L’AZIONE DEI MUSCOLI RESPIRATORI

Prof. Edgardo d’Angelo

Università degli Studi di Milano, Milan, Italy

Muscoli attivi o attivabili nella respirazione automatica

Muscoli inspiratori Muscoli espiratori

diaframma muscolo trasverso del torace

muscoli parasternali muscoli intercostali interni

muscoli levatores costarum muscolo trasverso dell’addome

muscoli intercostali esterni muscolo obliquo esterno

muscoli scaleni muscolo obliquo interno

muscolo sternocleidomastoideo muscolo retto dell’addome

Movimento delle coste Il volume della gabbia toracica aumenta per l’aumento del diametro antero-posteriore legato al movimento a manico di pompa (A) e del diametro trasverso legato al movimento a manico di secchio (B). Posizione della costa prima (bianco) e dopo (grigio) l’espansione.

Teoria di Hamberger La zona tratteggiata, le due sbarre e le due fibre rappresentano le vertebre, due coste adiacenti e i mm. intercostali. Le frecce indicano la coppia esercitata sulle coste, che al netto causa sollevamento della costa inferiore o abbassamento di quella superiore. Si assume che vi sia invarianza: a) della lunghezza delle fibre lungo coste adiacenti b) della distanza fra coste adiacenti.

Le fibre del diaframma costale e sternale decorrono cranialmente accollate alla faccia interna della parte inferiore della gabbia toracica e dello sterno (zona d’apposizione), poi piegano unendosi al tendine centrale. Il volume della cavità toracica aumenta per la discesa del diaframma che si muove quasi come un pistone.

Pulmonary rib cage

Abdominal rib cage (zone of apposition)

Abdominal wall

Ppl

Pab

Pdi

Pab

A=Aapp/Atot Prc,eff=Ppl·(1-A)+PabA+Pdi·k Pdi·k=(Ppl-Pab)·k Prc,eff=Ppl-Ppl·(A-k)+Pab·(A-k) K=A-k Prc,eff=Ppl-K·(Ppl-Pab)

Moto (linee spesse) delle parti della parete toracica in un soggetto tetraplegico (C5) durante la respirazione tranquilla in posizione seduta. Le frecce indicano la direzione del moto, il punto e la lineetta la fine espirazione e fine inspirazione. L’allontanarsi dalla curva a rilasciamento (linea tratteggiata) comporta deformazione e quindi maggior lavoro per ogni data variazione di volume polmonare. AP= diametro antero-posteriore Tr=diametro trasverso.

L’attività elettrica dei muscoli nel terzo spazio intercostale durante la respirazione tranquilla nel cane in posizione supina. Il volume polmonare aumenta verso l’alto.

Attività elettrica e variazioni di lunghezza del muscolo parasternale (3° spazio intercostale destro) prima (A) e dopo denervazione selettiva del muscolo (B) durante la respirazione tranquilla nel cane supino. Il volume polmonare aumenta verso l’alto.

Moto (linee spesse) delle parti della parete toracica in un soggetto tetraplegico (C1-2) durante la respirazione tranquilla in posizione seduta. Nell’inspirazione, la parte toraco-addominale della parete toracica collassa, mentre quella craniale si espande, l’opposto di ciò che accade nell’attivazione del solo diaframma. La distorsione comporta maggior lavoro per una data variazione di volume polmonare.

Attività elettrica e variazioni di lunghezza dei muscoli parasternale (inspiratorio) e triangolare dello sterno (espiratorio) durante la respirazione tranquilla nel cane supino. La linea tratteggiata indica la lunghezza di riposo del muscolo. Il volume polmonare aumenta verso l’alto.

Attività elettrica dei muscoli espiratori e sezione della gabbia toracica durante la respirazione tranquilla nel cane sveglio La sezione della gabbia toracica aumenta verso l’alto.

La relazione fra intensità della stimolazione dei muscoli addominali e variazione della circonferenza della parte craniale e caudale della gabbia toracica apposta al polmone (Crc,u e Crc,l), di quella dell’addome (Cab) e del diametro trasverso della gabbia toracica nella zona d’apposizione (Drc,ab). La deformazione della parete toracica comporta maggior lavoro per ogni data variazione di volume polmonare.

Moto (linee spesse) delle parti della parete toracica in un soggetto normale durante la respirazione tranquilla in posizione seduta. Il moto avviene lungo la curva a rilasciamento e la variazione di volume polmonare richiede il minor lavoro possibile.

Variazioni del volume polmonare, pressione esofagea ed attività elettrica integrata dei muscoli scaleno (sc), parasternali (ps; 2°-5° spazio) e diaframma (di) durante la respirazione tranquilla a vie aeree aperte od occluse a fine espirazione in un cane anestetizzato, vagotomizzato e frenicotomizzato. Durante la seconda occlusione delle vie aeree a fine espirazioneviene stimolato il capo periferico dei nervi frenici. Gli sforzi inspiratori avvengono allo stesso volume polmonare.

Variazioni del volume polmonare, della pressione esofagea e dell’attività elettrica integrata dei muscoli scaleno (sc), parasternali (ps) e diaframma (di) durante rirespirazione in un cane anestetizzato prima e dopo vagotomia e dopo vagotomia e cordotomia in T1.

Variazioni del volume polmonare, della pressione esofagea e della attività elettrica integrata dei muscoli scaleno (sc), parasternali (ps) e diaframma (di) durante rirespirazione prima e dopo frenicotomia in un cane supino anestetizzato e vagotomizzato.

La relazione fra volume corrente (VT) ed attività elettrica integrata di fine inspirazione (E) del diaframma (di) e dei muscoli inspiratori toracici (tm) nella postura supina o a testa in su nel cane anestetizzato prima e dopo vagotomia più cordotomia in T1 o frenicotomia bilaterale. L’accoppiamento elettro-meccanico del diaframma dipende principalmente dal volume polmonare, quello dei muscoli inspiratori toracici ne è indipendente.

Il contributo al volume corrente del diaframma (di) e dei muscoli inspiratori toracici (tm) nel cane anestetizzato mantenuto in posizione supina o a testa in su.

Principali conclusioni La contrazione isolata del diaframma o dei muscoli inspiratori toracici o dei muscoli espiratori provoca deformazione della parete toracica, implicando maggior lavoro per ogni data variazione del volume polmonare. L’attivazione coordinata dei muscoli respiratori previene, di norma, la deformazione della parete toracica, permettendo di minimizzare il lavoro per ogni data variazione del volume polmonare. La co-attivazione del diaframma e dei muscoli inspiratori toracici ne potenzia l’accoppiamento elettro-meccanico, aumentando l’efficienza della contrazione. L’efficienza dell’accoppiamento elettro-meccanico del diaframma diminuisce con l’aumentare del volume polmonare, mentre quella dei muscoli inspiratori toracici si mantiene costante. Il contributo volumetrico della contrazione del diaframma diminuisce con l’aumentare del volume corrente, mentre quello della contrazione dei muscoli inspiratori toracici aumenta. Il diaframma non è il solo importante muscolo inspiratorio che viene attivato nella respirazione automatica, come invece si ritiene comunemente.

La parte ventrale della gabbia toracica del cane vista dall’interno per illustrare le inserzioni del muscolo trasverso del torace o triangolare dello sterno.