Antrenamentul musculaturii respiratorii reprezintă cea mai inovativă și de actualitate componentă a programului de recuperare în reabilitarea pulmonară. Tehnica oferă beneficii semnificative atunci când se aplică individual sau când este integrată într-un program de reabilitare respiratorie, îmbunătățind forța musculară și rezistența mușchilor respiratori și crescând capacitatea de efort a pacientului (1, 2).

Antrenamentul musculaturii respiratorii este împărțit în două categorii: cel al musculaturii inspiratorii și cel al musculaturii expiratorii. De obicei, antrenamentul musculaturii inspiratorii este efectuat de pacienții care au ca principal simptom dispneea, iar în cazul celor care au secreții bronșice se folosește și antrenamentul musculaturii expiratorii.

Înainte de a se începe programul de antrenament, se va evalua presiunea inspiratorie maximă, la nivelul cavității bucale, care reprezintă capacitatea de efort a musculaturii respiratorii.

Obiectivele antrenamentului mușchilor respiratori au ca scop ameliorarea simptomatologiei, tuse, expectorație, dar în special ameliorarea dispneei, tonifierea musculaturii respiratorii, creșterea eficienței mușchilor respiratori, creșterea volumelor de aer mobilizate, scăderea travaliului ventilator, controlarea și coordonarea ritmului respirator, prevenirea închiderii premature a căilor respiratorii în expir în cazul pacienților astmatici.

Metodele și echipamentul folosite pentru cele două tipuri de antrenament diferă semnificativ.

Antrenamentul de anduranță, realizat prin menținerea unei hiperventilații forțate timp de câteva minute, antrenează atât musculatura inspiratorie, cât și pe cea expiratorie. În acest tip de antrenament, mușchii respiratori sunt forțați să lucreze la viteze înalte, scurte, într-un interval de timp prelungit.

Pentru antrenamentul bazat pe creșterea forței musculare se folosesc dispozitive care impun o rezistență crescută la nivelul cavității bucale, mușchii fiind supuși unei încărcări externe crescute. Antrenamentul musculaturii respiratorii folosește diferite dispozitive, printre care se numără spirometrul de stimulare, respirația contra unei rezistențe Pflex, valva flutter și respirația cu valvă inspiratorie la prag Threshold.

Spirometrul de stimulare este un dispozitiv care conține câteva bile ce se ridică în funcție de puterea fluxului respirator. În timpul acestui antrenament, pacientul trebuie să genereze un flux inspirator-expirator țintă care propulsează bilele în partea superioară a dispozitivului. Pe măsură ce capacitatea respiratorie crește, bilele se ridică mai mult. Avantajul acestui dispozitiv este că oferă un feedback vizual încurajator pentru pacient (3) (fig.1).

Respirația contra unei rezistențe Pflex reprezintă un antrenament ce constă într-o serie de expirații și inspirații repetate împotriva unei rezistențe crescute dată de un orificiu cu diametru fix pe circuitul inspirator, având șase niveluri de rezistență. Această tehnică depinde de debitul respirator și se recomandă ședințe de 10–15 minute pe zi, pe toată durata programului de reabilitare respiratorie (fig. 2).

Antrenamentul Threshold permite o încărcare la o intensitate variabilă, cuantificabilă, presiunea reglându-se ușor, prin simpla rotație a capătului distal al dispozitivului. Încărcarea Threshold aduce beneficii forței musculaturii inspiratorii atât la pacienții cronici, cât și la indivizii sănătoși. Dispozitivul (fig. 3) are un nivel de rezistență de la 7 la 41 cm H₂O. Pacienții se vor antrena cu acest dispozitiv timp de 30 de minute zilnic, la o rezistență de 30%–60% din valoarea inițială a presiunii inspiratorii maxime la nivelul cavității bucale (4).

Antrenamentul prin ventilație isocapnică – numit și antrenament de anduranță – este o tehnică ce constă în ventilație forțată la debit crescut susținută timp de mai multe minute. Pentru antrenarea musculaturii inspiratorii, pacienții vor efectua un inspir printr-un dispozitiv, de obicei POWERBreathe (fig. 4a), care impune o rezistență echivalentă cu 30%–60% din valoarea inițială a presiunii inspiratorii maxime la nivelul cavității bucale. Exercițiile vor fi efectuate timp de 30 de minute zilnic, șase ședințe de cinci minute, cu două minute pauză între ședințe, acasă sau în centre speciale de reabilitare pulmonară, crescând rezistența dispozitivului cu 5% pe săptămână (4).

