemos por ejemplo:

Volumen Tidal o corriente (vc), que es la cantidad de aire que
se mueve en cada ciclo respiratorio normal (no forzado y el
organismo en reposo); Corresponde aproximadamente a 500ml de
aire pero varía de acuerdo con el sexo la edad y la talla.

Volumen de reserva inspiratorio (VRI), es la cantidad de aire
que se puede inhalar mediante una inspiración forzada y
efectuada después de una inspiración normal. Corresponde
aproximadamente a 2500 ml de aire.

Volumen de reserva espiratorio (VRE), es la cantidad de aire
que se puede expulsar mediante una espiración forzada efectuada
después de una espiración normal. Corresponde aproximadamente
a 1500 ml de aire.

Volumen residual (VR), que es la cantidad de aire que queda
dentro de la caja torácica, después de una espiración máxima.
Este VR se adquiere en el momento del nacimiento y no se puede
eliminar. Corresponde aproximadamente a 1500 ml de aire.
Las Capacidades Pulmonares: resultan de la suma de los volúmenes
pulmonares y siempre reflejan cantidades de aire, así tenemos por
ejemplo:
Capacidad Inspiratoria (CI): Corresponde a la sumatoria del volumen
corriente y el volumen de reserva inspiratorio (VC + VRI = 3000ml).
Capacidad Residual Funcional (CRF): Corresponde a la sumatoria del
volumen residual y el volumen de reserva espiratorio (VR + VRE =
3000ml).
Capacidad Vital (CV): Corresponde a la sumatoria del volumen
corriente, el volumen de reserva inspiratorio y el volumen de reserva
espiratorio (VC + VRI + VRE = 4500ml).
Capacidad Pulmonar Total (CPT): Corresponde a la sumatoria del
volumen corriente, el
volumen residual, el volumen de reserva
espiratorio y el volumen de reserva espiratorio (VC + VR + VRE + VRI =
6000ml)
Espacio muerto Anatómico: Corresponde a la cantidad de aire que no
llega a los alvéolos y que queda contenido en los espacios anatómicos
de la vía aérea y que por lo tanto no participa en el intercambio
gaseoso.
Espacio Muerto A0lveolar: Corresponde a la cantidad de aire que
alcanza los alvéolos pero que no son intercambiados debido a la escasa
perfusión que por algún motivo puede tener ese alvéolo.
Espacio Muerto Fisiológico: Corresponde a la suma del espacio
muerto anatómico y del espacio muerto alveolar. Generalmente el
espacio muerto fisiológico corresponde al 30% del volumen de aire
corriente.
Circulación
Pulmonar:
la
sangre
procedente de todo el organismo llega a la
aurícula derecha a través de dos venas
principales: la vena cava superior y la vena
cava inferior. Cuando la aurícula derecha se
contrae, impulsa la sangre a través de un
orificio hacia el ventrículo derecho. La
contracción de este ventrículo conduce la
sangre hacia los pulmones. La válvula
tricúspide evita el reflujo de sangre hacia la
aurícula, ya que se cierra por completo
durante la contracción del ventrículo
derecho. En su recorrido a través de los
pulmones, la sangre se oxigena, es decir, se
satura de oxígeno. Después regresa al
corazón por medio de las cuatro venas
pulmonares que desembocan en la aurícula
izquierda.
Cuando esta cavidad se contrae, la sangre pasa al ventrículo izquierdo y
desde allí a la aorta gracias a la contracción ventricular. La válvula
bicúspide o mitral evita el reflujo de sangre hacia la aurícula y las
válvulas semilunares o sigmoideas, que se localizan en la raíz de la
aorta, el reflujo hacia el ventrículo. En la arteria pulmonar también hay
válvulas semilunares o sigmoideas.
Relación ventilación/perfusión (VA/Q)
Suele expresarse como VA/Q, donde VA es ventilación alveolar y Q es
flujo. Con valores normales de VA y de Q, que oscilan en los 4200
ml/minuto para VA y en 4 - 5 ml/minuto para Q, esta relación es de
alrededor de 0.8 - 1, valores a los que se optimiza el intercambio
gaseoso a través de la barrera alvéolo capilar.
