Membranens funktion for core stabilitet

Af Hans Lindgren DC, 9 Jul. 2011

I “core stabilitet indefra og ud “fastslog vi, at korrekt core stabilisering skabes gennem membranens dobbelte funktion af vejrtrækning og postural støtte. Kolar et al (7) (8) og mange andre (se referencer for “Core stabilitet indefra og ud”) har vist, at membranen er en vigtig muskel for postural stabilisering, og også at den er under frivillig kontrol og kan udføre sin respirationsfunktion og posturale opgaver samtidig.

Det er ikke så længe siden, at membranen næsten aldrig blev nævnt i diskussionerne om core og core-stabilitets træning. Der er stadig mange “eksperter”, der giver råd om core-stabilisering, men helt undlader at nævne mellemgulvet. Der er dog blevet hyppigere omtale af diafragmaånding på det seneste. Desværre bliver det ofte kun tilføjet til træningsordinationer som afsluttende kommentar “sørg for at opretholde diafragmaåndedrættet under træningen”.

Hvad er diafragmaånding?

Du kan ikke undgå at bruge dit diafragma, når du trækker vejret, selv om du prøver! Al vejrtrækning udføres af mellemgulvet, uanset om du ønsker det eller ej, medmindre der er en medicinsk tilstand, der forhindrer dig i at bruge det. Mellemgulvet er ansvarlig for ca. 80 % af alt åndedrætsarbejdet ved normal tidalånding.

Mellemgulvet

Mellemgulvet er en kuppelformet muskel, der adskiller bryst- og bughulen. Den har en ikke-kontraktil central sene (arcuate), hvorfra musklerne stråler caudalt og udad for at sætte sig ind i den indre side af den nederste del af brystkassen. Costaldiaphragmaet går ind i xiphoidprocessen og den indre overflade af de 6 nederste ribben og costalbrusk. De crurale fibre udspringer af ligament arcuate og går ind i de øvre lændehvirvleres kroppe og skiver. Det højre cruraldiaphragma sætter sig ind i L 1-3 ryghvirvler, mens det venstre kun sætter sig ind i L 1-2. Det område, hvor membranen er fastgjort (apposition) til brystkassen, kaldes zonen for apposition (ZOA), som er af stor betydning for en korrekt funktion af membranen. Appositionszonen kontrolleres af mavemusklerne og påvirker membranens spænding. Membranens effektivitet afhænger i høj grad af dens position og anatomiske forhold til den nederste del af brystkassen.

Zone of apposition (ZOA)

Zonen of apposition udgør et betydeligt, men varierende område af brystkassen. Når mennesket står i hvile, udgør ZOA ca. 30 % af det samlede areal af den indre brystkassen (11). Den crurale del af diafragmaet skræller væk fra brystkassen ved appositionszonen (10) (9) (12) under diafragmakontraktion for at gøre det muligt for diafragmaet at gå nedad under inspiration. Appositionszonen falder med ca. 15 mm under stille inspiration, mens membranens kuppel næsten forbliver konstant i form og størrelse. Ved lungernes maksimale inspiratoriske kapacitet er ZOA næsten nul. Forkortelsen af de apposerede muskelfibre er hovedansvarlig for membranens aksiale forskydning under inspiration (2) (6). En mindre appositionszone vil resultere i en reduceret inspiratorisk virkning af membranen på brystkassen (9).

Membranens funktion

Under inspirationen trækker membranen sig sammen og bevæger sig caudalt nedad som et stempel ind i bughulen, hvilket skaber et undertryk i brysthulen, der presser luft ind i lungerne og samtidig øger det intraabdominale tryk.

Mellemgulvet er vores primære vejrtrækningsmuskel, og alligevel har mange personer meget lidt bevidsthed om, hvordan man aktiverer den korrekt. Dysfunktionelle vejrtrækningsmønstre er en almindelig medvirkende faktor til lænderygsmertetilstande, og det er faktisk ofte en stærkere prædiktor for lænderygsmerter end andre etablerede risikofaktorer (15).

Er korrekt membranånding det samme som maveånding?

Mellemrumsånding bliver ofte omtalt som maveånding, men det er ikke korrekt. Når diafragmaet trækker sig sammen og falder ned i bughulen, stiger det intraabdominale tryk og vil udspænde bugvæggen. Ved en effektiv diafragmaånding skal udstrækningen af bugvæggen være tredimensionel med en let udvidelse i alle retninger. Bugvæggen bør modsætte sig membranens virkning med en excentrisk sammentrækning af alle mavemusklerne. Mavevæggens modsatte virkning er meget vigtig for kontrollen af mellemgulvmusklens længde-spændingsforhold. Enhver skeletmuskel, herunder diafragmaet, har et længde-spændingsforhold, hvor mindre længde (kontraktion) mindsker kontraktionskraften. De modsatrettede kræfter, der skabes af mavemusklerne i deres excentriske kontraktion, opretholder appositionszonen og membranens kuppelform og muliggør derved den øgede kraft fra membranen. Maveånding udvider kun maven fremad, hvilket ikke giver nogen modstand mod membranens bevægelse og vil derfor faktisk reducere membranens evne til at trække sig effektivt sammen.

