FISIOLOGIA e ANATOMIA DELLA RESPIRAZIONE
Si distinguono due tipi di respirazione, quella cellulare e quella esterna:
respirazione cellulare, in cui l’ossigeno che giunge alla cellula permette il lavoro di degradazione dei substrati energetici (glucidi, lipidi, e aminoacidi) necessario alla fosforilazione dell’ATP e quindi alla produzione di energia;
respirazione esterna, detta anche ventilazione, in cui vengono promossi i processi che permettono all’organismo di introdurre l’aria dalla quale verrà estratto l’ossigeno, poi diffuso nel flusso sanguigno e alla quale sarà ceduta l’anidride carbonica da rilasciare all’esterno come prodotto di scarto; le fasi che la contraddistinguono sono l’inspirazione, nella quale per effetto dell’espansione della cassa toracica ad opera dei muscoli inspiratori e della depressione conseguente, si determina il movimento dell’aria dall’esterno verso l’interno e l’espirazione, in cui, per effetto del ritorno elastico dei tessuti dei polmoni, degli alveoli in particolare modo perché ricchi di fibre elastiche, dei componenti della cassa toracica e grazie alla depressione intra-pleurica(-3/4 mm di hg per 2 ml di liquido) e alla tensione superficiale del liquido ivi contenuto, si determina il movimento dell’aria dall’interno all’esterno. La respirazione garantisce un livello costante del ph sanguigno (7.35-7.45) attraverso lo scambio di gas tra alveoli e capillari, tale scambio è reso possibile da una differenza di pressione tra i diversi ambienti gassosi: la pressione di ossigeno nel sangue arterioso è di norma 100 mm di mercurio: quando inferiore a 60 mm di hg determina quella che viene definita ipossia; la pressione di anidride carbonica invece, in condizioni normali, è pari a 40 mm di hg definendo, quando superiore ai 49 mm di hg, la condizione detta ipercapnia . Nel sangue venoso invece i valori sono rispettivamente: 40 mm di hg per l’ossigeno e 45 mm di hg per l’anidride carbonica.
Il rapporto pressorio tra questi gas è alla base del controllo della respirazione (frequenza e profondità), infatti, attraverso i chemocettori bulbari, carotidei e aortici supportati dalle vie sensoriali afferenti della cassa toracica, viene determinato il giusto equilibrio nella stimolazione e quindi l’intervento dei muscoli espiratori e inspiratori.
Partendo dall’alto l’apparato respiratorio è formato da: cavità nasali, bocca, laringe e faringe a costituire le VIE AEREE SUPERIORI; quindi, trachea, bronchi primari e secondari, bronchioli, bronchioli terminali a costituire le VIE AEREE INFERIORI all’interno di quella che viene detta ZONA DI CONDUZIONE; per finire bronchioli respiratori e alveoli sempre all’interno delle vie aeree inferiori, a definire la cosiddetta ZONA RESPIRATORIA. L’insieme di vie aeree superiori e zona di conduzione definiscono invece quella che è denominato SPAZIO MORTO ossia quella parte dell’apparato che non partecipa allo scambio dei gas (anche per causa di alveoli non funzionali) ma solo al loro trasferimento garantendo comunque 3 funzioni importanti: filtraggio attraverso la secrezione ed espulsione del fluido mucoso, riscaldamento dell’aria a 37°, umidificazione fino al 100% per la riduzione dei livelli di ossigeno e il mantenimento dell’idratazione tissutale.
Possiamo ancora definire:
IL VOLUME CORRENTE: la quantità d’aria trasferita dall’esterno all’interno per ogni atto respiratorio (inspirazione ed espirazione)
IL VOLUME DI VENTILAZIONE ALVEOLARE: ossia la differenza tra il volume corrente e il volume definito dallo spazio morto: i poche parole il volume di aria che partecipa effettivamente allo scambio di gas
VOLUME RESIDUO: la quantità di aria che rimane all’interno dei polmoni dopo una espirazione massima.
