Diafragma functie voor rompstabiliteit

Door Hans Lindgren DC, 9 Jul. 2011

In “core stability van binnen naar buiten” stelden we vast dat een goede rompstabilisatie wordt gegenereerd door de dubbele functie van het diafragma van ademhaling en ondersteuning van de houding. Kolar et al (7) (8) en vele anderen (zie referenties voor “Core stability van binnen naar buiten”) hebben aangetoond dat het diafragma een belangrijke spier is voor posturale stabilisatie, en ook dat het onder vrijwillige controle staat en zijn ademhalingsfunctie en posturale taken tegelijkertijd kan uitvoeren.

Het is nog niet zo lang geleden dat het diafragma bijna nooit zelfs maar werd genoemd in de discussies over core en core-stability training. Er zijn nog steeds veel “deskundigen” die advies geven over core-stabilisatie, maar het diafragma helemaal niet noemen. De laatste tijd wordt er wel vaker gesproken over de middenrifademhaling. Helaas wordt het vaak alleen toegevoegd aan oefenvoorschriften als laatste opmerking van “zorg ervoor dat u het middenrif blijft ademen tijdens het oefenen”.

Wat is middenrifademhaling?

U kunt niet voorkomen dat u uw middenrif gebruikt bij het ademen, zelfs als u dat probeert! Alle ademhaling wordt uitgevoerd door het middenrif of u wilt of niet, tenzij er een medische aandoening die u verhindert het te gebruiken. Het diafragma is verantwoordelijk voor ongeveer 80% van alle ademhalingsarbeid bij een normale ademhaling.

Diafragma

Het diafragma is een koepelvormige spier die de borst- en buikholte van elkaar scheidt. Het heeft een niet-contractiele centrale pees (arcuate) van waaruit spieren caudaal en naar buiten uitstralen om in te voegen in het binnenste aspect van de onderste ribbenkast. Het costale diafragma grijpt in op de processus xiphoideus en de binnenzijde van de 6 onderste ribben en het costale kraakbeen. De crurale vezels strekken zich uit van het ligament arcuate en grijpen in de lichamen en tussenwervelschijven van de bovenste lendenwervels. Het rechter crurale membraan grijpt in de wervels L 1-3, terwijl het linker alleen in de wervels L 1-2 grijpt. De aanhechtingszone (appositie) tussen het diafragma en de ribbenkast wordt de appositiezone (ZOA) genoemd en is van groot belang voor een goede werking van het diafragma. De appositiezone wordt gecontroleerd door de buikspieren en beïnvloedt de spanning van het diafragma. De doelmatigheid van het diafragma hangt grotendeels af van zijn positie en anatomische relatie met de onderste ribbenkast.

Zone of apposition (ZOA)

De zone van appositie vormt een substantieel maar variërend gebied van de ribbenkast. In ruststand maakt de menselijke ZOA ongeveer 30% uit van de totale oppervlakte van de binnenste ribbenkast (11). Het crurale deel van het diafragma verwijdert zich van de ribbenkast ter hoogte van de aanhechtingszone (10) (9) (12) tijdens de samentrekking van het diafragma, zodat het diafragma kan dalen tijdens de inspiratie. De appositiezone neemt tijdens rustige inspiratie met ongeveer 15 mm af, terwijl de koepel van het diafragma nagenoeg constant blijft in vorm en grootte. Bij maximale inademingscapaciteit van de longen is de ZOA bijna nul. De verkorting van de aanliggende spiervezels is hoofdzakelijk verantwoordelijk voor de axiale verplaatsing van het diafragma tijdens de inademing (2) (6). Een kleinere appositiezone leidt tot een verminderde inspiratoire werking van het diafragma op de ribbenkast (9).

Functie van het diafragma

Tijdens de inspiratie trekt het diafragma samen en beweegt het zich caudaal naar beneden als een zuiger in de buikholte, waardoor een negatieve druk in de borstholte ontstaat die lucht in de longen dwingt en tegelijkertijd de intra-abdominale druk verhoogt.

