1 Mişcările cutiei toracice

Mişcările cutiei toracice asigură pătrunderea şi ieşirea aerului din plămân atât în condiţii obişnuite de repaus sau efort fizic minim, cât şi în condiţii de inspir sau expir forţat, ca urmare a expansiunii şi retracţiei toraco-pulmonare realizate de contracţia şi relaxarea muşchilor respiratori.
Forţa motrice a inspirului o constituie contracţia următorilor muşchi inspiratori: intercostali externi, diafragm, supracostali, pectorali, scaleni, stenocleidomastoidian, mare dinţat. Forţa maximă dezvoltată de către aceştia este de până la 10 kg/cm, cu scurtarea până la 50% a fibrei musculare.
Gradarea forţei de contracţie se poate obţine prin variaţia numărului de unităţi motorii, într-o mai mică măsură, şi prin variaţii ale frecvenţei de contracţie.
Măsurarea activităţii electrice din muşchii inspiratori a arătat că aceasta este dependentă atât de numărul de fibre musculare activate, cât şi de frecvenţa de excitaţie, constatându-se că, pentru o anumită forţă pe care o dezvoltă muşchiul, activitatea electrică creşte liniar cu viteza de scurtare.
În ventilaţia de repaus intervine contracţia muşchilor intercostali externi şi diafragm, determinând creşterea de volum a cutiei toracice prin mărirea diametrelor acesteia.
Diametrul antero-posterior se măreşte datorită orizontalizării coastelor (de la a II-a, până la a VI-a) şi mişcărilor de la nivelul articulaţiei primei coaste cu sternul.
Prima pereche de coaste se articulează anterior cu sternul (prin articulaţia manubrio-sternală) şi posterior cu coloana vertebrală, alcătuind operculul toracic, în inspir, manubriul sternal este împins în sus şi înainte, luând o poziţie de 1° până la 16° faţă de orizontală. Această mişcare măreşte diametrul antero-posterior al jumătăţii superioare a toracelui si antrenează expansionarea porţiunii anterioare a vârfului pulmonar. Amplitudinea mişcării este redusă în timpul respiraţiilor de repaus şi prezintă variaţii individuale în legătură cu profunzimea respiraţiei. Anchiloza care se poate instala la nivelul acestei articulaţii poate explica eventualele afecţiuni prin hipoventilaţia zonei.
Contracţia muşchilor intercostali externi imprimă coastelor a II-a — a VI-a o mişcare de rotaţie şi orizontalizare în jurul unui ax paralel cu gâtul lor.
Faptul că fiecare coastă este mai lungă şi cu o direcţie mai oblică decât cea superioară explică de ce sternul, executând o mişcare din articulaţia manubrio-sternală, este împins înainte, mărind diametrul antero-posterior al cutiei toracice.
Contracţia muşchilor intercostali externi antrenează în mod obligatoriu ridicarea coastelor, deoarece contracţia concomitentă a muşchilor scaleni face din prima coastă un punct superior fix. Dispoziţia oblic în jos şi înainte a fibrelor intercostalilor externi uşurează, de asemenea, mişcarea de ridicare a coastelor.
Diametrul transversal al cutiei toracice se măreşte datorită unei mişcări de rotaţie care are loc atât la nivelul coastelor a II-a - a VII-a, cât şi al coastelor de la a VII-a la a X-a.
Porţiunea medie a coastelor a II-a - a VI-a, fiind mai ridicată faţă de capete, favorizează creşterea diametrului transversal prin rotirea în jurul unui ax oblic antero-posterior.
Mişcarea de rotaţie pe care o efectuează coastele de la a VlI-a Ia a X-a se face în jurul unui ax care anterior străbate linia mediană, iar posterior gâturile coastelor, lărgind astfel unghiul realizat de coaste cu coloana vertebrală şi mărind diametrul transvers al porţiunii inferioare a toracelui.
Creşterea idametrului vertical, cranio-caudal, este consecinţa alungirii exclusiv în jos a cavităţii toracice, care rezultă din coborârea plan-şeului format de muşchiul diafragm. Acest muşchi este considerat principalul muşchi inspirator, deoarece, prin acţiunea sa, asigură vehicularea unei cote importante din volumele respiratorii (60% din cantitatea de aer ventilat într-o respiraţie profundă).
