S I S T E M A   R E S P I R A T O R I O

La vibrazione delle corde vocali al passaggio dell'aria espirata è un risultato secondario dell'attività meccanica necessaria a favorire gli scambi gassosi tra gli alveoli polmonari e l'aria dell'atmosfera.
Ne deriva che la maggior parte delle leggi fisiologiche che regolano la fonazione sono le stesse che regolano la respirazione, imponendo che le condizioni ottimali per l'emissione del suono dipendano dalla correttezza dell'atto respiratorio.
In questa attività i polmoni hanno una funzione passiva, ma ci interessano ugualmente perché ad essi sono collegati i bronchi, a questi la trachea e ad essa, infine, la laringe. Di conseguenza ogni movimento del polmoni si riflette sulla laringe.
La parte attiva del lavoro respiratorio è svolta da due sistemi complementari:
- gabbia toracica e relativi muscoli
- blocco del visceri e relativi muscoli.
Il comportamento della gabbia toracica e dei muscoli che la comandano è assimilabile a quello del soffietto da camino (fig. 1 ); il blocco dei visceri, compreso fra la parete addominale e il diaframma, spinto alternatamente in senso verticale da questi muscoli ricorda il funzionamento di una siringa da iniezioni (fig. 2) (M. Uberti).

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Scheletro del tronco

Lo scheletro del tronco presenta una base ampia e rigida: il bacino.
Il bacino umano ha un contorno discontinuo: la parete posteriore, costituita dalle due ossa iliache e dall'osso sacro, è molto solida e chiude perfettamente la cavità viscerale; anteriormente, invece, la parete ossea presenta un'ampia e profonda incisura che va dalle due spine iliache fino alle due ossa pubiche saldate al centro dal la sinfisi pubica.
Possiamo considerare le spine iliache e la sinfisi pubica come "vertici" di una regione ossea a forma di triangolo, che offre margini di attacco validissimi ai muscoli addominali, assai importanti per la respirazione (fig. 3).
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Al di sopra dell'osso sacro, originato dalla fusione delle cinque vertebre sacrali, troviamo le cinque vertebre lombari, le più possenti e fra le più mobili di tutta la colonna. Esse formano un arco a convessità anteriore (lordosi) il cui raggio di curvatura dipende, fra l'altro, dalla validità dei muscoli che sostengono la regione lombare.
Tale lordosi è più accentuata nella donna che nell'uomo ed acquista molta importanza nell'emissione della voce poiché contribuisce a determinare la posizione del baricentro. La colonna vertebrale continua verso l'alto con le 12 vertebre toraciche, a cui sono collegate 12 paia di costole (fig. 4).
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Il tratto toracico della colonna presenta una curvatura a convessità posteriore (cifosi). Quando la cifosi è accentuata la forma della gabbia toracica ed i rapporti fra gli organi che contiene risultano alterati. Ciò provoca una limitazione respiratoria con conseguenze, quindi, anche sulla fonazione.
La parte terminale superiore della colonna è costituita dalle sette vertebre cervicali, che originano una curvatura a convessità anteriore a che sono molto articolate tra loro per offrire mobilità al capo.
Alle vertebre cervicali è come "appesa" la gabbia toracica tramite i muscoli scaleni, i trapezi superiori, gli sternocleidomastoidei, che determinano inoltre un atteggiamento del capo e indirettamente quello della laringe, influenzando il comportamento fonatorio.
Secondo alcuni autori la colonna vertebrale presenta anche tre curvature laterali, comunque pochissimo appariscenti: nel tratto lombare e cervicale la convessità è rivolta a sinistra, in zona toracica a destra.
Quando la scoliosi oltrepassa i limiti fisiologici, oltre ad arrecare i ben noti disturbi, determina una asimmetria nei muscoli respiratori ad essa collegati, alterando il loro comportamento meccanico e fonatorio (es.: irregolarità del vibrato, cioè della modulazione della frequenza del suono vocale) (M. Uberti).
La gabbia toracica è una struttura ossea costituita dalle 12 vertebre toraciche, dalle 12 paia di coste e dallo sterno, formazioni unite tra loro da articolazioni che permettono i movimenti necessari alla respirazione. La gabbia toracica ha forma approssimativamente troncoconica, appiattita in senso antero-posteriore (fig. 4).
Lo sterno è un osso piatto, posto al centro della faccia pettorale, il quale fa da stipite, con la colonna vertebrale alle 12 coste che ad esso sono incardina te tramite le cartilagini costali (fig. 3).
Lo sterno è punto di inserzione per i due muscoli pettorali attivi durante la respirazione.
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Nella fase di inspirazione (fig. 5) lo sterno si solleva poiché la prima costa mobile, nella sua articolazione costo-vertebrale (O), subisce un'elevazione che fa descrivere alla sua estremità anteriore un arco di cerchio A-A'. Questo movimento verso l'alto della prima costa porta ad un sollevamento dello sterno che passa dalla posizione A-B alla posizione A'-B'. Attuando questo movimento lo sterno non assume una posizione perfettamente parallela alla precedente, infatti il diametro antero-posteriore aumenta più superiormente che inferiormente. Anche la decima costa descrive un movimento di elevazione attorno al suo centro di rotazione (O) e la sua estremità anteriore C-C' si solleva.
Le coste sono 12 paia di ossa lunghe, con l'aspetto di listelli arcuati, che partendo dalle vertebre scendono oblique in fuori per poi risalire e chiudersi verso lo sterno.
Le coste si articolano posteriormente con corpi e con i processi trasversi delle vertebre, e queste piccole articolazioni fanno da perno al movimento costale, che procura l'espansione del torace e con essa la ventila zione dei polmoni.
L'articolazione con lo sterno avviene per le prime 10 paia di coste tramite una porzione cartilaginea molto elastica, importante nella meccanica respiratoria. Le ultime due paia di coste non si articolano con lo sterno e sono dette fluttuanti.
Più l'individuo è giovane, più le cartilagini sono elastiche e flessibili; col passare del tempo tendono ad ossificarsi ed questa una delle cause della diminuzione della capacità respiratoria degli anziani.
Se il vecchio usa un'insufficiente respirazione addominale, il sostegno finale della laringe risulta discontinuo, determinando la caratteristica discontinuità della voce senile.