Rigtig membranånding

En rigtig membranånding udvider de nederste ribben udad i en hovedsageligt lateral retning. Den costale del af diafragmaet (ZOA) udvider både den nederste brystkasse og bugvæggen, når den trækker sig sammen (den crurale del forskyder kun maven fremad med sin sammentrækning rettet fremad på grund af sin fastgørelse på lænderygsøjlen). Membranens tilhæftning til den indre brystkassevæg giver mulighed for at overføre intraabdominalt tryk til brystkassen, hvilket giver en mekanisme, hvorved membranens sammentrækning driver brystkassen udad under inspiration (16) (11). Hertil kommer den direkte udadgående løftebevægelse (ekstern rotation), som membranen udøver på ribbenene ved sine indsatser i brystkassen.

Tegn på korrekt membranånding

Der bør være en udvidelse af den nederste del af brystkassen uden nogen kranial bevægelse af brystkassen, ledsaget af en synkroniseret aktivitet af hele bugvæggen, som udvider sig lidt, mens den kontrollerer IAP ved en excentrisk kontraktion.

Dysfunktionelle åndedrætsmønstre

Fysiske og psykologiske årsager til åndedrætsdysfunktion kan være svære at adskille, og dysfunktionel vejrtrækning kan derfor ikke defineres enkelt. Uanset om årsagen er postural, udviklingsmæssig, medicinsk eller følelsesmæssig, er præsentationen altid meget ens. De åndedrætsmønstre, der betragtes som dysfunktionelle, omfatter åndedræt i den øvre del af brystet med nedsat eller manglende lateral ekspansion af den nedre del af brystkassen med tendens til asynkron og paradoksal vejrtrækning. Under paradoksal vejrtrækning trækkes maven ind, og den nederste brystkasse indsnævres snarere end udvides under inspiration (13). Paradoksal bevægelse af diafragmaet er blevet evalueret ved hjælp af MRI under dyb vejrtrækning, som viste en opadgående bevægelse af den costale del af diafragmaet, når den crurale del bevægede sig nedad under inspiration, og det modsatte forhold under udåndingen.

Posturelle tegn på dysfunktionel vejrtrækning:

Brystkassen

Ribkassen er ofte stiv og holdes i en hævet position, hvilket udadroterer ribbenene og trækker de costale membranfibre fra deres normale kuppelformede position til en mere lige og lodret position. Denne stilling reducerer appositionszonen og dermed membranens sammentrækning. Der observeres ofte spontan udspilning af de nederste ribben.

Accessory breathing muscles

Muskler, herunder Scalenes, SCM, upper trapezius og Pectoralis, er ofte hypertoniske og overudviklede på grund af den øgede vertikale bevægelse af brystkassen og løft af skuldrene under inspiration. De thorakolumbale ekstensormuskler er hypertoniske i forsøget på at stabilisere rygsøjlen i mangel af korrekt core-stabilisering. Hvert åndedræt indebærer en skulderhævning og en rygstrækning. Åndedrætsforstyrrelser er en almindelig årsag til stivhed og smerter i ryg og nakke.

Bughindevæg

En ubalanceret aktivering af bugvæggen med nedsat muskeltonus i de ydre og indre skråvægsmuskler samt transversus abdominis er almindelig. Der er normalt hypertonicitet i rectus abdominis, især i de øverste dele. Et typisk tegn på dysfunktionel vejrtrækning er derfor en markant forhøjning af rectus abdominis og konkave fordybninger ved den nederste laterale mavevæg i rygliggende stilling. Både fasiske og toniske synkroniserede sammentrækninger af bugvæggen assisterer membranens funktion under vejrtrækningen.

Svage mavemuskler: Svaghed i mavemusklerne forringer diafragmafunktionen. Hvis bugvæggen ikke yder modstand mod diafragmaets kontraktion, vil den kun forskyde sig selv nedad uden nogen tydelig stigning i IAP. Den modstand mod membranens sammentrækning, som mavemusklerne yder, opretholder den vigtige appositionszone og membranens kuppelform.

Hypertoniske mavemuskler: Hvis maven holdes for fast af mavemusklerne, kan den centrale sene ikke gå ned. Når membranen trækker sig sammen, trækker den i stedet kranielt i den nederste del af brystkassen, hvilket hæver og udvider ribbenene. Hvis ribbenene er helt fastgjort på plads af en stærk mavemuskelsammentrækning, vil åndedrættet udelukkende blive udført med den øvre og midterste del af brystkassen. Huling af maven og en for stiv opspænding af mavemusklerne er derfor kontraproduktivt for, at der kan ske en ideel aktivering af mellemgulvet.

