Efekt tréninku nádechových svalů u pacienta s hrudní míšní lézí

MASARYKOVA UNIVERZITA Fakulta sportovních studií Katedra podpory zdraví Efekt tréninku nádechových svalů u pacienta s hrudní míšní lézí Bakalářská práce Vedoucí práce: Mgr. Petra Žurková Vypracovala: Hana Laskafeldová Fyzioterapie Brno, 2015

Ráda bych tímto poděkovala své vedoucí práce Mgr. Petře Žurkové za odborné vedení a cenné rady při zpracování mé bakalářské práce, dále pak personálu Spinální jednotky FN Brno za vstřícnost a pacientovi J.J. za ochotu, trpělivost a spolupráci při terapii.

Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci vypracovala samostatně a na základě literatury a pramenů uvedených v použitých zdrojích. V Brně dne 13. dubna 2015 Podpis

Obsah Úvod a cíl práce... 7 1 Mícha a míšní léze... 9 1.1 Anatomie míchy... 9 1.1.1 Šedá a bílá hmota míšní... 10 1.1.2 Vertebromedulární a vertebroradikulární topografie... 10 1.2 Míšní léze... 11 1.2.1 Motorická dysfunkce... 12 1.2.2 Senzitivní dysfunkce... 12 1.2.3 Autonomní dysfunkce... 13 1.3 Vertikální topika míšní... 13 1.3.1 Léze v oblasti horní krční míchy (C1 4)... 13 1.3.2 Léze v oblasti krční intumescence (C5 Th1)... 13 1.3.3 Léze hrudní míchy (Th1 12)... 14 1.3.4 Léze lumbální intumescence (L1 S2)... 14 1.3.5 Léze konu a syndrom caudae equinae... 15 1.4 Horizontální topika míšní... 15 1.4.1 Kompletní transverzální míšní léze... 15 1.4.2 Inkompletní léze míšní... 16 1.5 Příčiny míšních lézí... 17 1.5.1 Otřes míchy... 19 1.5.2 Míšní kontuze... 19 1.5.3 Komprese míchy... 19 1.5.4 Myelomalacie... 20 1.5.5 Hematomyelie... 20 2 Dýchání... 21

2.1 Dýchací systém... 21 2.2 Dýchací svaly... 22 2.2.1 Bránice... 22 2.2.2 Mm. intercostales... 24 2.2.3 Auxiliární dýchací svaly... 25 2.3 Fyziologie a biomechanika dýchání... 28 2.4 Regulace dýchání... 30 2.5 Patofyziologie dýchání u pacientů s míšní lézí... 32 2.5.1 Biomechanika dýchání u tetraplegiků... 33 2.5.2 Síla dýchacích svalů... 34 2.5.3 Kašel... 34 2.5.4 Bronchokonstrikce... 34 2.5.5 Dušnost... 35 3 Vyšetření plicních funkcí... 36 3.1 Spirometrie... 36 3.2 Měření rozvíjení hrudníku... 37 3.3 Měření ústních tlaků... 37 3.4 Měření dušnosti... 38 4 Plicní rehabilitace... 40 4.1 Respirační fyzioterapie... 40 4.1.1 Autogenní drenáž... 41 4.1.2 Aktivní cyklus dechových technik... 41 4.1.3 PEP systém dýchání... 42 4.2 Trénink dýchacích svalů... 42 4.2.1 Reakce organismu na trénink nádechových svalů... 43 4.2.2 Principy tréninku s pomůckami Threshold IMT a PEP... 44

5 Kazuistická studie... 46 5.1 Vstupní vyšetření... 46 5.1.1 Anamnéza... 46 5.1.2 Aspekce... 48 5.1.3 Neurologické a palpační vyšetření... 48 5.1.4 Rozvíjení hrudníku... 50 5.1.5 Spirometrie... 51 5.1.6 Ústní tlaky... 51 5.2 Terapie... 52 5.2.1 Trénink s Threshold IMT... 52 5.2.2 Fyzioterapie cílená na motoriku a lokomoci... 53 5.3 Výstupní vyšetření... 53 5.3.1 Rozvíjení hrudníku... 54 5.3.2 Spirometrie... 55 5.3.3 Ústní tlaky... 56 5.4 Závěrečné zhodnocení... 57 6 Diskuze... 59 7 Závěr... 61 8 Seznam použitých zdrojů... 62 9 Seznam zkratek... 66 10 Seznam příloh... 67 Resumé... 71