VOLUME DI RISERVA ESPIRATORIA: volume d’aria introdotto con una massima espirazione
VOLUME DI RISERVA INSPIRATORIA: volume d’aria introdotto con una massima inspirazione
CAPACITA’ VITALE: da non confondere con il volume corrente in quanto definisce la quantità di aria che entra ed esce dai polmoni in condizioni di massimo impegno, cioè come somma di volume di riserva inspiratorio e volume di riserva espiratorio.
CAPACITA’ FUNZIONALE RESIDUA: somma di volume residuo e volume di riserva espiratoria
EUPNEA: respirazione fisiologica a riposo (12/16 atti al minuto nell’adulto)
IPERPNEA: volumi respiratori maggiorati
TACHIPNEA: frequenza respiratoria maggiorata (>20 atti al min. nell’adulto)
BRADIPNEA: frequenza respiratoria ridotta (<12 atti al min. nell’adulto)
IPERVENTILAZIONE: aumento di frequenza e volumi respiratori tali da indurre un decadimento della quantità di anidride carbonica nel sangue e quindi elevazione dell’ossigeno
IPOVENTILAZIONE: riduzione di frequenza e volumi respiratori tali da indurre un’elevazione del quantitativo di anidride carbonica nel sangue con una riduzione dell’ossigeno
APNEA: temporanea sospensione dei movimenti respiratori e quindi della ventilazione (anomalo quando non determinato volontariamente per tempi superiori ai 15”)
DISPNEA: difficoltà respiratoria temporanea o cronica
POLIPNEA: aumento della frequenza e della profondità respiratoria, fisiologica per assecondare incrementi di richiesta di ossigeno.
Nel contesto puramente anatomico, l’insieme dei numerosi muscoli respiratori, la loro funzione e la loro posizione rispetto alla cassa toracica, ci permetteranno di capire quanto la respirazione possa incidere sulla postura, sul movimento piuttosto che sulla stabilizzazione del rachide e quindi sulla capacità di portare a termine in modo efficace gran parte degli esercizi.
Perché la respirazione concorra nel favorire e supportare i movimenti del corpo è importante considerarla quindi con un approccio anatomico che va oltre la classificazione di toracica e diaframmatica, approfondendo la collocazione e la doppia funzione (respiratoria e motoria) dei muscoli che partecipano ai movimenti della cassa toracica.
In generale riferendoci alla sola funzione respiratoria possiamo individuare due tipologie di muscoli, inspiratori ed espiratori.
INSPIRATORI
- diaframma è il principale muscolo respiratorio, si trova nella cavità inferiore della cassa toracica e in quanto al suo rapporto con essa il movimento conseguente alla sua contrazione determina principalmente l’espansione verticale dei polmoni (verso le viscere).
- intercostali esterni
- dentato posteriore superiore
- elevatore della scapola
- gran dentato o dentato anteriore
- gran dorsale
- gran pettorale
- ileocostale del collo
- piccolo pettorale
- scaleno anteriore, medio e superiore
- sternocleidomastoideo
- succlavio
- trapezio
- elevatori delle costole
ESPIRATORI
- dentato posteriore inferiore
- obliquo esterno
- obliquo interno
- quadrato dei lombi
- retto addominale
- trasverso addominale
- trasverso toracico o triangolo sternale
- intercostali interni
- intercostali profondi
- subcostali
E’ importante ribadire che questi muscoli (sarebbe utile approfondirne origini, inserzioni e funzioni) concorrono anche nel dare movimento al rachide e alle articolazioni scapolo-omerali quindi durante l’esecuzione degli esercizi vanno considerati in questa loro funzione.
BIOMECCANICA DELLA RESPIRAZIONE
In relazione alla biomeccanica, si usa distinguere 2 tipi di respirazione, quella diaframmatica, ventrale, detta anche addominale o normale e quella toracica che spesso a sua volta viene suddivisa tra alta, clavicolare o laterale, toracica, media o costale in funzione di quale movimento delle costole sia innescato. In realtà il diaframma essendo il principale muscolo respiratorio è sempre coinvolto (in condizioni normali al 70-80%), rimane da capire quali, quando e quanti altri muscoli intervengano in supporto al diaframma stesso.
