Funzione del diaframma per la stabilità del nucleo

Da Hans Lindgren DC, 9 luglio 2011

In “core stability from the inside out” abbiamo stabilito che la corretta stabilizzazione del nucleo è generata attraverso la doppia funzione del diaframma di respirazione e supporto posturale. Kolar et al (7) (8) e molti altri (vedi riferimenti per “Core stability from the inside out”) hanno dimostrato che il diaframma è un muscolo importante per la stabilizzazione posturale, e anche che è sotto controllo volontario e può svolgere la sua funzione respiratoria e i compiti posturali contemporaneamente.

Non è passato molto tempo da quando il diaframma non veniva quasi mai menzionato nelle discussioni sul core e sull’allenamento della core-stability. Ci sono ancora molti “esperti” che danno consigli sulla core-stabilizzazione ma non menzionano assolutamente il diaframma. Ultimamente, però, si parla più spesso della respirazione diaframmatica. Purtroppo spesso viene aggiunto alle prescrizioni di esercizio solo come commento finale di “assicurarsi di mantenere la respirazione diaframmatica durante l’esercizio”.

Che cos’è la respirazione diaframmatica?

Non puoi evitare di usare il diaframma quando respiri, anche se ci provi! Tutta la respirazione viene eseguita dal diaframma, che tu lo voglia o no, a meno che non ci sia una condizione medica che ti impedisca di usarlo. Il diaframma è responsabile di circa l’80% di tutto il lavoro respiratorio nella normale respirazione di marea.

Diaframma

Il diaframma è un muscolo a forma di cupola che separa le cavità toracica e addominale. Ha un tendine centrale non contrattile (arcuato) da cui i muscoli si irradiano caudalmente e verso l’esterno per inserirsi nell’aspetto interno della parte inferiore della cassa toracica. Il diaframma costale si inserisce nel processo xifoideo e nella superficie interna delle 6 coste inferiori e delle cartilagini costali. Le fibre crurali si estendono dal legamento arcuato e si inseriscono nei corpi e nei dischi delle vertebre lombari superiori. Il diaframma crurale destro si inserisce nelle vertebre L 1-3 mentre il sinistro si inserisce solo in L 1-2. L’area di attacco (apposizione) tra il diaframma e la gabbia toracica è chiamata zona di apposizione (ZOA), che è di grande importanza per il corretto funzionamento del diaframma. La zona di apposizione è controllata dai muscoli addominali e influenza la tensione diaframmatica. L’efficienza del diaframma dipende in gran parte dalla sua posizione e dal rapporto anatomico con la parte inferiore della gabbia toracica.

Zona di apposizione (ZOA)

La zona di apposizione costituisce un’area sostanziale ma variabile della gabbia toracica. In piedi, a riposo, la ZOA umana rappresenta circa il 30% della superficie totale della gabbia toracica interna (11). La parte crurale del diaframma si stacca dalla cassa toracica nella zona di apposizione (10) (9) (12) durante la contrazione del diaframma per permettere al diaframma di scendere durante l’ispirazione. La zona di apposizione diminuisce di circa 15 mm durante l’inspirazione tranquilla, mentre la cupola del diaframma rimane quasi costante in forma e dimensioni. Alla massima capacità inspiratoria dei polmoni la ZOA è quasi zero. L’accorciamento delle fibre muscolari appaiate è il principale responsabile dello spostamento assiale del diaframma durante l’ispirazione (2) (6). Una zona di apposizione più piccola risulterà in una ridotta azione inspiratoria del diaframma sulla gabbia toracica (9).

Funzione del diaframma

Durante l’inspirazione il diaframma si contrae e si sposta in basso caudalmente come un pistone nella cavità addominale, che crea una pressione negativa nella cavità toracica che spinge l’aria nei polmoni e contemporaneamente aumenta la pressione intra-addominale.

Il diaframma è il nostro muscolo respiratorio primario e tuttavia molti individui hanno poca consapevolezza di come attivarlo correttamente. I modelli di respirazione disfunzionali sono un fattore comune che contribuisce alle condizioni di dolore lombare, ed è in realtà spesso un fattore predittivo più forte per il dolore lombare rispetto ad altri fattori di rischio stabiliti (15).

La corretta respirazione diaframmatica è la stessa della respirazione di pancia?