Het middenrif is onze primaire ademhalingsspier en toch zijn veel mensen zich er nauwelijks van bewust hoe ze deze op de juiste manier moeten activeren. Een slecht functionerend ademhalingspatroon is een veel voorkomende factor die bijdraagt aan lage rugpijnklachten, en het is zelfs vaak een sterkere voorspeller van lage rugpijn dan andere vastgestelde risicofactoren (15).

Is een goede middenrifademhaling hetzelfde als buikademhaling?

Diafragma-ademhaling wordt vaak aangeduid als buikademhaling, maar dat is niet juist. Wanneer het middenrif samentrekt en afdaalt in de buikholte, neemt de intra-abdominale druk toe en zal de buikwand uitzetten. Bij een efficiënte diafragma ademhaling moet de uitzetting van de buikwand driedimensionaal zijn met een lichte uitzetting in alle richtingen. De buikwand moet de werking van het diafragma tegenwerken met een excentrische contractie van alle buikspieren. De tegenwerkende werking van de buikwand is zeer belangrijk voor het controleren van de lengte-spanningsverhouding van de middenrifspier. Elke skeletspier, met inbegrip van het diafragma, heeft een lengte-spanningsverhouding waarbij een verminderde lengte (contractie) de kracht van de contractie vermindert. De tegengestelde krachten die door de buikspieren bij hun excentrische contractie worden opgewekt, houden de aanhechtingszone en de koepelvorm van het diafragma in stand, en vergemakkelijken daardoor de toegenomen kracht van het diafragma. Buikademhaling zet alleen de buik naar voren uit, wat geen weerstand biedt aan de beweging van het diafragma en daardoor het vermogen van het diafragma om efficiënt samen te trekken juist vermindert.

Eigenlijke diafragma ademhaling

Eigenlijke diafragma ademhaling zet de onderste ribben naar buiten uit in een voornamelijk laterale richting. Het costale deel van het diafragma (ZOA) zet bij contractie zowel de onderste ribbenkast als de buikwand uit (het crurale deel verplaatst alleen de buik naar voren met zijn naar voren gerichte contractie als gevolg van zijn aanhechtingen aan de lumbale wervelkolom). De aanhechting van het diafragma aan de binnenzijde van de ribbenkast maakt transmissie van intra-abdominale druk op de ribbenkast mogelijk, hetgeen een mechanisme verschaft waarbij de diafragmatische contractie de ribbenkast naar buiten drijft tijdens inspiratie (16) (11). Daar komt nog bij dat het diafragma een directe hefbeweging naar buiten (externe rotatie) op de ribben uitoefent bij zijn aanhechtingen aan de ribbenkast.

Tekenen van een juiste diafragma ademhaling

Er moet een uitzetting van de onderste ribbenkast zijn zonder enige craniale beweging van de borstkas, vergezeld van een gesynchroniseerde activiteit van de gehele buikwand die iets uitzet terwijl de IAP wordt beheerst door een excentrische contractie.

Dysfunctionele ademhalingspatronen

Fysieke en psychologische oorzaken van ademhalingsstoornissen kunnen moeilijk te scheiden zijn, en een disfunctionele ademhaling kan daarom niet eenvoudig worden gedefinieerd. Of de oorzaak nu posturale, ontwikkelings-, medische of emotionele oorzaken heeft, de presentatie is altijd zeer vergelijkbaar. Ademhalingspatronen die als disfunctioneel worden beschouwd zijn onder andere een ademhaling over de borst met verminderde of afwezige laterale expansie van de onderste ribbenkast, met een neiging tot asynchrone en paradoxale ademhaling. Bij de paradoxale ademhaling wordt de buik naar binnen getrokken en wordt de onderste ribbenkast tijdens de inspiratie eerder smaller dan wijder (13). Paradoxale beweging van het diafragma is geëvalueerd met behulp van MRI tijdens diepe ademhaling, die een opwaartse beweging van het costale deel van het diafragma liet zien wanneer het crurale deel naar beneden bewoog tijdens inspiratie, en de tegenovergestelde relatie tijdens uitademing.

