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 anteroposteriore 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.
A=Aapp/Atot
Prc,eff=Ppl·(1-A)+PabA+Pdi·k
Pdi·k=(Ppl-Pab)·k
Ppl
Pulmonary rib cage
Prc,eff=Ppl-Ppl·(A-k)+Pab·(A-k)
K=A-k
Prc,eff=Ppl-K·(Ppl-Pab)
Pdi
Pab
Pab
Abdominal rib cage
(zone of apposition)
Abdominal wall
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 toracoaddominale 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.