Ideal maveaktivitet opretholder mavehulens form og tryk i tilstrækkelig grad til at gøre membranens virkning mere ekspansiv på de nederste ribben. Det nødvendige intraabdominale tryk skabes og opretholdes af den synkroniserede aktivitet mellem diafragmaet, bækkenbunden og bugvæggen. Den excentriske sammentrækning af bugvæggen under inspirationen spiller en afgørende rolle for opretholdelsen af appositionszonen og forholdet mellem længde og spænding mellem membranen og mavemusklerne samt for skabelsen af stabilitet og støtte for bagkroppen. Under ekspirationen øger kontraktionen af mavemusklerne membranens længde og kuppelform, hvilket giver mulighed for en effektiv kontraktion under inspirationen

Ved træning rekrutteres mavevæggens muskler ofte kraftigt under sen ekspiration for at tvinge luft ud af lungerne. Denne tvungne ekspiration forlænger membranfibrene inden den næste inspirationskontraktion, og membranen er derved i stand til at generere mere spænding, hvilket vil øge det inspiratoriske volumen.

Årsager til dysfunktionelle åndedrætsmønstre

Udviklingsmæssigt: En ikke-ideal udvikling i løbet af det første leveår påvirker stabiliseringssystemet og resulterer ofte i posturale ændringer. Tegn på udviklingsmæssige abnormiteter, der påvirker respirationen, kan være en kort stiv brystkasse (babybryst), udspilning af de nederste ribben på grund af utilstrækkelig aktivering af de skrå abdominale kæder og en fremspringende svag bugvæg, hvor der ofte er en diastase af bugvæggen til stede. Den høje bryststilling og svaghed i bugvæggen og reducerer diafragmaets effektivitet markant. Medicinsk: Lungernes ekspiratoriske slutvolumen har stor indflydelse på kraften af membranens sammentrækning og dens virkning på brystkassen. Tilstande som kronisk obstruktiv lungesygdom (COPD), emfysem og astma er ofte forbundet med hyperinflation af lungerne, hvor luften bliver fanget i lungerne. Hyperinflation resulterer i et forkortet diafragma med nedsat kuppelbøjning og en reduktion af ZOA (3). Undersøgelser har vist, at ændringer i membranens dimensioner som følge af kronisk hyperinflation næsten udelukkende forekommer i appositionszonen. Forkortelsen af membranen mindsker dens kraft og effektivitet. Membranfibrene, der er knyttet til den nederste del af brystkassen, ender i en tværgående orientering (lavt fladt membran) i stedet for lodret, og de nederste ribben skifter fra deres normale skrå position til en mere vandret retning. Når membranen under sådanne omstændigheder trækker sig sammen, er den ikke i stand til at løfte og udvide den nederste brystkasse, og i stedet trækkes de nederste laterale ribben indad under inspirationen (Hoover’s tegn (5)). Hodges et al (4) viste, at under respiratorisk sygdom var den koordinerende funktion mellem diafragmaet og transversus abdominis nedsat. Hjertesygdomme påvirker også almindeligvis åndedrætsmønstret. Følelsesmæssigt: Psykologiske og følelsesmæssige tilstande ændrer ofte åndedrætskontrollen. Fluoroskopiske undersøgelser viser, at i situationer med spændinger og følelsesmæssig stress viser membranen tegn på hypertonicitet ved at blive fladtrykt og ubevægelig. Dysfunktionel vejrtrækning viser sig at være til stede hos 11 % af den normale befolkning, hos 30 % af astmapatienterne og 83 % hos personer, der lider af angst (1). Øget åndedrætsefterspørgsel ændrer åndedrætsmønsteret og reducerer ofte åndedrætsmusklernes evne til at udføre deres posturale opgaver (4).

Supplerende fordele ved korrekt diafragmaånding

Som tidligere nævnt giver korrekt diafragmaånding diafragmaet mulighed for at udføre sin respiratoriske funktion, samtidig med at det giver stabiliseringsstøtte til rygsøjlen ved et øget intraabdominalt tryk (core). Korrekt synkroniseret diafragmaånding forbedrer også ventilationen af lungerne ved at øge det inspiratoriske volumen, hvilket øger iltningsniveauet i blodet, da de nederste lapper udvider sig mere, og størstedelen af det blod, der sendes til lungerne, går til de nederste dele. Der er en mekanisk virkning på organerne i bughulen, når de bliver skubbet nedad under den diafragmatiske inspiration – Dysfunktionel brystånding er overfladisk og udvider hovedsageligt den øverste del af lungerne. Holdningen forbedres, når lænderyggen understøttes korrekt af en tilstrækkelig IAP, og der ikke rekrutteres accessoriske muskler (nakke, bryst og ryg) som i de dysfunktionelle vejrtrækningsmønstre.

