Biomeccanica respiratoria
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Biomeccanica respiratoria

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Biomeccanica respiratoria

Dividiamo la dinamica respiratoria in due momenti. Denominiamo inspirazione, quando l'aria passa dall'ambiente esterno a quello interno ed espirazione, viceversa, quando l'aria passa dall'ambiente interno a quello esterno.

L'atto inspiratorio ed espiratorio è possibile grazie alla legge di Boyle (PxV=K). Per permettere l'inspirazione, è necessario che il polmone aumenti il proprio volume in modo da diminuire la pressione dei gas che contiene fino a portarla al di sotto di quella atmosferica, creando così una differenza di pressione tale che spinge l'aria dall'atmosfera (dove è più alta) al polmone (dove è più bassa). Nell'espirazione, invece, avviene l'esatto contrario.

La variazione di volume polmonare è resa possibile tramite la costituzione della gabbia toracica e della muscolatura che la compone. Le coste sono vincolate in avanti dallo sterno attraverso le articolazioni costo-sternali, e posteriormente dalla colonna vertebrale attraverso le articolazioni costo-vertebrali.

La variazione di volume da parte della gabbia toracica avviene per aumento delle tre dimensioni della stessa in altezza, lunghezza e larghezza. L'altezza avviene per contrazione del muscolo diaframma, che si abbassa, la larghezza avviene per rotazione esterna e innalzamento delle coste, e la lunghezza per sinergia tra l'innalzamento delle coste e le modificazioni vertebrali che aumentano la curva cifotica toracica.

Quest'atteggiamento della gabbia toracica è detto a "manico di secchio", poiché essa aumenta il suo volume innalzandosi e allungandosi verso l'esterno. La muscolatura preposta ad attuare questo meccanismo comprende gli intercostali esterni, gli scaleni, lo sternocleidomastoideo e il diaframma.

In un atto respiratorio normale (eupnoico), non forzato, soltanto l'inspirazione è un processo attivo, cioè a carico della muscolatura preposta ad aumentare i volumi, mentre l'espirazione è un momento passivo, avviene cioè per la capacità elastica dei polmoni a tornare allo stato iniziale per il rilascio della muscolatura.

In seguito specificheremo nel particolare la meccanica inspiratoria ed espiratoria, e i rapporti che questa ha con la postura antigravitaria. In questa fase risulta importante comprendere come il SNC organizzi questa dinamica, e come la integri per svolgerla insieme agli altri processi omeostatici.

Regolazione della dinamica respiratoria

Il controllo della respirazione è affidato a due tipi di meccanismi. Consideriamo il controllo nervoso, affidato al SNC, e il controllo chimico. Il controllo chimico della respirazione permette, attraverso ricettori specifici, di attivare o inibire i centri respiratori nervosi a secondo del fabbisogno di ossigeno nel nostro corpo.

Il SNC controlla la respirazione attraverso strutture sottocorticali (poste nel ponte e nel bulbo) che eccitano i motoneuroni spinali deputati ad attivare la muscolatura respiratoria. Come accennato in precedenza, possiamo dividere l'atto respiratorio in due modalità di funzionamento. Consideriamo la respirazione autoritmica e inconscia che chiameremo eupnoica come l'attività respiratoria che normalmente prende atto durante l'arco della giornata e che non è mai compromessa se non dal controllo volontario. Consideriamo, invece, la respirazione forzata come quel meccanismo che interviene sulla respirazione eupnoica in modo tale che volontariamente possiamo contrarre tutti i muscoli respiratori per attuare una respirazione profonda e completa.

Distinguendo la respirazione eupnoica e forzata, distinguiamo i muscoli che intervengono per espletarle:

Consideriamo la biomeccanica e la regolazione della respirazione eupnoica, poiché è quella che viene costantemente integrata con la formazione degli atteggiamenti posturali.

Consideriamo, alla luce di quanto detto, 4 strutture che coordinano la meccanica respiratoria nel SNC:

  • Centro inspiratorio: che funziona continuamente attivando la muscolatura inspiratoria eupnoica
  • Centro espiratorio: che interviene nella respirazione forzata
  • Centro apneustico: che eccita il centro inspiratorio
  • Centro pneumotassico: che inibisce l'attività del centro inspiratorio

L'attività autoritmica della respirazione è quindi dovuta alla particolare funzione del centro pneumotassico, che inibisce il centro respiratorio ogni volta che esso viene eccitato dal centro apneustico.