 
Muscoli respiratori

La respirazione consta di due fasi:
- inspirazione, con la quale si introduce aria nei polmoni
- espirazione, con la quale si espelle aria dai polmoni.
Distinguiamo ancora due tipi di respirazione:
- tranquilla, che soddisfa le normali richieste di ossigeno da parte dell'organismo
- forzata, che entra in atto quando tali richieste sono aumentate.
In base a questo possiamo classificare (secondo G. Storey), i muscoli che intervengono nelle diverse situazioni.

INSPIRAZIONE TRANQUILLA ESPIRAZIONE TRANQUILLA
Diaframma
Intercostali esterni ed interni
Dentato posteriore superiore
 
Passiva, mediante il rilassamento
dei muscoli inspiratori
INSPIRAZIONE FORZATA ESPIRAZIONE FORZATA
Scaleno anteriore
Scaleno medio
Scaleno posteriore
Sternocleidomastoideo
Grande pettorale
Elevatori delle coste
Ileocostale del dorso e del collo
Gran dorsale
Obliquo esterno addominale
Obliquo interno addominale
Trasverso dell'addome
Retto addominale
Dentato posteriore inferiore
Ileocostale dei lombi
Quadrato dei lombi
Trasverso del torace
Grande dentato
Sottocostali
Intercostali interni (la parte posteriore)
 
Per la maggior parte dei muscoli elencati partecipare all'attività respiratoria rappresenta solo un aspetto della loro funzione. Nella descrizione seguente si metterà in evidenza soltanto questo aspetto, perché è quello che interessa.

 
Diaframma

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Il diaframma (figg. 6, 7) è uno dei più importanti muscoli respiratori.
Separa la cavità toracica da quella addominale e si presenta come una cupola che, prendendo attacco da tutto il margine costale, sale all'interno della gabbia toracica.
La parte superiore del diaframma è inclinata: a destra arriva a livello del 4° spazio intercostale, a sinistra a livello del quinto, posteriormente il diaframma scende ad attaccarsi con i suoi pilastri alla quarta vertebra lombare.
Questo muscolo è composto da una parte centrale tendinea, detta centro frenico, e da una parte muscolare che la circonda ad anello.
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Durante l'inspirazione il diaframma si contrae, la sua convessità si appiattisce e la cupola si abbassa.
L'abbassamento è massimo per le pareti laterali e minimo per il centro frenico che, giunto al massimo abbassamento consentito dalla controspinta dei visceri addominali e dalle connessioni pericardiche, diventa punto fisso.
Le fibre muscolari agiscono dalla periferia di questo centro frenico elevando le coste inferiori.
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Il diaframma determina un aumento del volume toracico (fig. 8):
- sollevando le coste inferiori fa aumentare il diametro trasverso della parte inferiore del torace;
- innalzando le coste superiori per mezzo dello sterno fa aumentare il diametro antero-posteriore della parte superiori del torace;
- abbassandosi determina l'aumento del diametro verticale.