Summarum

Nøglen til core-stabilisering er at maksimere membranens effektivitet i udførelsen af åndedrætsaktivitet og posturale opgaver på samme tid. Kolar (7) (8) viste, at diafragmaet skubber sig længere ned i bughulen under en postural opgave end under tidevandsåndedræt. Når de posturale opgaver bliver mere krævende, er membranens ekspiratoriske position lavere end under tidevandsåndedræt. Kort sagt betyder dette, at diafragmaet frivilligt kan skubbes nedad for at øge det intraabdominale tryk (IAP) og yde stabiliseringsstøtte til lænderyggen. Nøglen til reel core-stabilisering er at opretholde det øgede IAP, mens man gennemgår normale vejrtrækningscyklusser. Dette opnås ved en synkroniseret aktivitet mellem mellem mellemgulvet, bækkenbunden og hele bugvæggen. Mellemgulvet udfører derefter sin åndedrætsfunktion i en lavere position for at fremme en højere IAP. Mavevæggen yder modstand mod membranens aktivitet. Når diafragmaet trækker sig sammen under inspiration, opretholder bugvæggen den høje IAP gennem en modsatrettet og let excentrisk kontraktion, og under udåndingen er handlingerne omvendt, og mavemusklerne trækker sig koncentrisk sammen for at kompensere for det reducerede tryk som følge af diafragmaets excentriske opadgående bevægelse (14). Den modsatrettede aktivering af bugvæggen øger membranens kontraktionseffektivitet ved at sikre, at den optimale længde og kuppelform af membranen opretholdes. Brystkassens stilling og dens indvirkning på appositionszonen er afgørende for korrekt aktivering af membranen.

Core stabilisering starter med korrekt funktion af diafragmaet!

1. Courtney R. Åndedrættets funktion og dets dysfunktioner og deres relation til åndedrætsterapi. Int J of Osteo Med. 2009;12:78-85
2. DeTroyer A, Estenne M. Functional anatomy of the respiratory muscles. Clin Chest Med. 1988;9:2
3. Finucane K, Panizza J, Singh B. Effektivitet af det normale menneskelige diafragma ved hyperinflation. J Appl Physiol. 2005;99:1402-11
5. Hodges PW, Heijnen I, Gandevia SC. Postural aktivitet af diafragmaet reduceres hos mennesker, når respiratoriske krav øges. J Physiol 2001;537(3):999-1008
6. Hoover CF. Den diagnostiske betydning af inspiratoriske bevægelser af costal margin. J Am Clin Sci 1920: 633-46
7. Hruska RJ. Håndtering af bækken-thorakale påvirkninger af temporomandibulær dysfunktion. Ortho Phys Ther Clin North Am 2002;11:2
8. Kolar P, Neuwirth J, Sanda J, Suchanek V, Svata Z, Volejnik J, Pivec M. Analysis of diaphragm movement during tidal breathing and its during activation while breath holding using MRI synkronized with Spirometry. Physiol Res 2009;58:383-92
9. Kolar P, Sulc J, Kyncl M, Sanda J, Neuwirth J, Bokarius AV, Kriz J, Kobesova A. J Applied Physiol Aug 2010
10. Loring SH og Mead J. Action of the diaphragm on the ribcage inferred from a force-balance analysis. J Appl Pysiol 1982; 53(3):756-60
11. McKenzie DK, Gandevia SC, Gorman RB, Southon FCG, Dynamic changes in the zone of apposition and diaphragm length during maximum respiratory efforts. Thorax 1994;49;49:634-38
12. Mead J. Functional significance of the area of apposition of diaphragm to rib cage. Am Rev Respir. Dis. Suppl. 1979;119;119: 31-32
13. Mead J og Loring SH. Analyse af volumenforskydning og længdeændringer af diafragmaet under vejrtrækning. J Appl. Physiol. 1982;53:750-55
15. Prys-Picard C, Kellet F et al. Respiratorisk induktansplethysmografi til diagnosticering af dysfunktionel vejrtrækning hos patienter med svær astma. J of Aller & clin Immu 2004; 113:270
16. Richardson C, Hodges P, Hides J. Therapeutic exercise for lumbopelvic stabilization New York Churchill Livingstone 2004.
17. Smith MD, Russell A, Hodges PW. Forstyrrelser af vejrtrækning og kontinens har en stærkere sammenhæng med rygsmerter end fedme og fysisk aktivitet. Aust J Physioth 2006;52:11-16
18. Urmey WF, De Troyer A, Kelly KB, Loring SH. Pleuratrykket stiger under inspiration i det område, hvor mellemgulvet lægger sig til brystkassen. J Appl Physiol 1988;65(5):2207-2212