Úvod a cíl práce Plicní rehabilitace a respirační fyzioterapie patří v dnešní době mezi základní fyzioterapeutické postupy, které mohou být prospěšné u velkého procenta pacientů s nejrůznějšími diagnózami. Velké využití má respirační fyzioterapie na jednotkách intenzivní péče či anesteziologicko-resuscitačních odděleních, hojně se také využívá u pacientů na spinálních jednotkách. Plicní rehabilitace slouží ke zlepšení plicních funkcí, zvýšení síly dýchacích svalů a usnadnění vykašlávání. U pacientů na výše zmíněných odděleních, kteří jsou často imobilizováni a upoutáni na lůžko je tedy plicní rehabilitace a respirační fyzioterapie naprosto esenciální v prevenci vzniku komplikací ohrožujících pacientův život. Vzhledem k tomu, že dýchací svalstvo má nejen funkci respirační, ale velmi podstatná je také jeho funkce posturální, může trénink dýchacího svalstva pozitivně ovlivnit nejen plicní funkce ale i další aspekty pacientova celkového stavu, především stabilitu jeho těla. Z tohoto důvodu nachází plicní rehabilitace a respirační fyzioterapie stále více využití také v terapii funkčních poruch pohybového systému. Obsahem této bakalářské práce je zhodnocení efektu tréninku nádechových svalů u pacienta s hrudní míšní lézí. Jedná se o cílený trénink nádechových svalů, především bránice, s dechovou pomůckou Threshold IMT. Tento typ tréninku není v dnešní době v České republice oproti zahraničí, kde již existují randomizované studie na toto téma, příliš rozšířen. Zaměření na pacienta s hrudní míšní lézí je záměrné, jelikož většina existujících studií provedených v minulosti v zahraničí se zaměřuje na efekt tréninku dýchacích svalů u pacientů s krční míšní lézí, existuje pouze minimum studií zabývajících se tréninkem dýchacích svalů u pacientů s lézí v oblasti hrudní míchy. Cílem první části práce je shrnutí recentních poznatků o tréninku nádechových svalů u pacientů s míšní lézí a jeho účinku na plicní funkce a sílu dýchacích svalů. V druhé, praktické části je potom formou kazuistické studie u pacienta s hrudní míšní lézí sledován efekt 4 týdenního tréninku nádechových 7

svalů s dechovou pomůckou Threshold IMT na spirometrické a silové parametry a rozvíjení hrudníku. 8