Fig. 8. Fasi della contrazione inspiratoria del diaframma (da F. Viglione)
Linea continua: torace in posizione di riposo
Linea punteggiata: 1a fase, appiattimento cupole diaframmatiche
Linea tratteggiata: 2a fase, il diaframma solleva le ultime sei coste
(centro frenico fisso)

 
Muscoli addominali

Perché il movimento inspiratorio descritto possa avvenire in modo fisiologico, è indispensabile che, con sincronia perfetta, si rilascino i muscoli della parete addominale.
Questa è una lamina carnosa costituita da quattro strati muscolari con le fibre orientate in direzioni diverse al fine di ottenere la massima efficienza con il minimo spessore (fig. 9).

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I più superficiali ed anteriori di questi muscoli sono i due retti dell'addome (figg. 3, 9), costituiti da due strisce muscolari che scorrono verticalmente lungo il legamento tendineo denominato linea mediana dell'addome, inserendosi superiormente sulle cartilagini delle ultime coste sternali (5a, 6a, 7a) e inferiormente al margine superiore del pube presso la sinfisi.
La sua azione è diversa a seconda del punto fisso che può prendere. Per quanto riguarda la respirazione:
- se gli estensori della colonna ne impediscono la flessione in avanti, abbassa le coste:
- collabora con gli altri muscoli addominali a contenere i visceri e, nell'espirazione, a comprimerli con azione antagonista a quella del diaframma.

I due muscoli obliqui esterni dell'addome (fig. 3, 9a) sono situati superficialmente sulla parete antero-laterale dell'addome. Si inseriscono in alto sulla faccia esterna delle ultime otto coste, inferiormente sulla cresta iliaca e sul legamento inguinale, anteriormente su una larga aponeurosi che si continua nella controlaterale.
Le loro fibre hanno quindi un andamento obliquo dall'esterno in alto all'interno in basso.
Per quanto riguarda la respirazione la loro azione è simile a quella del retto dell'addome.
I due muscoli obliqui interni dell'addome (fig. 9b) si trovano sotto i precedenti, rispetto ai quali hanno fibre con andamento opposto.
Nascono dalle ultime vertebre lombari e dalla cresta iliaca e vanno ad inserirsi sulle ultime tre coste, congiungendosi anteriormente in una larga aponeurosi.
La loro azione nella respirazione è simile a quella dei muscoli retto ed obliquo esterno. Sono infatti tutti muscoli espiratori. I due muscoli trasversi dell'addome (figg. 3, 9c) si trovano sotto gli obliqui interni e costituiscono il più profondo degli strati muscolari della parete addominale.
Prendono origine dalla faccia interna delle ultime sei coste, dalle vertebre lombari, dalle creste iliache, e le loro fibre, disposte orizzontalmente, si riuniscono in un'aponeurosi centrale che si fonde con quella degli obliqui interni.
Il muscolo trasverso, il più valido nel contenere i visceri, agisce come una cintura comprimendoli nella minzione, nella defecazione, nel parto e nel vomito.
Con i fasci inseriti alle coste porta queste in dentro restringendo la base del torace circolarmente. Con le altre fibre comprime i visceri spingendoli verso l'alto contro il diaframma, riducendo quindi la cavità toracica anche in senso verticale.
E' evidente a questo punto l'azione antagonista della muscolatura addominale rispetto al diaframma ed il suo effetto sul blocco dei visceri, spinti alternatamente in senso verticale (quasi come in una siringa da iniezione) dal sincronismo di contrazione e decontrazione dei suddetti muscoli (fig. 2).
Senza l'intervento della muscolatura addominale il contenuto dell'addome si lascerebbe spingere verso il basso e verso l'avanti ed il centro frenico non potrebbe prendervi un appoggio solido, impedendo al diaframma di sollevare le coste inferiori.
Pertanto il ruolo del diaframma e della muscolatura addominale si può concepire in questo modo: entrambi sono in uno stato di contrazione che si evolve in maniera diversa.
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Durante l'inspirazione aumenta il tono del diaframma e diminuisce quello dei muscoli addominali, durante l'espirazione avviene il contrario, come è schematizzato dal grafico di fig. 10.