La respirazione diaframmatica è spesso indicata come respirazione di pancia, ma non è corretto. Quando il diaframma si contrae e scende nella cavità addominale, la pressione intra-addominale aumenta e distende la parete addominale. In una respirazione diaframmatica efficiente la distensione della parete addominale dovrebbe essere tridimensionale con una leggera espansione in tutte le direzioni. La parete addominale dovrebbe opporsi all’azione del diaframma con una contrazione eccentrica di tutti i muscoli addominali. L’azione opposta della parete addominale è molto importante per controllare il rapporto lunghezza-tensione del muscolo diaframma. Qualsiasi muscolo scheletrico, compreso il diaframma, ha un rapporto lunghezza-tensione in cui la diminuzione della lunghezza (contrazione) diminuisce la forza della contrazione. Le forze opposte create dai muscoli addominali nella loro contrazione eccentrica mantengono la zona di apposizione e la forma a cupola del diaframma, e quindi facilita l’aumento della forza del diaframma. La respirazione di pancia distende solo l’addome in avanti, che non offre alcuna resistenza al movimento del diaframma e quindi ridurrà effettivamente la capacità del diaframma di contrarsi in modo efficiente.

La corretta respirazione diaframmatica

La corretta respirazione diaframmatica espande le costole inferiori verso l’esterno in una direzione principalmente laterale. La parte costale del diaframma (ZOA) espande sia la gabbia toracica inferiore che la parete addominale quando si contrae (la parte crurale sposta solo l’addome in avanti con la sua contrazione diretta in avanti a causa dei suoi attacchi sulla colonna lombare). L’apposizione del diaframma alla parete interna della gabbia toracica permette la trasmissione della pressione intra-addominale alla gabbia toracica, che fornisce un meccanismo per cui la contrazione diaframmatica spinge la gabbia toracica verso l’esterno durante l’ispirazione (16) (11). A questo si aggiunge il movimento di sollevamento diretto verso l’esterno (rotazione esterna) che il diaframma esercita sulle costole alle sue inserzioni nella gabbia toracica.

Segni di una corretta respirazione diaframmatica

Si dovrebbe verificare un’espansione della parte inferiore della gabbia toracica senza alcun movimento craniale del torace, accompagnato da un’attività sincronizzata dell’intera parete addominale che si espande leggermente mentre controlla la IAP mediante una contrazione eccentrica.

Modelli di respirazione disfunzionali

Le cause fisiche e psicologiche delle disfunzioni respiratorie possono essere difficili da separare, e la respirazione disfunzionale non può quindi essere semplicemente definita. Che la causa sia posturale, di sviluppo, medica o emotiva, la presentazione è sempre molto simile. I modelli di respirazione considerati disfunzionali includono la respirazione toracica superiore con una ridotta o assente espansione laterale della gabbia toracica inferiore, con una tendenza alla respirazione asincrona e paradossale. Durante la respirazione paradossale, la pancia è tirata dentro e la cassa toracica inferiore si restringe piuttosto che espandersi durante l’inspirazione (13). Il movimento paradossale del diaframma è stato valutato utilizzando la risonanza magnetica durante la respirazione profonda che ha mostrato un movimento verso l’alto della parte costale del diaframma quando la parte crurale si muoveva verso il basso durante l’ispirazione, e la relazione opposta durante l’espirazione.

Segni posturali di una respirazione disfunzionale:

Il torace

La cassa toracica è spesso rigida e tenuta in una posizione elevata che ruota esternamente le costole e tira le fibre costali del diaframma dalla sua normale posizione a cupola ad una posizione più dritta e verticale. Questa posizione riduce la zona di apposizione e quindi la contrazione del diaframma. Si osserva spesso una svasatura spontanea delle costole inferiori.

Muscoli respiratori accessori

Muscoli tra cui Scaleni, SCM, trapezio superiore e Pettorale sono spesso ipertonici e sovrasviluppati dall’aumento del movimento verticale della cassa toracica e dall’elevazione delle spalle durante l’inspirazione. I muscoli estensori toraco-lombari sono ipertonici nel tentativo di stabilizzare la colonna vertebrale in assenza di una corretta stabilizzazione del nucleo. Ogni respiro comporta un’elevazione delle spalle e un’estensione della schiena. La disfunzione della respirazione è una causa comune di rigidità e dolore alla schiena e al collo.

Parete addominale

È comune un’attivazione squilibrata della parete addominale con un tono muscolare ridotto nei muscoli obliqui esterni e interni e nell’addome trasversale. Di solito c’è un’ipertonicità del retto addominale soprattutto nelle sezioni superiori. Un segno tipico di respirazione disfunzionale è quindi una marcata elevazione del retto addominale e cavità concave sulla parete addominale laterale inferiore in posizione supina. Le contrazioni sincronizzate sia fasiche che toniche della parete addominale aiutano la funzione del diaframma durante la respirazione.

Addominali deboli: La debolezza addominale compromette la funzione del diaframma. Se la parete addominale non offre resistenza alla contrazione del diaframma, questo si sposterebbe solo verso il basso senza alcun aumento distinto della IAP. L’opposizione alla contrazione del diaframma effettuata dai muscoli addominali mantiene l’importante zona di apposizione e la forma a cupola del diaframma.

