A través del curso de la infancia a la madurez, la anatomía humana y fisiología sufren muchos cambios normales que actúan recíprocamente para sostener la respiración y mantener la homeostasis. El tamaño y número de las vías aéreas y alvéolos aumentan diez veces, así la resistencia de la vía aérea decrece y aumenta el área de superficie disponible para el intercambio gaseoso.
La pared torácica aumenta de tamaño y en fuerza. En el nacimiento, las costillas son principalmente cartilaginosas y se proyectan a los ángulos rectos de la columna vertebral. Como resultado, el tórax es bastante redondo y falta la eficacia mecánica. Cuando un lactante puede mantener una posición derecha, las fuerzas de la gravedad en los músculos y costillas, causan un alargamiento relativo de la cavidad torácica. Además, las costillas se calcifican, poniéndose menos dóciles y más resistentes a las fuerzas de cada ciclo respiratorio. Los músculos respiratorios y el diafragma continúan desarrollándose después del nacimiento, aumentando el número y fuerza de sus fibras.
El volumen respiratorio es la cantidad de aire que entra y sale del pulmón con cada inspiración y expiración. El volumen minuto que es la cantidad de aire inspirado por minuto, y puede aumentar con un volumen respiratorio mayor (tomando una respiración más profunda) o con una aceleración en la frecuencia respiratoria (respirando más rápidamente). Volumen respiratorio y la frecuencia respiratoria tienden a aumentar linealmente cuando aumento el trabajo y el consumo de oxígeno durante el ejercicio moderado. Sin embargo, a trabajos más pesados y el consumo de oxígeno más alto, el volumen respiratorio, y el aumento en la ventilación dependen principalmente de un aumento en la frecuencia respiratoria
Todos estos factores juegan un papel significante determinando las frecuencias respiratorias normales en los niños que varían ampliamente con la edad y el nivel de actividad. Descansando, los neonatos despiertos respiran a una frecuencia media de 64 /min; los lactantes durmiendo respiran a una frecuencia media de 27 /min. También varía según el ciclo del sueño en que se tome. Un estudio polisomnográfico en lactantes menores de 6 meses de edad ha demostrado que la media en la frecuencia respiratoria aumentan entre 4 a 13 /min durante el sueño REM que durante el sueño no-REM. Además, el aumento de la frecuencia respiratoria con la fiebre en lactantes es de por 7% a 10% por cada grado Centígrado. Entre 1 y 4 años de edad, la frecuencia respiratoria media disminuye a 35 /min en el niño alerta y 19 /min cuando duerme. Entre los 4 y 8 años de edad, la frecuencia respiratoria media es de 23/min despierto y 17 /min mientras duerme.
La ventilación es el proceso a través del cual ingresa oxígeno a los alvéolos y el elimina anhídrido carbónico. Quimiorreceptores carotídeos y los centros respiratorios centrales medulares perciben los cambios en las tensiones de estos gases en sangre circulante. Los quimiorreceptores responden a una caída en la PaO2 o a un aumento en la PaCO2 con un aumento en el rendimiento, estimulando un aumento en la frecuencia espiratoria. Por consiguiente, la respiración rápida puede ser un indicador de un desequilibrio fisiológico.
Taquipnea literalmente significa el aumento de la frecuencia respiratoria y se ha evaluado como un indicador de enfermedad respiratoria. Permitiendo la variabilidad de las frecuencias respiratorias normales entre los niños pequeños, la Organización Mundial de la Salud (OMS) define taquipnea como respirar a una frecuencia mayor de 60 /min en un lactante menor de 30 días de edad, a más de 50 /min entre los 2 a 12-meses, y a más de 40 /min entre 1 a 5-años de edad. En un estudio, Taylor et al encontraron que la taquipnea es un importante signo predictor de neumonía en los niños febriles menores de 2 años de edad.
Particularmente útil es el hallazgo que el valor predictivo negativo de la taquipnea como signo de neumonía es del 97%. Margolis y Gadomski encontraron igualmente en su revisión de la literatura pertinente que el mejor factor que descarta neumonía en un lactante es la ausencia de taquipnea. Cuando la taquipnea se asocia con otras señales de esfuerzo respiratorio, como las retractaciones y el uso de músculos adicionales, la probabilidad de enfermedad del tracto respiratorio inferior (neumonía, bronquiolitis, o asma) es mayor.