Posturale verschijnselen van een gestoorde ademhaling:

De borstkas

De ribbenkast is vaak stijf en wordt in een verhoogde positie gehouden, waardoor de ribben uitwendig roteren en de costale diafragmavezels van hun normale koepelvormige positie naar een meer rechte en verticale positie worden getrokken. Deze positie vermindert de zone van aanhechting en daardoor de samentrekking van het diafragma. Spontane flaring van de onderste ribben wordt vaak waargenomen.

Accessoire ademhalingsspieren

Musculen zoals scalenes, SCM, bovenste trapezius en Pectoralis zijn vaak hypertonisch en overontwikkeld door de toegenomen verticale beweging van de ribbenkast en de elevatie van de schouders tijdens de inspiratie. De thoracolumbale strekspieren zijn hypertonisch in een poging de wervelkolom te stabiliseren bij gebrek aan een goede stabilisatie van de kern. Bij elke ademhaling worden de schouders opgetild en de rug gestrekt. Een slechte ademhaling is een veel voorkomende oorzaak van stijfheid en pijn in rug en nek.

Binnenwand

Een onevenwichtige activatie van de buikwand met verminderde spiertonus in de externe en interne oblique spieren en de transversus abdominis komt vaak voor. Er is gewoonlijk hypertoniciteit van de rectus abdominis, vooral in de bovenste delen. Een typisch teken van een gestoorde ademhaling is dan ook een duidelijke verhoging van de rectus abdominis en concave holtes aan de onderste laterale buikwand in rugligging. Zowel fasische als tonische gesynchroniseerde contracties van de buikwand ondersteunen de functie van het diafragma tijdens de ademhaling.

zwakke buikspieren: Zwakke buikspieren belemmeren de functie van het diafragma. Als de buikwand geen weerstand biedt tegen de samentrekking van het diafragma, zou deze zich alleen naar beneden verplaatsen zonder duidelijke toename van het IAP. De weerstand tegen de contractie van het diafragma die door de buikspieren wordt geboden, houdt de belangrijke zone van appositie en koepelvorm van het diafragma in stand.

Hypertonische buikspieren: Als de buik te stevig wordt vastgehouden door de buikspieren kan de centrale pees niet naar beneden. In plaats daarvan, als het diafragma samentrekt, trekt het craniaal aan de onderste ribbenkast waardoor de ribben omhoog komen en uitzetten. Als de ribben volledig op hun plaats worden gehouden door een sterke samentrekking van de buikspieren, zal de ademhaling volledig worden uitgevoerd met de bovenste en middelste borstkas. Abdominale uitholling en een te rigide bracing van de buikspieren zijn dus contraproductief voor een ideale diafragma activering.

Een ideale buikactiviteit houdt de vorm en de druk van de buikholte voldoende in stand om de werking van het diafragma op de onderste ribben expansiever te maken. De vereiste intra-abdominale druk wordt gecreëerd en gehandhaafd door de gesynchroniseerde activiteit tussen het diafragma, de bekkenbodem en de buikwand. De excentrische contractie van de buikwand tijdens de inademing speelt een cruciale rol bij het handhaven van de aanhechtingszone en de lengte/spanning-verhouding tussen het diafragma en de buikspieren, en bij het creëren van stabiliteit en steun voor de romp. Tijdens de uitademing vergroot de contractie van de buikspieren de lengte en de koepelvorm van het diafragma, waardoor een effectieve contractie tijdens de inademing mogelijk wordt

Bij het sporten worden de spieren van de buikwand tijdens de late uitademing vaak sterk aangespannen om lucht uit de longen te persen. Deze geforceerde uitademing verlengt de diafragmavezels voorafgaand aan de volgende inademingscontractie en het diafragma is daardoor in staat meer spanning te genereren waardoor het inademingsvolume toeneemt.