Addominali ipertonici: Se l’addome è tenuto troppo fermo dai muscoli addominali, il tendine centrale non può scendere. Invece, quando il diaframma si contrae, tira cranialmente la parte inferiore della gabbia toracica che eleva ed espande le costole. Se le costole sono completamente fissate in posizione da una forte contrazione dei muscoli addominali, il respiro sarà interamente eseguito con il torace superiore e medio. L’incavo addominale e un rinforzo troppo rigido dei muscoli addominali sono quindi controproducenti per un’attivazione ideale del diaframma.

L’attività addominale ideale mantiene la forma e la pressione della cavità addominale sufficientemente per rendere l’azione del diaframma più espansiva sulle costole inferiori. La pressione intra-addominale necessaria è creata e mantenuta dall’attività sincronizzata tra il diaframma, il pavimento pelvico e la parete addominale. La contrazione eccentrica della parete addominale durante l’inspirazione gioca un ruolo cruciale nel mantenere la zona di apposizione e i rapporti di lunghezza e tensione tra il diaframma e i muscoli addominali, oltre a creare stabilità e sostegno per il tronco. Durante l’espirazione, la contrazione dei muscoli addominali aumenta la lunghezza e la forma a cupola del diaframma, permettendo una contrazione efficace durante l’ispirazione

Quando si fa esercizio, i muscoli della parete addominale sono spesso fortemente reclutati durante l’espirazione tardiva per forzare l’aria fuori dai polmoni. Questa espirazione forzata allunga le fibre del diaframma prima della successiva contrazione inspiratoria e il diaframma è quindi in grado di generare una maggiore tensione che aumenterà il volume inspiratorio.

Cause di schemi respiratori disfunzionali

Sviluppo: uno sviluppo non ideale durante il primo anno di vita colpisce il sistema di stabilizzazione e spesso provoca cambiamenti posturali. Segni di anomalie di sviluppo che influenzano la respirazione possono essere un torace corto e rigido (baby-chest), la svasatura delle costole inferiori da un’insufficiente attivazione delle catene addominali oblique, e una parete addominale sporgente e debole spesso con una diastasi della parete addominale presente. La posizione alta del torace e la debolezza della parete addominale e riduce notevolmente l’efficienza del diaframma. Medico: Il volume espiratorio finale dei polmoni ha una grande influenza sulla potenza della contrazione del diaframma e il suo effetto sulla gabbia toracica. Condizioni come la Malattia Polmonare Cronica Ostruttiva (BPCO), l’enfisema e l’asma sono spesso associate all’iperinflazione dei polmoni, dove l’aria rimane intrappolata nei polmoni. L’iperinflazione provoca un diaframma accorciato con una ridotta curvatura della cupola e una riduzione dello ZOA (3). Gli studi hanno dimostrato che i cambiamenti nelle dimensioni del diaframma prodotti dall’iperinflazione cronica si verificano quasi esclusivamente nella zona di apposizione. L’accorciamento del diaframma diminuisce la sua potenza ed efficienza. Le fibre del diaframma che si attaccano alla gabbia toracica inferiore finiscono in un orientamento trasversale (diaframma basso e piatto) piuttosto che verticale, e le costole inferiori si spostano dalla loro normale posizione obliqua a una direzione più orizzontale. Quando il diaframma si contrae in tali circostanze non è in grado di sollevare e allargare la gabbia toracica inferiore e invece le costole laterali inferiori vengono tirate verso l’interno durante l’ispirazione (segno di Hoover (5)). Hodges et al (4) hanno dimostrato che durante la malattia respiratoria la funzione di coordinamento tra il diaframma e il trasverso addominale è ridotta. Anche le malattie cardiache influenzano comunemente il modello di respirazione. Emotivo: Gli stati psicologici ed emotivi spesso alterano il controllo respiratorio. Studi fluoroscopici mostrano che in situazioni di tensione e di stress emotivo il diaframma mostra segni di iper-tonicità appiattendosi e diventando immobile. La respirazione disfunzionale è presente nell’11% della popolazione normale, nel 30% degli asmatici e nell’83% delle persone che soffrono di ansia (1). L’aumento della domanda respiratoria altera il modello di respirazione e spesso riduce la capacità dei muscoli respiratori di svolgere i loro compiti posturali (4).