1 Mícha a míšní léze 1.1 Anatomie míchy Hřbetní mícha je anatomicky jednoduchá struktura, která tvoří pouze asi 2 % centrálního nervového systému, přesto je z hlediska funkce naprosto nepostradatelná, neboť zprostředkovává přenos většiny aferentních a eferentních informací (Ambler, Bednařík & Růžička, 2008). Představuje vývojově nejstarší část centrálního nervového systému. Zůstává u ní zachováno embryonální uspořádání kolem canalis centralis nacházíme šedou hmotu tvořenou interneurony a motoneurony, bílá hmota se nachází při povrchu a je tvořena ascendentními a descendentními motorickými drahami, tedy axony neuronů. Mimo to zůstává také zachováno původní segmentální uspořádání neurální trubice rozlišujeme 31 segmentů hřbetní míchy, ze kterých odstupuje 31 párů míšních nervů (Dubový & Jančálek, 2008; Páč, 1997). Mícha je válcovitý provazcovitý útvar uložený v páteřním kanálu. Je ventrodorzálně oploštělá, dlouhá 42 45 cm a její tloušťka je asi 2 cm s rozšířením v krční a bederní oblasti. Kraniálně navazuje na prodlouženou míchu (medulla oblongata), kaudálně dosahuje zhruba do úrovně horního okraje L2. Hranicí mezi hřbetní a prodlouženou míchou je odstup prvního páru míšních nervů, ventrálně potom ve stejné výši nalézáme decussatio pyramidum - povrchově zřetelné překřížení motorických drah. Kaudální konec je kónicky rozšířen, mluvíme o tzv. conus medullaris. Kaudálně od conus medullaris pokračuje filum terminale, jedná se o vláknitý útvar tvořený gliovými buňkami a vazivem pia mater, který je dlouhý asi 25 cm a v úrovni S2 srůstá s dura mater a periostem (Dokládal & Páč, 2002; Dubový & Jančálek, 2008). Na míše jsou patrná dvě vřetenovitá rozšíření intumescentia cervicalis a intumescentia lumbalis. Tato ztluštění jsou tvořena nakupením neuronů šedé hmoty pro motorickou inervaci horních a dolních končetin. Intumescentia cervicalis se nachází ve výši obratlů C4 Th1 a intumescentia lumbalis ve výši Th9 Th12 (Dubový & Jančálek, 2008). 9

1.1.1 Šedá a bílá hmota míšní Na příčném řezu míchou je naznačeno její rozdělení na poloviny dvěma zářezy. Ventrálně hlubokou fissura mediana anterior a dorzálně mělčím sulcus medianus posterior (Ambler, Bednařík & Růžička, 2008). Bílá hmota míšní je uspořádána do tří provazců fasciculus anterior, lateralis a posterior. Přední a postranní provazce obsahují ascendentní dráhy, tvořené axony 2. senzitivních neuronů nacházejících se v zadních rozích míšních a descendentní motorické dráhy zakončující se na motorických neuronech předních rohů míšních. Zadní provazce jsou tvořeny ascendentně a descendentě probíhajícími raménky pseudounipolárních senzitivních neuronů, jejichž těla tvoří ganglia zadních kořenů míšních. Laterální provazec je od předního a zadního provazce oddělen dvěma rýhami fissura posterolateralis a anterolateralis (Ambler, Bednařík & Růžička, 2008). Šedá hmota míšní tvoří na řezu obrazec, jehož tvar někteří autoři popisují jako tvar písmene H, jiní jej připodobňují k motýlu. Na každé straně popisujeme cornu posterius (dorsale), cornu anterius (ventrale) a mezi nimi nenápadnější cornu laterale. Zatímco v oblasti předního rohu se nachází jádra obsahující těla α-motoneuronů, v oblasti rohu zadního nacházíme jádra obsahující neurony aferentního míšního systému. V oblasti cornu laterale se nachází jádra tvořená neurony, jejichž axony vedou informace z viscerálních orgánů a dále pak neurony vydávající pregangliová sympatická vlákna. Jednotlivá jádra mají protáhlý tvar a obsahují těla neuronů, jejichž axony mají společný průběh a zprostředkovávají podobnou funkci (Dubový & Jančálek, 2008). 1.1.2 Vertebromedulární a vertebroradikulární topografie Jak již bylo zmíněno výše, rozlišujeme na míše 31 míšních segmentů, ze kterých vychází 31 párů míšních kořenů. Na 7 krčních obratlů připadá 8 krčních míšních segmentů, dále pak počet segmentů odpovídá počtu obratlů v daných částech páteře. Máme tedy 12 hrudních míšních segmentů, 5 bederních, 5 sakrálních a jeden segment kokcygeální. Během ontogenetického vývoje dochází k posunu míchy rostrálně, úroveň jednotlivých míšních segmentů tedy neodpovídá úrovni příslušných obratlů. Při určování výšky segmentu se lze řídit jednoduchým Chippaultovým pravidlem, kdy v oblasti dolní krční páteře přičteme 10