Es el factor determinante más importante de la capacidad de la unidad
alveolar para intercambiar O2 y CO2. En condiciones ideales este cociente
debe aproximarse a la unidad; la cantidad (L/min.) de VA que recibe
debe ser aproximadamente equivalente a la cantidad (L/min.) de sangre
capilar que la perfunda.
Si un alveolo tiene un cociente menor a 1 significa que su ventilación es
menor en relación con la perfusión que recibe, por tanto, es incapaz de
eliminar la totalidad del CO2 y oxigenar la sangre, esto se denomina
"cortocircuito o shunt" arteriovenoso.
Cuando VA/Q es mayor a 1 hay mucho más O2 en los alvéolos disponible
para intercambio, por lo tanto, este O2 se "desperdicia" para intercambio
(al igual que el del espacio muerto anatómico), por lo que se le conoce
como espacio muerto fisiológico.
Esta relación puede estar aumentada, cuando el alvéolo funciona
normalmente pero, por algún motivo (por ejemplo trombosis pulmonar)
no hay un flujo adecuado de sangre, bajo esta circunstancia no hay
intercambio gaseoso y el aire contenido en el alvéolo no es aprovechado
en la oxigenación de la sangre circulante.
En el extremo opuesto, la relación ventilación/perfusión puede estar
disminuida a partir de una circulación pulmonar normal, pero un alvéolo
obstruido o colapsado, en esta circunstancia hace que la sangre pase
por el mismo pero sin oxigenarse.
Por supuesto que pueden darse ambas circunstancias a la vez
(alteración de la función del alvéolo y de la circulación pulmonar) y todo
un abanico de situaciones intermedias entre los extremos descritos.
Intercambio y transporte de gases
El intercambio de gases entre el aire y la sangre tiene lugar a través
de las finas paredes de los alvéolos y de los capilares sanguíneos. La
sangre venosa proveniente de la arteria pulmonar se libera del dióxido
de carbono, procedente del metabolismo de todas las células del cuerpo,
y toma oxigeno. La sangre oxigenada regresa por la vena pulmonar al
corazón que la bombea a todo el cuerpo, este intercambio de gases en
los pulmones, se realiza debido a la diferente concentración de gases
que hay entre el exterior y el interior de los alvéolos; por ello, el O2 pasa
al interior de los alvéolos y el CO2 pasa al espacio muerto (conductos
respiratorios). A continuación se produce el intercambio de gases entre
el aire alveolar y la sangre. Cuando la sangre llega a los pulmones tiene
un alto contenido en CO2 y muy escaso en O2. El O2 pasa por difusión a
través de las paredes alveolares y capilares a la sangre. Allí es
transportada por la hemoglobina, localizada en los glóbulos rojos, que la
llevará hasta las células del cuerpo donde por el mismo proceso de
difusión pasará al interior para su posterior uso. (FIGURA 8). El
mecanismo de intercambio de CO2 es semejante, pero en sentido
contrario, pasando el CO2 a los alvéolos. (FIGURA 9). El CO2, se
transporta disuelto en el plasma sanguíneo y también en parte lo
transporta los glóbulos rojos.
FIGURA 8
FIGURA 9
El transporte de los gases permite que el oxigeno tomado en los
alvéolos pulmonares sea llevado por los glóbulos rojos de la sangre
hasta el corazón y después distribuido por las arterias a todas las células
del cuerpo. El dióxido de carbono es recogido en parte por los glóbulos
rojos y parte por el plasma y transportado por las venas cavas hasta el
corazón y de allí es llevado a los pulmones para ser arrojado al exterior.
Difusión de gases en la membrana respiratoria
Difusión: es un fenómeno físico, por el que una sustancia disuelta es
capaz de atravesar una membrana que separa dos disoluciones. La
difusión de las moléculas disueltas, en este caso el O2 o el CO2, se
produce de la disolución que tenga mayor concentración (hipertónica)
hacia la de menor (hipotónica) y cesa cuando se alcanza el equilibrio
(isotónica).
La presión de gas es una fuerza que impulsa a moverse y salir del que lo
rodea, siempre pasan las moléculas del lugar donde hay mayor presión
a donde hay menor presión. La zona se conoce como difusión y no gasta
energía. El proceso de difusión utiliza la totalidad de la superficie de la
membrana respiratoria.