Benefici aggiuntivi di una corretta respirazione diaframmatica

Come menzionato in precedenza, una corretta respirazione diaframmatica permette al diaframma di svolgere la sua funzione respiratoria e contemporaneamente fornire un supporto di stabilizzazione per la colonna vertebrale attraverso un aumento della pressione intra-addominale (core). Una corretta respirazione diaframmatica sincronizzata migliora anche la ventilazione dei polmoni aumentando il volume inspiratorio, il che aumenta il livello di ossigenazione del sangue poiché i lobi inferiori si espandono di più, e la maggior parte del sangue inviato ai polmoni va alle parti inferiori. C’è un effetto meccanico sugli organi della cavità addominale quando vengono spinti verso il basso durante l’inspirazione diaframmatica – La respirazione toracica disfunzionale è poco profonda ed espande principalmente la parte superiore dei polmoni. La postura migliora quando la colonna lombare è adeguatamente sostenuta da una IAP sufficiente e non vengono reclutati muscoli accessori (collo, petto e schiena) come nei modelli di respirazione disfunzionali.

Sommario

La chiave della stabilizzazione del nucleo è massimizzare l’efficienza del diaframma nell’eseguire l’attività respiratoria e i compiti posturali allo stesso tempo. Kolar (7) (8) ha dimostrato che il diaframma spinge più in basso nella cavità addominale durante un compito posturale che durante la respirazione corrente. Quando i compiti posturali diventano più impegnativi, la posizione espiratoria del diaframma è più bassa che durante la respirazione corrente. In breve, questo significa che il diaframma può essere spinto volontariamente verso il basso per aumentare la pressione intra-addominale (IAP), e fornire supporto di stabilizzazione per la colonna lombare. La chiave per una vera stabilizzazione del nucleo è mantenere l’aumento della IAP durante i normali cicli di respirazione. Questo si ottiene grazie all’attività sincronizzata tra il diaframma, il pavimento pelvico e l’intera parete addominale. Il diaframma svolge quindi la sua funzione respiratoria in una posizione più bassa per facilitare una IAP più alta. La parete addominale si oppone all’azione del diaframma. Quando il diaframma si contrae durante l’inspirazione, la parete addominale mantiene l’alta IAP attraverso una contrazione opposta e leggermente eccentrica, e durante l’espirazione le azioni si invertono e i muscoli addominali si contraggono concentricamente per compensare la pressione ridotta risultante dal movimento eccentrico del diaframma verso l’alto (14). L’attivazione opposta della parete addominale aumenta l’efficienza della contrazione del diaframma garantendo il mantenimento della lunghezza ottimale e della forma a cupola del diaframma. La posizione del torace e il suo effetto sulla zona di apposizione è cruciale per una corretta attivazione del diaframma.

La stabilizzazione del nucleo inizia con il corretto funzionamento del diaframma!

1. Courtney R. La funzione della respirazione e le sue disfunzioni e la loro relazione con la terapia respiratoria. Int J of Osteo Med. 2009;12:78-85
2. DeTroyer A, Estenne M. Anatomia funzionale dei muscoli respiratori. Clin Chest Med. 1988;9:2
3. Finucane K, Panizza J, Singh B. Efficienza del diaframma umano normale con iperinflazione. J Appl Physiol. 2005;99:1402-11
4. Hodges PW, Heijnen I, Gandevia SC. L’attività posturale del diaframma è ridotta negli esseri umani quando le richieste respiratorie aumentano. J Physiol 2001;537(3):999-1008
5. Hoover CF. Il significato diagnostico dei movimenti inspiratori del margine costale. J Am Clin Sci 1920: 633-46
6. Hruska RJ. Gestione delle influenze pelvico-toraciche sulla disfunzione temporomandibolare. Ortho Phys Ther Clin North Am 2002;11:2
7. Kolar P, Neuwirth J, Sanda J, Suchanek V, Svata Z, Volejnik J, Pivec M. Analisi del movimento del diaframma durante la respirazione corrente e la sua attivazione durante il trattenimento del respiro utilizzando la risonanza magnetica sincronizzata con la spirometria. Physiol Res 2009;58:383-92
8. Kolar P, Sulc J, Kyncl M, Sanda J, Neuwirth J, Bokarius AV, Kriz J, Kobesova A. J Applied Physiol Aug 2010
9. Loring SH and Mead J. Action of the diaphragm on the ribcage inferred from a force-balance analysis. J Appl Pysiol 1982; 53(3):756-60
10. McKenzie DK, Gandevia SC, Gorman RB, Southon FCG, cambiamenti dinamici nella zona di apposizione e lunghezza del diaframma durante gli sforzi respiratori massimi. Thorax 1994;49:634-38
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13. Prys-Picard C, Kellet F et al. Pletismografia di induttanza respiratoria per la diagnosi di respirazione disfunzionale in pazienti con asma grave. J of Aller & clin Immu 2004; 113:270
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