In relazione all’elenco dei muscoli coinvolti nella respirazione, è facile poter identificare le diverse direzioni in cui vengono estesi i polmoni con conseguente ingresso più o meno elevato e diffuso dei volumi di gas.
RESPIRAZIONE PRESTAZIONE e SALUTE
Il nostro organismo si è evoluto anche grazie al principio di efficenza per il quale, durante lo svolgimento delle funzioni quotidiane, impegno e consumo devono essere necessari e sufficienti. Nell’ambito della funzione respiratoria i muscoli chiamati in causa saranno quindi in numero e impegno quanto più possibile ridotto, fino a quando un incremento della richiesta di ossigeno (ad esempio a seguito di esercizio fisico “intenso” o a ritmi elevati) non ne costringa un maggior reclutamento e impegno, conseguente ad un aumento della frequenza e della profondità respiratoria. In condizioni “normali” la respirazione diaframmatica può arrivare a completare un atto respiratorio con 6″ di espirazione e 4” di inspirazione per un totale di 10″ o più!
Il problema si presenta quando la cosiddetta respirazione toracica o forzata è presente in modo continuativo e senza ragione, costringendo muscoli pensati per dare supporto temporaneo, a lavorare senza sosta.
Inoltre dato che la cassa toracica svolge 3 funzioni importanti:
- garantisce protezione e contiene gli organi
- rappresenta il “telaio” su cui si ancorano i muscoli che ne permettono il movimento garantendo di conseguenza l’azione di espansione e “contrazione” dei polmoni (i polmoni reagiscono passivamente all’azione della gabbia toracica)
- svolge la funzione di supporto per spalle e testa interagendo con essi nei movimenti sinergici
è facile intuire che una disfunzione della dinamica respiratoria comporterà possibili problemi agli organi, sacrificati da una cassa toracica deformata dallo squilibrio muscolare, perturbazione degli schemi motori e dalla mobilità della cassa toracica stessa e quindi della colonna vertebrale, quindi sintomatologie conseguenti come lombalgie, cervicalgie, dolore alle spalle, ecc.
NASO – BOCCA
Salvo condizioni meccaniche avverse (congestioni nasali), necessità metaboliche (esercizio fisico ad alta intensità o in generale presenza di debito di ossigeno) o per particolari richieste/esercitazioni, il naso è sicuramente l’elemento preposto al passaggio dell’aria inspirata per almeno 2 importanti motivi:
- le strutture nasali filtrano, riscaldano e inumidiscono l’aria creando i presupposti per una diffusione ideale
- i seni paranasali contribuiscono al rilascio nell’aria inspirata di ossido nitrico (monossido di azoto), importante neuro-trasmettitore con effetto vasodilatatore, antivirale, antibatterico, fungicida quindi efficace non solo nel proteggere il nostro organismo dall’attacco dei patogeni ma anche utile a permettere una maggiore ossigenazione del sangue.
Da parte sua come già detto, l’ispirazione attraverso la bocca permette di compensare in modo più efficiente la carenza di ossigeno determinata dalle condizioni sopra citate mentre in fase espiratoria permette elevato relax di tutte le strutture coinvolte.
La qualità del nostro respiro, può inficiare in modo diretto sulla prestazione, esiste, infatti, un riflesso neuro-chimico che entra in gioco qualora la richiesta di ossigeno da parte della muscolatura scheletrica non possa essere completamente soddisfatta, causando una riduzione dell’ossigenazione periferica con una conseguente sensazione di stanchezza e dolore muscolari. Non solo, se la respirazione, per vari motivi (elevato impegno fisico, condizioni climatiche o ambientali estreme) dovesse essere costretta ad uno sviluppo parziale e concentrata sulle vie aeree superiori (respirazione toracica) determinerebbe l’utilizzo di volumi d’aria limitati e con ridotto contenuto di ossigeno, che si localizzano nelle parti anatomiche più alte del nostro apparato respiratorio, dove l’aria presente subisce una sorta di ristagno per il quale le è impossibile creare lo scambio ideale tra anidride carbonica ed ossigeno che normalmente avviene negli stadi più profondi dell’apparato stesso.