Factores de los que depende la magnitud de la difusión de un
gas:
1. Depende del área de la membrana respiratoria, cuanto mayo sea a
cantidad durante un enfisema, menos será la superficie de interacción
2. Cuanto mayor sea el gradiente de presión entre un lado y otro de la
membrana respiratoria, mayor será la difusión
3. Cuanto más delgada sea la membrana más difusión habrá. Si se
padece pulmonía, los alvéolos estarán ocupados por un líquido,
aumentando la distancia.
4. Cuanto mayor sea la solubilidad del gas en la membrana respiratoria,
mayor será la difusión. El CO2 es 20 veces más soluble que el O2 en la
membrana respiratoria.
5. Un gas difunde en la membrana respiratoria aproximadamente a la
inversa de la raíz cuadrada de su peso molecular
Difusión de O2 y CO2
El intercambio de gases se produce por difusión, es decir, el pasaje de
moléculas de una zona de mayor concentración a otra donde ésta es
menor. En este proceso interviene la sangre, por ello se lo denomina
hematosis.
Esta difusión comprende dos etapas:
1. Entre los alvéolos y los capilares sanguíneos, donde la presión parcial
del O2 en el aire inspirado (105 mm Hg) es mayor que en la sangre de
los capilares alveolares (40 mm Hg). Por lo tanto, el O2 se difunde desde
los alvéolos hacia los capilares venosos, para ser distribuido a todas las
regiones del cuerpo por la arteria aorta. El CO2, por otro lado, es
transportado por la arteria pulmonar y los capilares arteriales, y se
difunde a partir de estos hacia los alvéolos, desde donde es expulsado al
exterior.
Intercambio
gaseoso
desde el
alvéolo a los
capilares.
2. Entre
capilares
los
sanguíneos y las células, donde el O2 es distribuido por medio de la
hemoglobina hacia todas las células del cuerpo. La sangre oxigenada
contenida en los capilares mantiene una presión parcial de O2 mayor
que la que existe en las células (40 mm Hg). Por esta diferencia de
presión, es que el O2 se difunde desde los capilares arteriales hacia el
líquido intestinal intersticial, y luego a las células. Como producto de
este metabolismo celular se produce CO2. Como la presión parcial de
este gas en las células (45 mm Hg) es mayor que en los capilares
venosos (40 mm Hg) el CO2 sale desde la célula, hacia el líquido
intersticial e ingresa en los capilares venosos, que lo transportan hacia
los pulmones, para ser liberado en la espiración.
Intercambio gaseoso entre los capilares y las células (tejidos).
Los componentes celulares de la sangre, los glóbulos rojos, blancos y las
plaquetas, tienen cada uno funciones específicas que cumplir dentro del
universo corporal. Los glóbulos rojos son los más numerosos de los tres
componentes celulares y normalmente suman casi la mitad del volumen
sanguíneo. Están llenos de hemoglobina, la cual tiene una gran afinidad
por el O2, es decir, se combina fácilmente con él y esta unión es
reversible. Cuando el oxígeno ingresa a los capilares, inmediatamente se
une a esta proteína y cuando ésta se encuentra en contacto con los
tejidos, les cede el oxígeno.
Transporte de Oxígeno
El plasma sanguíneo consiste sobre todo de agua. El oxígeno no es muy
soluble en agua. La mayor parte del oxígeno que se transporta en la
sangre está unido a la Hemoglobina, un pigmento respiratorio que se
encuentra en los eritrocitos. La hemoglobina transporta cerca del 97%
del oxígeno en la sangre.
Cuando la sangre llega a los tejidos con bajas concentraciones de
oxígeno, la hemoglobina comienza a liberar su oxígeno. Este se difunde
hacia los líquidos tisulares y se distribuye hacia las células. La
hemoglobina está saturada aproximadamente al 60% con oxígeno para
el momento en que la sangre regresa a los pulmones. Ha cedido cerca
del 37% del oxígeno que captó en los pulmones. Si los tejidos tienen
niveles bajos de oxígeno, la hemoglobina cede más oxígeno.
Transporte de Dióxido de Carbono
El dióxido de carbono es mucho más soluble en agua que el oxígeno. El
dióxido de carbono pasa con rapidez a través de las membranas
alveolares y capilares, y penetra en el torrente sanguíneo. En la sangre,
sólo cerca del 10% del dióxido de carbono está disuelto en plasma, y
aproximadamente el 20% se une a la hemoglobina.
