Un flujo de aire en las primeras cuatro generaciones del árbol traqueobronquial fue simulado por el modelo 1D de flujo de fluido incompresible a través de la red de tubos elásticos acoplados con modelos 0D de componentes alveolares agrupados, que agregan partes del volumen alveolar y vías respiratorias más pequeñas, extendidas con un modelo de transporte convectivo en todo el pulmón y componentes alveolares que se combinaron con el modelo de transporte de oxígeno y dióxido de carbono entre el volumen alveolar y el compartimento sanguíneo promediado durante condiciones respiratorias patológicas. Las características novedosas de este trabajo son la reconstrucción 1D de la estructura del árbol traqueobronquial sobre la base de la segmentación 3D de los datos de tomografía computarizada (TC); el acoplamiento 1D-0D de los modelos del tubo bronquial 1D y los componentes alveolares 0D; y el modelo de intercambio gaseoso alveolar. Los resultados de nuestras simulaciones incluyen ventilación mecánica, patrones de respiración de pacientes gravemente enfermos con el grupo (Biot) y respiraciones periódicas (Cheyne-Stokes) y ataque de asma bronquial. La idoneidad del modelo matemático propuesto fue validada. La eficiencia de eliminación de dióxido de carbono fue analizada en todos estos casos. En el futuro, estos resultados podrían integrarse en investigaciones y estudios prácticos destinados a diseñar sistemas ciberbiológicos para monitoreo remoto en tiempo real, clasificación, predicción de patrones de respiración e intercambio gaseoso alveolar para pacientes con problemas respiratorios.