Oorzaken van disfunctionele ademhalingspatronen

Ontwikkelingsstoornissen: niet-ideale ontwikkeling tijdens het eerste levensjaar beïnvloedt het stabilisatiesysteem en resulteert vaak in houdingsveranderingen. Tekenen van ontwikkelingsafwijkingen die de ademhaling beïnvloeden kunnen zijn: een korte stijve borstkas (baby-chest), uitwaaiering van de onderste ribben door onvoldoende activering van de schuine buikketens, en een vooruitstekende zwakke buikwand waarbij vaak een diastase van de buikwand aanwezig is. De hoge borstpositie en de zwakte van de buikwand en verminderen de efficiëntie van het diafragma aanzienlijk. Medisch: Het eindexpiratoire volume van de longen heeft een grote invloed op de kracht van de samentrekking van het diafragma en het effect daarvan op de ribbenkast. Aandoeningen zoals chronisch obstructieve longziekte (COPD), emfyseem en astma worden vaak in verband gebracht met hyperinflatie van de longen, waarbij lucht in de longen vast komt te zitten. Hyperinflatie resulteert in een verkort diafragma met verminderde koepelwelving en een vermindering van de ZOA (3). Studies hebben aangetoond dat veranderingen in de afmetingen van het diafragma als gevolg van chronische hyperinflatie zich bijna uitsluitend voordoen in de appositiezone. De verkorting van het diafragma vermindert de kracht en efficiëntie ervan. De vezels van het diafragma die aan de onderste ribbenkast hechten, komen in een transversale oriëntatie terecht (laag plat diafragma) in plaats van verticaal, en de onderste ribben verschuiven van hun normale schuine positie naar een meer horizontale richting. Wanneer het diafragma in dergelijke omstandigheden samentrekt, is het niet in staat de onderste ribbenkast op te tillen en te verbreden, en in plaats daarvan worden de onderste laterale ribben tijdens de inademing naar binnen getrokken (Hoover’s teken (5)). Hodges et al. (4) toonden aan dat tijdens ademhalingsziekten de coördinerende functie tussen het diafragma en de transversus abdominis verminderd is. Ook hartaandoeningen hebben vaak invloed op het ademhalingspatroon. Emotioneel: Psychologische en emotionele toestanden veranderen vaak de ademhalingscontrole. Fluoroscopisch onderzoek toont aan dat in situaties van spanning en emotionele stress het diafragma tekenen van hypertoniciteit vertoont door afgevlakt en onbeweeglijk te worden. Een gestoorde ademhaling blijkt voor te komen bij 11% van de normale bevolking, bij 30% van de astmapatiënten en bij 83% van de mensen die lijden aan angst (1). Een verhoogde ademhalingsbehoefte verandert het ademhalingspatroon en vermindert vaak het vermogen van de ademhalingsspieren om hun houdingsfunctie uit te oefenen (4).

Extra voordelen van een juiste middenrifademhaling

Zoals eerder vermeld, stelt een juiste middenrifademhaling het middenrif in staat zijn ademhalingsfunctie uit te voeren en tegelijkertijd de wervelkolom te stabiliseren door een verhoogde intra-abdominale druk (kern). Een goed gesynchroniseerde middenrifademhaling verbetert ook de ventilatie van de longen door het inademingsvolume te vergroten, waardoor het zuurstofgehalte van het bloed toeneemt omdat de onderste lobben meer uitzetten en het grootste deel van het bloed dat naar de longen wordt gestuurd naar de onderste delen gaat. Er is een mechanisch effect op de organen in de buikholte wanneer zij tijdens de diafragmatische inademing naar beneden worden geduwd – Een disfunctionele ademhaling over de borst is oppervlakkig en zet voornamelijk het bovenste deel van de longen uit. De houding verbetert wanneer de lendenwervelkolom goed wordt ondersteund door een voldoende IAP en er geen hulpspieren (nek, borst en rug) worden gerekruteerd zoals in de disfunctionele ademhalingspatronen.