Hiperpneea isocapnică este o metodă solicitantă din punct de vedere fizic ce necesită un grad înalt de implicare și de motivare din partea pacientului. Dispozitivul POWERBreathe conține o valvă care opune rezistență la inhalare. Intensitatea și frecvența exercițiilor depind de toleranța pacientului și de insuficiența respiratorie. Antrenamentul musculaturii respiratorii va fi continuat toată viața pentru a menține efectele benefice.

Dispozitivul pentru antrenamentul musculaturii expiratorii Threshhold PEP (fig. 3) are același sistem de valvă unidirecțională de flux care se deschide odată cu expirul pacientului. Se creează astfel o presiune pozitivă care ține deschise căile aeriene și permite exteriorizarea secrețiilor bronșice în timpul tusei. Are un nivel de rezistență de la 4 la 20 cm H₂O. Cel mai folosit dispozitiv pentru antrenarea musculaturii expiratorii este Shaker Plus (fig. 4b).

Ventilația pulmonară și tipurile de respirație

Ventilația pulmonară sau respirația este una dintre funcțiile vitale ale organismului, desfășurându-se ciclic și continuu, având rolul de a asigura schimbul bidirecțional de gaze dintre organism și aerul din atmosferă. Prin inspir O₂ din exterior este furnizat celulelor, iar CO₂ rezultat din metabolismul celular este eliminat în atmosferă prin expir (5). Inspirul este declanșat de stimulii generați de centrul inspirator din bulb, iar prin intermediul nervilor spinali se comandă contracția mușchilor inspiratori. Cele două faze ale ventilației – inspirul și expirul – se succed ritmic, cu o frecvență de 12–18 cicluri/minut (frecvența respiratorie).

Volumul care intră sau iese din plămâni în condiții de respirație relaxată sau de repaus se numește volum curent, aproximativ 500 cm³ aer. Pe lângă cei 500 cm³ aer printr-o respirație forțată se mai pot introduce în plămâni cca 1.500 cm³ aer, numit volum inspirator de rezervă. Printr-un expir forțat, care urmează imediat după unul normal se poate elimina din plămâni o cantitate de 1.500 cm³ aer, numit volum expirator de rezervă. Suma celor trei valori constituie capacitatea vitală: 3.500–4.500 cm³aer. După expirația forțată în plămâni mai rămân aproximativ 1.500 cm³ aer, volum numit rezidual. Capacitatea vitală și volumul rezidual formează capacitatea pulmonară totală, care în mod normal ajunge la o valoare de 4.500–5.000 cm³ aer (6).

Difuziunea pulmonară reprezintă procesul de trecere a gazelor pulmonare în sensul gradientului de concentrație, care are loc între mediul gazos alveolar și sângele capilar pulmonar. În cadrul acestui proces, oxigenul trece din aerul alveolar în sângele venos, iar dioxidul de carbon aflat în sângele venos trece în aerul alveolar. La plămâni ajunge sânge încărcat cu dioxid de carbon care se oxigenează prin procesul de hematoză, părăsind plămânii prin venele pulmonare (fig. 5).

Sângele sosit prin artera pulmonară este încărcat cu dioxid de carbon care are o presiune parțială de 47 mm Hg, în timp ce în aerul alveolar dioxidul de carbon are o presiune parțială de numai 40 mm Hg. Așadar, conform legilor fizicii, dioxidul de carbon va difuza de la presiunea mai mare din capilare la presiunea mai mică din aerul alveolar. (6) În aerul alveolar oxigenul se găsește sub o presiune parțială de 100 mm Hg. În sângele capilar are 40 mm Hg difuzând astfel din aerul alveolar în sângele capilar(fig. 6).

Reglarea respirației constă în modularea activităților centrilor respiratori – situați în regiunea bulbopontină – prin acțiunea gazelor respiratorii și variații de pH ale sângelui, mai ales ale lichidului cefalorahidian. Aceste substanțe influențează centrii respiratori acționând direct asupra neuronilor, dar și indirect prin chemoreceptorii din zonele reflexogene ale aparatului cardiovascular (7).

Există patru tipuri respiratorii, care se clasifică în funcție de mușchii care acționează în timpul respirației și de zonele ventilate. Respiraţia abdominală (diafragmatică) este respiraţia caracteristică bărbaţilor şi se realizează prin intermediul muşchiului diafragm. Respiraţia de tip abdominal este o respiraţie incompletă deoarece aerarea se realizează numai în zonele inferioare ale plămânului. Cu toate acestea, ea prezintă unele avantaje, printre care amintim: stimularea activităţii cardiace, scăderea tensiunii arteriale mărite, stimularea digestiei şi reglarea activităţii intestinale, realizând un adevărat masaj al viscerelor şi echilibrând excitabilitatea acestora. Respiraţia abdominală şi-o însușesc mai uşor bărbații, o execută corect cei sănătoși şi în special cei care practică alpinismul, înotul, canotajul, cântăreții vocali şi suflătorii.