Diafragmul este alcătuit dintr-o porţiune centrală tendinoasă şi din ţesut muscular dispus circumferenţial. Are formă de hemisferă (cu diametrul egal cu 20 cm), cu bolta orientată spre cavitatea toracică, cu o suprafaţă de aproximativ 270 cm2.
Funcţional i se disting două porţiuni: costo-sternală şi lombară (crurală). În timpul inspirului, porţiunea costo-sternală are o mişcare în jos şi înainte, coborând viscerele abdominale şi determinând creşterea capacităţii părţii inferioare a toracelui. Rezistenţa opusă de muşchii abdominali la întinderea peretelui limitează mişcarea viscerelor abdominale în jos, iar contracţia în continuare a diafragmului va avea ca urmare ridicarea coastelor inferioare şi împingerea înainte a sternului. Porţiunea lombară acţionează numai pentru mărirea diametrului vertical al toracelui.
În cursul unei respiraţii normale, nivelul diafragmului variază cu 1,2—1,5 cm, dar cursa sa poate să depăşească 10 cm în respiraţiile ample.
Considerând că toate zonele diafragmului coboară în mod egal în timpul unui inspir, s-a evaluat că la o deplasare de l cm a diafragmului, capacitatea toracică creşte cu aproape 270 cm3, antrenând spre plămân un volum egal de aer.
Forma hemisferică a diafragmului a permis calcularea prin legea Laplace a tensiunii dezvoltate de muşchi: 0,5 kg/cm. Ştiind care este forţa maximă exercitată de muşchii striaţi (10 kg/cm), rezultă că o coborâre de 0,5 mm a muşchiului este suficientă pentru a echilibra presiunea transdiafragmatică.
Poziţia diafragmului sub forma unui plan care separă cavităţi cu regimuri presionale uşor influenţabile, structura sa funcţională şi relaţiile de vecinătate sunt factori care pot uşor modifica poziţia medie a muşchiului şi amplitudinea excursiilor, cu consecinţe importante asupra eficienţei ventilaţiei.
Dispoziţia în boltă a diafragmului este favorizată de clinostatism, de presiunea viscerelor abdominale creată prin contracţia muşchilor abdominali şi de tracţiunea exercitată de presiunea intratoracică, care este mai mică decât cea atmosferică. Atunci când este paralizat, se deplasează mult în sus, deoarece urmează pasiv depresiunea presională intratoracică (mişcare paradoxală).
Poziţia ortostatică, în special dacă musculatura abdominală este relaxată, tracţionează în jos diafragmul, dar împiedică sau îngreuiază ascensiunea. Această situaţie devine patologic accentuată la persoanele cu musculatura abdominală slaba şi/sau cu ptoză viscerală.
Ventilaţia forţată presupune o serie de modificări. Pe de o parte, în inspirul profund coloana vertebrală nu mai constituie punct fix. Aceasta va efectua o mişcare de extensie accentuând orizontalizarea coastelor şi, prin creşterea suplimentară a volumului toracic, va permite antrenarea unei cantităţi suplimentare de aer. Pe de altă parte, sunt cointeresaţi şi alţi muşchi, în afară de intercostalii externi si diafragm. Muşchii inspiratori accesori sunt consideraţi: muşchii pectorali, marele dinţat, sterno-cleidomastoidianul, trapezul, scalenul, micul dinţat posterior, micul dinţat superior.

1 Încetarea stimulării muşchilor respiratori este urmată de revenirea, la dimensiunile anterioare inspiraţiei, a tuturor elementelor elastice ale sistemului toraco-pulmonar. Ca urmare, presiunea din interiorul sistemului capătă o valoare superioară celei atmosferice, conducând aerul din interior spre exterior. Expiraţia de repaus apare astfel ca o mişcare pasivă.