 
Muscoli dorsali

La muscolatura di sostegno è dislocata in prevalenza sulla parte dorsale del tronco. Ciò è dovuto alla posizione asimmetrica della colonna vertebrale rispetto all'asse centrale del tronco stesso. Infatti, poiché il peso del busto è sbilanciato in avanti, per equilibrarlo occorre un sistema di trazione posteriore qual'è la muscolatura del dorso.
Inoltre il movimento respiratorio costale è dovuto solo in parte a muscoli localizzati strettamente nella gabbia toracica: maggiore responsabilità è dovuta alle muscolature dorsale e ventrale (M. Uberti).
Entrambe svolgono contemporaneamente funzioni di respirazione e, con azione antagonista, funzioni di mantenimento della stazione eretta.
Il sistema muscolare dorsale è costituito da due strati muscolari: il più profondo occupa la doccia vertebrale dalle cervicali alle sacrali e fa compiere alla colonna movimenti di flessione-estensione; il più superficiale agisce inoltre sulle coste.
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I muscoli dentati posteriori agiscono sulle coste avendo come altro punto di inserzione le vertebre (fig. 11).
Il dentato posteriore superiore ha origine dai processi spinosi delle ultime due vertebre cervicali e delle prime due toraciche. Solleva le prime coste alle quali è inserito ed interviene durante l'inspirazione tranquilla.
Il dentato posteriore inferiore ha origine dai processi spinosi delle ultime due vertebre toraciche e delle prime tre lombari. Abbassa le ultime coste alle quali è inserito ed è quindi un muscolo espiratore (fig 11).

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I muscoli quadrato dei lombi ed ileocostale dei lombi, prendendo punto fisso sulle vertebre lombari abbassano le coste a cui sono inseriti; sono muscoli espiratori.(Figg. 12; 7 ).
Il grande dorsale, prendendo punto fisso sull'omero con i fasci costali può innalzare le ultime tre o quattro coste (fig. 12).
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I muscoli scaleni anteriore, medio, posteriore (fig. 13) si inseriscono sui processi trasversi delle vertebre cervicali e sulle prime due coste.
Prendendo il loro punto fisso sulla colonna vertebrale innalzano le prime due coste e servono specialmente a fissarle per permettere l'innalzamento successivo delle altre da parte dei muscoli intercostali interni.
Sono muscoli inspiratori.
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Lo sternocleidomastoideo (fig. 14) è un muscolo che si inserisce ad una estremità sulla parte anteriore superiore dello sterno e sulla clavicola, e all'altra estremità sul processo mastoideo.
Sollevando lo sterno favorisce l'inspirazione forzata.
 
Muscoli del torace

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Grande pettorale e piccolo pettorale (fig. 7). Quest'ultimo si trova sotto il primo, che ricopre la maggior parte della superficie anteriore del torace.
Sono muscoli inspiratori: fissandosi il piccolo pettorale al processo coracoideo della scapola, ed il grande pettorale al solco bicipitale dell'omero, innalzano le prime coste a cui sono inseriti.
Il trasverso del torace (figg. 3, 6) ha inserzioni sulla faccia posteriore dello sterno e sulle cartilagini costali dalla seconda alla sesta. Abbassa le coste nell'espirazione forzata.
Il gran dentato (fig. 15) fissandosi al margine e agli angoli mediali della scapola abbassa le prime otto o nove coste a cui è inserito.
Contribuisce all'espirazione forzata.

 
Muscoli costali

In ciascuno spazio intercostale sono inseriti due muscoli sovrapposti: l'intercostale interno e lÕintercostale esterno (fig. 11). Questo ultimo solleva le coste. Nell'intercostale interno la parte anteriore eleva le coste, quella posteriore le abbassa.
Dorsalmente si trovano gli elevatori delle coste (fig. 11) che hanno origine dall'apice delle apofisi trasverse e terminano sul bordo superiore della costa sottostante: contraendosi la innalzano.
I muscoli sottocostali uniscono due coste non consecutive: contraendosi restringono gli spazi intercostali, sono pertanto muscoli ausiliari della espirazione.