Respirația costal inferioară (mijlocie) este denumită de unii autori şi laterală. Se întâlnește în mod frecvent la bărbații între 45 și 50 de ani ce desfăşoară o activitate fizică mai intensă. Acest tip de respiraţie include, în mică măsură, o parte din respirația abdominală. Aerul este dirijat în special în zonele mijlocii ale plămânilor, realizându-se în acest fel tot o aerare superficială, ca și la respirația abdominală, unde localizarea este bazală. În respiraţia de tip costal, acţiunea diafragmului este mai mică şi în sens invers față de respiraţia abdominală. Aceasta se explică prin presiunea exercitată de peretele abdominal asupra diafragmului, pe care îl fixează sau chiar îl ridică, ceea ce permite o creştere a volumului cutiei toracice, datorată elasticităţii şi mobilităţii articulaţiilor costo-vertebrale şi costo-sternale.

Respiraţia costal superioară (claviculară) este specifică femeilor. În acest tip de respiraţie, cutia toracică este ridicată de coastele superioare, umeri şi clavicule. Se realizează în acest fel o deblocare a zonelor superioare, permiţând aerului să pătrundă spre vârfurile plămânilor. În acţiunea de dirijare a aerului spre vârfuri, un rol important îl are diafragmul, care prin ridicare în timpul inspirului împiedică extinderea plămânilor în jos. Acest tip de respiraţie reprezintă, de fapt, adaptarea organismului la diferiţi factori, cum ar fi: poziţia corpului şi a segmentelor în acţiunile statice şi dinamice, intensitatea efortului, particu­laritățile de sex, mediu (8).

Respirația corectă este definită ca reunirea în cadrul unui singur act respirator a celor trei tipuri respiratorii. Respiraţia completă mobilizează întreg aparatul respirator prin dilatarea, în limite normale, a cutiei toracice în cele trei planuri, cu participarea musculaturii implicate în actul respiraţiei. Deşi este modul corect de a respira, acest tip nu poate fi automatizat, el fiind realizat de om în timpul zilei ca o modalitate conştientă de a aera întreaga suprafaţă pulmonară şi, deci, de a asigura condiţii optime de funcţionalitate întregului organism (9.)

Mușchii respiratori au un rol esențial în menținerea unei ventilații normale și a unor schimburi gazoase corespunzătoare. Afectarea acestora are o multitudine de efecte asupra manifestărilor clinice ale bolilor respiratorii: mușchii inspiratori sunt corelați cu apariția dispneei, oboselii și dezvoltarea insuficienței respiratorii hipercapnice, în timp ce mușchii expiratori sunt legați de eficiența tusei.

Apare astfel o diferență între consumul foarte mare de energie și capacitatea de efort a musculaturii respiratorii – care la pacienții cu boli respiratorii cronice este foarte redusă. De aceea, fundamentul rațional al antrenamentului musculaturii respiratorii este ameliorarea dezechilibrului dintre solicitarea și capacitatea de efort a musculaturii respiratorii.

Mușchii respiratori

Mușchii respiratori sunt împărțiți în patru categorii, în funcție de momentul în care intră în acțiune. Astfel, aceștia sunt împărțiți în: musculatura inspirului liniștit, profund sau forțat și musculatura expirului forțat.

Musculatura inspirului liniștit este formată din mușchiul diafragm, mușchii intercostali și scalenii.

Diafragmul este principalul mușchi respirator deoarece, în condițiile unei respirații de repaus, acesta realizează aproximativ 70%–80% din efortul respirator (10). Acesta este caracterizat ca fiind un dom musculotendinos ce formează baza cavității toracice, separând-o de cavitatea abdominală. Fibrele lui musculare se inseră într-o largă circumferință sternocostovertebrală, iar de la acest nivel converg spre o formațiune aponevrotică centrală denumită centrul frenic. În stare de repaus respirator, acest centru frenic se proiectează între coastele a cincea și a șaptea. Diafragmul permite trecerea, prin niște orificii, a aortei, esofagului și venei cave; inervația diafragmului este asigurată de nervul frenic cu fibre din segmentele cervicale 3, 4, 5. Acesta este împărțit în două hemidiafragme, amândouă fiind vizibile pe radiografie, hemidiafragmul drept fiind mai puternic decât cel stâng, care este mai predispus la rupturi și hernie (5, 7, 10, 11). Structura diafragmului este exemplificată în fig. 7.