IL DIAFRAMMA “il burattinaio”
Anatomicamente il diaframma è inserito tra:
- Le prime 3 vertebre lombari
- le ultime 6 costole
- il centro frenico
- il processo xifoideo
In relazione alla sua posizione e anatomia interagisce in modo meccanico/miofasciale, superiormente, con la 12 vertebra toracica, i polmoni, il cuore, l’esofago, la vena cava, l’arteria aorta e inferiormente con visceri, psoas e quadrato dei lombi. È innervato dal nervo frenico, dal nervo ipoglosso e dal nervo vago. Essendo quest’ultimi di natura mista cioè in grado di inviare sia stimoli efferenti che afferenti, sulla base delle connessioni suddette e della sua funzione principale, la condizione del diaframma determina numerosi effetti.
RESPIRAZIONE DIAFRAMMATICA
È il più potente catalizzatore di relax. La respirazione ideale per questo scopo è quella diaframmatica (il cui consumo corrisponde al 5% dell’impegno metabolico) in cui risultano assenti movimenti toracici , se non delle costole più basse ed evidenti quelli addominali, i ritmi di inspirazione ed espirazione sono lunghi, lenti e delicati; le apnee, quando presenti, sono spontanee non vanno forzate e devono essere attuate senza occludere le vie aeree ma semplicemente fermando l’attività diaframmatica. L’esercizio deve portare ad un progressivo release del diaframma e ad un conseguente aumento della profondità degli atti respiratori (fino a 15 secondi e oltre per atto respiratorio) e delle apnee: l’espirazione con la relativa apnea arriva a durare anche più del doppio dell’inspirazione. Rimanete sempre disponibili a rompere i ritmi respiratori acquisiti in qualsiasi momento anche passando temporaneamente ad una inspirazione toracica, laddove il vostro corpo dovesse chiedervelo.
Per riassumere, la respirazione diaframmatica diversamente da quella toracica, è caratterizzata da:
- evidente espansione (Inspirazione) e contrazione (Espirazione) dei volumi dell’addome
- movimento toracico assente nella zona spalle e collo e percepibile alla parte inferiore della cassa toracica
- inspirazione nasale delicata, lenta e profonda come con l’intenzione di elevare al massimo la sensazione olfattiva
- espirazione possibilmente dalla bocca, non soffiando fuori ma lasciando uscire l’aria, in due possibili varianti:
- trattenuta, guidata, rallentata e filtrata dalla glottide, come con l’intenzione di appannare con delicatezza un vetro, fino ad esaurimento
- liberando l’aria in modo spontaneo come in un sospiro e colmando il tempo totale corrispondente all’espirazione 1 con qualche secondo (spontaneo) in apnea
I vantaggi conseguenti alla respirazione diaframmatica sono molteplici:
- limita i livelli di cortisolo (ormone dello stress)
- abbassa la frequenza cardiaca
- riduce la pressione sanguigna
- riduce gli effetti del disturbo da stress post traumatico (PTSD)
- interagisce con la postura migliorando la congruenza articolare e quindi il controllo motorio ed eventuali sintomi dolorosi
- riduce il rischio di infortuni
- riduce la frequenza respiratoria rendendo più efficiente l’organismo
- migliora la condizione di soggetti asmatici
- migliora la circolazione sanguigna e linfatica
- riduce e spesso risolve nell’immediato se idiopatici, i dolori lombari, toracici, cervicali e alle spalle
- riduce il sovraccarico viscerale migliorando la condizione degli organi con effetti positivi sulla digestione e altre funzioni importanti
- interagisce con fonazione e deglutizione
- eleva la soglia del dolore
sembra interferire positivamente anche nei casi di:
- malattia polmonare cronica ostruttiva
- apnee notturne
- insufficienza cardiaca
- fibromialgia
- gravidanza