Samenvatting

De sleutel tot kernstabilisatie is het maximaliseren van de efficiëntie van het diafragma bij het tegelijkertijd uitvoeren van ademhalingsactiviteit en houdingstaken. Kolar (7) (8) toonde aan dat het diafragma verder naar beneden drukt in de buikholte tijdens een posturale taak dan tijdens een ademhalingscyclus. Wanneer de posturale taken zwaarder worden is de uitademingsstand van het diafragma lager dan tijdens de getijdeademhaling. In het kort betekent dit dat het diafragma vrijwillig naar beneden kan worden geduwd om de Intra-Abdominale Druk (IAP) te verhogen, en stabiliserende steun te bieden aan de lumbale wervelkolom. De sleutel tot echte stabilisatie van de kern is het handhaven van de verhoogde IAP tijdens het doorlopen van normale ademhalingscycli. Dit wordt bereikt door de gesynchroniseerde activiteit tussen het diafragma, de bekkenbodem en de gehele buikwand. Het diafragma voert dan zijn ademhalingsfunctie uit in een lagere positie om een hogere IAP mogelijk te maken. De buikwand biedt weerstand tegen de actie van het diafragma. Wanneer het diafragma samentrekt tijdens de inspiratie, houdt de buikwand het hoge IAP in stand door een tegengestelde en licht excentrische contractie, en tijdens de uitademing zijn de acties omgekeerd en trekken de buikspieren geconcentreerd samen om de verminderde druk als gevolg van de excentrische opwaartse beweging van het diafragma te compenseren (14). De tegengestelde activering van de buikwand verhoogt de efficiëntie van de contractie van het diafragma door ervoor te zorgen dat de optimale lengte en koepelvorm van het diafragma worden gehandhaafd. De positie van de borstkas en het effect daarvan op de appositiezone is van cruciaal belang voor een goede diafragma-activatie.

Kernstabilisatie begint met een goede werking van het diafragma!

1. Courtney R. The function of breathing and its dysfunctions and their relationship to breathing therapy. Int J of Osteo Med. 2009;12:78-85
2. DeTroyer A, Estenne M. Functionele anatomie van de ademhalingsspieren. Clin Chest Med. 1988;9:2
3. Finucane K, Panizza J, Singh B. Efficiëntie van het normale menselijke diafragma bij hyperinflatie. J Appl Physiol. 2005;99:1402-11
4. Hodges PW, Heijnen I, Gandevia SC. Postural activity of the diaphragm is reduced in humans when respiratory demands increases. J Physiol 2001;537(3):999-1008
5. Hoover CF. The diagnostic significance of inspiratory movements of the costal margin. J Am Clin Sci 1920: 633-46
6. Hruska RJ. Management van bekken-thoracale invloeden op temporomandibulaire disfunctie. Ortho Phys Ther Clin North Am 2002;11:2
7. 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 synchronized with Spirometry. 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, Dynamic changes in the zone of apposition and diaphragm length during maximal respiratory efforts. Thorax 1994;49:634-38
11. Mead J. Functional significance of the area of apposition of diaphragm to rib cage. Am Rev Respir. Dis. Suppl. 1979;119: 31-32
12. Mead J and Loring SH. Analysis of volume displacement and length changes of the diaphragm during breathing. J Appl. Physiol. 1982;53:750-55
13. Prys-Picard C, Kellet F et al. Respiratory inductance plethysmography for the diagnosis of dysfunctional breathing in patients with severe asthma. J of Aller & clin Immu 2004; 113:270
14. Richardson C, Hodges P, Hides J. Therapeutic exercise for lumbopelvic stabilization New York Churchill Livingstone 2004.
15. Smith MD, Russell A, Hodges PW. Disorders of breathing and continence have a stronger association with back pain than obesity and physical activity. Aust J Physioth 2006;52:11-16
16. Urmey WF, De Troyer A, Kelly KB, Loring SH. Pleural pressure increases during inspiration in the zone of apposition of diaphragm to rib cage. J Appl Physiol 1988;65(5):2207-2212