A nivel tisular, el dióxido de carbono, se origina de forma continua como
consecuencia del mm Hg y por lo tanto se favorece la difusión del
dióxido de carbono desde los tejidos hacia los capilares llegando hasta el
interior de los eritrocitos.
Regulación de la Ventilación Pulmonar
Control de la Respiración
La respiración esta regulada por un centro nervioso y un centro humoral
o químico.
Control nervioso
La protuberancia: es responsable de la inervación de los músculos
inspiradores y espiradores.
La parte superior del bulbo raquídeo: también inerva parte de los
músculos respiratorios.
También existen otros centros nerviosos que influyen en el proceso de la
respiración:



La corteza cerebral.
Otras zonas de la protuberancia.
El nervio vago. Informa al centro respiratorio del nivel
de tensión de nuestros músculos inspiradores e
inspiradores.
Control humoral o químico
En nuestro sistema respiratorio encontramos quimiorreceptores
especializados que informan al centro respiratorio de cuales son los
niveles de O2, CO2 y el pH (concentración de hidrogeniones) para
controlarlos.
Los quimiorreceptores se encuentran en todo nuestro organismo, pero
sobre todo se sitúan en el cayado de la aorta y la bifurcación de las
carótidas.
Los quimiorreceptores controlan los niveles de O2, CO2 y el pH en
sangre arterial.
Provocan aumento en la frecuencia respiratoria si:




Aumenta el CO2.
Aumenta el pH.
Disminuye el O2.
Centros Respiratorios
Los Centros Respiratorios están situados en el Sistema Nervioso Central,
a nivel del Bulbo y Protuberancia y son los que de forma cíclica ordenan
y regulan la inspiración y la espiración (ciclo respiratorio). Para que la
respiración sea la adecuada, no solo han de ser normofuncionantes los
Centros Respiratorios, se tiene que acompañar de una función normal a
nivel del esqueleto costal y vertebral y de los músculos que intervienen
en la respiración, los cuales son convenientes de recordar:
Músculos inspiratorios más importantes
 Diafragma
 Intercostales externos
 Esternocleidomastoidéo
Músculos espiratorios más importantes
 Abdominales
 Intercostales internos
Para Recordar:
A diferencia del músculo cardíaco, los músculos respiratorios son
esqueléticos y estriados, y no poseen ritmo intrínseco. La naturaleza
periódica de los movimientos respiratorios procede de la actividad de
ciertas células pontinas y bulbares pertenecientes a la formación reticular.
Algunas estimulan los movimientos inspiratorios y otras los espiratorios
(centros inspiratorio y espiratorio).
Ejercicios de Repaso:
1. Menciona los elementos que componen el Sistema Respiratorio:
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2. Explica la importancia y función de Sistema Respiratorio:
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_________________________.
3. Explique el proceso reventilación Pulmonar
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__________________________.
4. Mencione las particularidades presentes en el proceso de
inspiración.
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__________________________.
5. Mencione las particularidades presentes en el proceso de
espiración.
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__________________________.
6. Identifica las partes del Aparato Respiratorio:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Partes del Aparato Respiratorio
8.
9.
10.
11.
12.
7. Mencione los Volúmenes Pulmonares.
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8. Mencione las Capacidades Pulmonares.
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9.Explique brevemente la Circulación Pulmonar
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10.
Explique el proceso de transporte de oxigeno
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11.
Explique el proceso de transporte de dióxido de carbono
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12.
Mencione los músculos inspiratorios y espiratorios
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Referencias
Atlas del Cuerpo Humano, Editorial Océano. Barcelona. España.
1989
FRANCONE, J. Anatomía y Fisiología Humana. Editorial
Interamericana. Tercera Edición. México.1976.
http://www.pulmon.org/partessr.htm
http://www.monografias.com/trabajos14/cuerpohum/cuerpohum.
shtml#RESPIR
http://www.proyectosalonhogar.com/CuerpoHumano/Cuerpo_hum
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http://www.latinsalud.com/articulos/00883.asp
http://www.monografias.com/trabajos14/neumologia/neumologia.
shtml
http://html.rincondelvago.com/ventilacion-pulmonar.html
http://www.protomedicos.com/foro/archive/index.php/t-227.html