Expulzarea forţată a aerului din plămâni presupune, pe de o parte, participarea suplimentară  a unor structuri  (contracţia muşchilor:  abdominali, pătratul lombar, intercostali interni, micul dinţat posterior, micul dinţat inferior, triunghiularul sternului) iar, pe de altă parte, modificarea comportamentului unor  structuri implicate anterior (coloana vertebrală execută  o  mişcare  de flexie, proporţională cu profunzimea expiraţiei). Ultimele  două  perechi  de  coaste  servesc  ca  punct  de inserţie pentru muşchii abdominali şi, astfel, se va micşora diametrul antero-posterior. Ascensiunea suplimentară a diafragmului se datoreşte, pe de o parte, „aspiraţiei"  create prin presiunea subatmosferică din torace, iar, pe dealtă parte, faptului că viscerele abdominale sunt împinse în sus prin contracţia muşchilor abdominali
Modificarea dimensiunilor cutiei toracice este urmată de modificări în acelaşi sens ale ţesutului pulmonar. Acest fenomen, esenţial pentru desfăşurarea normală a ventilaţiei, se datoreşte prezenţei între foiţele seroasei pleurale a unei cantităţi minime şi permanent reîmprospătate de lichid pleural. Împărţirea plămânului în lobi face ca tracţiunea exercitată asupra parencnimului să fie relativ uniformă. Diferenţele care apar între diferite zone se datoresc fie plămânului, fie cuştii toracice.
Porţiunea superioară a toracelui îşi creşte mai mult capacitatea comparativ cu partea inferioară. Faptul că poziţia coloanei vertebrale rămâne relativ fixă are ca urmare expansionarea părţii anterioare. Expansiunea inegală face posibilă distingerea următoarelor zone:
•    zonă neexpansibilă, situată în jurul nilului;
•    zonă de distensibilitate maximă, cu o grosime de aproximativ 3 cm, situată imediat subpleural;
•    zonă intermediară, în care distensibilitatea este mai mare în sectorul dinspre periferie faţă de cel orientat central.
Aşa cum s-a arătat, cutia toracică nu se destinde uniform, iar efectele creşterii sale de volum se exercită în principal asupra ţesutului pulmonar care vine în contact cu părţile mobile. Se poate spune că aceste zone sunt direct expansionate.
Porţiunile din plămân care vin în contact cu porţiuni mai puţin mobile sau statice ale toracelui vor suferi o expansiune indirectă, în sensul că vor fi destinse numai prin deplasarea altor zone pulmonare. Aceste zone sunt: faţa posterioară a vârfului pulmonar, feţele posterioare ale plămânilor şi suprafeţelor pulmonare mediastinale.
Expansiunea ţesutului pulmonar este ajutată de alungirea arborelui bronşic si de faptul că în timpul inspirului hilul face o mişcare cu direcţie anterioară, inferioară şi externă. Pe de altă parte, reţeaua elastică din vase şi sistemele de canale ale arborelui bronşic constituie un sistem elastic continuu, care face ca fiecare element să fie legat de structurile vecine, în aşa fel încât tensiunile dezvoltate într-un anumit punct să fie transmise tuturor părţilor componente ale sistemului.
Elasticitatea ţesutului pulmonar depinde atât de forţa vâsco-elastică pulmonară, cât şi de prezenţa surfactantului pulmonar ca factor de reducere a tensiunii superficiale a peliculei lichidiene alveolare şi de evitare a tendinţei de colabare a plămânului. La acestea se adaugă extensibilitatea sau complianţa toraco-pulmonară, ca variaţie de volum determinată de variaţiile presiunii intraalveolare. În condiţii normale, creşterea cu 1 cm3 a presiunii alveolare determină o creştere a volumului pulmonar cu 0,22 litri. Aceeaşi creşterea a presiunii alveolare realizează o variaţie de volum toracic doar de 0,13 litri, datorită rezistenţei mai mari a cuştii toracice.
Rolul determinant în realizarea variaţiilor de volum pulmonare produse de expansiunea şi retracţia cuştii toracice revine însă variaţiilor de presiune negativă, subatmosferică, de la nivelul spaţiului virtual pleural.

BIBLIOGRAFIE

1.    HARRISON’s – „Principles and Practice of Internal Medicine”, 15th Edition (2001);
2.    I. HAULICĂ – „Fiziologia Umană”, ediţia a II-a, Ed. Medicală”, 2002.