În timpul respirației liniștite, diafragmul se contractă, determinând coborârea tendonului central. Ca urmare, diafragmul se aplatizează. Contracția acestui mușchi crește dimensiunile toracelui, ceea ce determină scăderea presiunii în cavitatea toracică cauzând simultan scăderea volumului și creșterea presiunii în cavitatea abdominală (11).

Gradul de amplitudine a diafragmului este influențat și de poziția corpului. De exemplu, în respirația normală, decubitul dorsal facilitează cea mai mare ampliație de mișcare, iar poziția șezând determină cea mai redusă mobilizare a diafragmului (12).

Muşchii intercostali sunt reprezentați de două straturi subțiri musculare care ocupă fiecare spațiu intercostal. Mușchii intercostali externi pornesc dorsal de la tuberculul coastei superioare, având direcție oblică inferior și ventral, inserându-se pe cartilajul coastei inferioare. Contracția acestor mușchi ridică coasta inferioară spre cea superioară, producând astfel expansiunea cavității toracice. Mușchii intercostali interni au origine pe marginea superioară a coastei inferioare, la nivelul unghiului costal, inserția fiind la joncțiunea sternocostală. Fibrele lor sunt invers orientate față de cele ale mușchilor intercostali externi, formând un unghi drept cu acestea (8, 10, 11) (fig. 8).

Mușchii scaleni, anterior, median și posterior, au originea pe apofizele transverse ale vertebrelor C2–C7, inserându-se pe prima coastă (scalenul anterior și medial) şi pe coasta a doua (scalenul posterior). Aceștia sunt în acțiune în orice inspir liniștit, inclusiv în cel strict diafragmatic, când contracția lor izometrică „posturează” toracele (3, 12).

Inspirul profund este realizat de diafragm, intercostali și scaleni, cărora li se adaugă o serie de mușchi accesori: mușchiul sternocleidomastoidian, ridicătorii coastelor, micul dințat postero-superior și sacrospinalii. Sternocleidomastoidianul este un mușchi accesor specific omului care ridică sternul, mărind diametrul antero-posterior al cutiei toracice, capacitatea sa de a genera presiune fiind aproximativ aceeași cu cea a mușchilor scaleni.

Ridicătorii coastelor ridică în inspir coastele și extind coloana vertebrală, ceea ce mărește profunzimea respirației (9). Micul dințat postero-superior ridică porțiunile posterioare ale primelor coaste. Sacrospinalii contrabalansează prin tracțiunea trunchiului, în cazul unui abdomen voluminos, sau când se poartă o greutate anterior, și extind coloana, mărind diametrul toracic antero-posterior (12).

Musculatura inspirului forțat este formată din musculatura inspirului liniștit și profund, dar și din următorii mușchi: ridicătorul scapulei, trapezul, romboidul, pectoralul mic și mare și marele dințat. Inspirul forțat este întâlnit la persoanele sănătoase care efectuează efort de intensitate medie și la bolnavii care nu-și pot asigura schimburile gazoase de repaus din cauza afecțiunilor de care suferă, fiind obligați astfel să compenseze deficitul respirator printr-o acțiune musculară suplimentară. (12)

Musculatura expirului forțat este reprezentată de transversul abdominal, oblicii abdominali, drepții abdominali, pătratul lombar, dințatul postero-inferior și intercostalii interni. Acești mușchi au două acțiuni principale: trag peretele abdominal în interior, cresc presiunea intraabdominală și împing diafragmul cranial în cavitatea toracică, ceea ce duce la creșterea presiunii pleurale și la scăderea volumului pulmonar și trag coastele inferior, comprimând cutia toracică.

Concluzii

Antrenamentul musculaturii respiratorii este o metodă specifică, care utilizată separat sau integrată într-un program de reabilitare pulmonară aduce beneficii multiple pacienților cu boli respiratorii cronice, printre care cele mai importante sunt: creșterea forței și rezistenței musculaturii respiratorii, ameliorarea simptomatologiei, creșterea capacității de efort a mușchilor respiratori și a organismului.

Conform ghidurilor internaționale, antrenamentul musculaturii respiratorii trebuie continuat și după externare, fie la domiciliu, zilnic, sau, dacă există posibilitatea, în centre speciale de reabilitare respiratorie, de cel puțin două ori pe săptămână, pentru a menține efectele antrenamentului.