 
Tipi di respirazione

Sono fondamentalmente due: respirazione costale e respirazione addominale. Unendosi determinano la respirazione combinata.

 
Respirazione addominale

Per ottenere questo tipo di respirazione bisogna immobilizzare la gabbia toracica fissando le coste per mezzo dei muscoli dentati posteriori superiore ed inferiore e dei muscoli intercostali.
La respirazione si svolge allora grazie ad un gioco combinato di contrazione e di decontrazione del diaframma e della muscolatura addominale.

Inspirazione
Il diaframma si contrae abbassandosi mentre contemporaneamente gli addominali si rilasciano: i visceri sono così spinti verso il basso, lasciando a disposizione dell'aria lo spazio che occupavano nella par te bassa della gabbia toracica.
Tutti questi movimenti creano una depressione nell'albero respiratorio rispetto all'atmosfera esterna, per cui l'aria viene "risucchiata" nei polmoni.
Espirazione
Gli addominali si contraggono (movimento del "tirar dentro la pancia"), mentre il diaframma si rilascia; i visceri sono risospinti verso l'alto e i polmoni nuovamente compressi: la pressione nell'albero respiratorio aumenta e l'aria esce.
Durante l'emissione della voce il diaframma si decontrae gradualmente opponendosi all'azione dei muscoli addominali e controllando così la regolarità del flusso espiratorio (M. Uberti).

 
Respirazione costale

L'aumento e la diminuzione di pressione all'interno dell'albero respiratorio sono provocati dai movimenti delle coste e dello sterno. I polmoni, infatti, aderendo alla parete toracica interna tramite le pleure viscerale e parietale, li seguono passivamente.

Inspirazione
Fissata la prima costa, le altre vengono elevate in avanti e lateralmente. Anche lo sterno, a cui le coste si inseriscono, si sposta anteriormente e verso l'alto.
Ciò provoca l'aumento dei diametri antero-posteriore e trasverso del torace.
Inoltre per l'effetto del sollevamento della gabbia toracica la distanza tra il margine costale ed il pube aumenta, determinando un allungamento dei muscoli addominali.
La parete addominale anteriore si appiattisce e talvolta si curva perfino all'indietro, comprimendo i visceri verso la cavità toracica e determinando un comportamento paradossale del diaframma che risale nella fase inspiratoria, per cui si ruba spazio all'aria e si ha una sensibile diminuzione di ventilazione polmonare.
Espirazione
Avviene in modo passivo per decontrazione dei muscoli inspiratori che agiscono sulla gabbia toracica.

 
Respirazione combinata

Nella pratica difficilmente si usa esclusivamente un tipo di respirazione, ma le due respirazioni combinate.
L'individuo si avvale dell'una e dell'altra in diversa misura, secondo la forma del torace, l'inclinazione delle coste, la posizione del diaframma, le richieste di ossigeno da parte dell'organismo nelle diverse circostanze.
Nelle condizioni di maggior efficienza la parte addominale della respirazione si svolge secondo le modalità descritte; la parte costale si svolge invece con accentuazione del sollevamento delle coste inferiori e riduzione del dislocamento verso l'alto della gabbia toracica nel suo complesso.
E' opinione corrente che la donna respiri con le coste e l'uomo con l'addome.
Sarebbe più esatto dire che la donna respira prevalentemente con le coste e l'uomo prevalentemente con l'addome.
Questa differenza, che nella donna sportiva scompare, è rilevabile solo nel respiro tranquillo, mentre nell'iperventilazione il respiro diventa per tutti di tipo costale (E. Meda).
La diversità di comportamento respiratorio tra uomo e donna, oltre ad altri fattori, quali una diversa abitudine creata dai valori di una certa cultura, un diverso coordinamento dei muscoli respiratori, è dovuta anche ad una maggiore obliquità in basso delle coste femminili.
Nei maschi longilinei, in cui ritroviamo una situazione costale analoga a quella delle donne, si riscontra infatti la stessa prevalenza della respirazione costale.
 

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