k úrovni příslušného trnového výběžku 1 segment, v horní hrudní oblasti 2 segmenty a v dolní hrudní oblasti 3 segmenty. Trn Th11 potom odpovídá míšnímu segmentu L5, trn Th12 odpovídá segmentu S2 a conus medularis, který je tvořen segmenty S3 Co1, odpovídá trnu L1. Pod touto úrovní obsahuje páteřní kanál míšní kořeny L2 Co1, tzv. caudu equinu. Míšní kořeny vystupují z páteřního kanálu příslušnými meziobratlovými otvory. 1. krční kořen vystupuje mezi atlasem a lebkou, 2. krční kořen mezi atlasem a axisem a všechny další krční kořeny vystupují nad pediklem příslušného obratle, vzhledem k existenci 7 krčních obratlů a 8 krčních segmentů a tedy i kořenů míšních, vystupuje příslušný kořen od úrovně Th1 vždy pod odpovídajícím pediklem. Během vývoje dochází k posunu míchy rostrálně, výška jednotlivých míšních segmentů tedy neodpovídá výšce příslušných obratlů, míšní kořeny však z páteřního kanálu vystupují příslušnými foraminy. Z toho vyplývá, že zejména kaudálnější míšní kořeny mají poměrně dlouhý intraspinální průběh, který má např. u kořene S1 délku až 15 cm (Ambler, Bednařík & Růžička, 2008; Dubový & Jančálek, 2008). 1.2 Míšní léze Klinický obraz míšní léze závisí na transverzálním rozsahu poškození míchy horizontální topika a také na výši poškození vertikální topika. Při postižení celého průřezu míchy mluvíme o kompletní transverzální lézi, při poškození pouze části průřezu o lézi inkompletní. Postižení v určité výši míchy (segmentu) se může projevit poruchou pouze v tomto segmentu, jedná se o tzv. segmentální typ léze. Při porušení dlouhých ascendentních či descendentních drah lokalizovaných v míšních provazcích se porucha projeví kaudálně od postižení, v tomto případě se jedná o typ provazcový. Oba typy se mohou kombinovat. Může také dojít k postižení pouze určitého systému míchy na základě náchylnosti tohoto systému k postižení tzv. systémové postižení (Ambler, Bednařík & Růžička, 2008). Míšní léze se mohou projevovat celou řadou příznaků. Mezi hlavní příznaky patří poruchy motoriky a senzitivní poruchy, časté jsou také poruchy sfinkterové a další autonomní poruchy (Ambler, 2011). 11

1.2.1 Motorická dysfunkce Léze motoneuronů předních rohů míšních či ventrálních míšních kořenů vedou k syndromu periferní (chabé) parézy. Klinicky se chabá paréza projevuje slabostí, svalovou atrofií, hypotonií, fascikulacemi a hypo- až areflexií ipsilaterálně na úrovni příslušného segmentu. Syndrom centrální (spastické) parézy je způsoben lézi kortikospinálního traktu. Projevuje se spasticitou, hyperreflexií a spastickými pyramidovými jevy ipsilaterálně kaudálně od postiženého segmentu. Při náhle vzniklých míšních lézích, např. při úrazu, přechodně vzniká obraz pseudochabé parézy tzv. stadium míšního šoku s hypotonií, areflexií a absencí spastických pyramidových jevů. Při úplné ztrátě hybnosti u kompletních míšních lézích mluvíme o plegii, při částečně zachovalé hybnosti u inkompletních míšních lézích o paréze (Ambler, Bednařík & Růžička, 2008). 1.2.2 Senzitivní dysfunkce Ascendentní senzitivní dráhy můžeme rozdělit na dva systémy lemniskální systém, tedy dráhu zadních míšních provazců vedoucí diskriminační, dotykové, vibrační čití a propriocepci a anterolaterální systém, jehož součástí je spinothalamický trakt předních a laterálních provazců míšních, kde ventrální provazce vedou informace o bolesti a laterální provazce vedou informace o bolesti a informace termické (Druga, Grim & Dubový, 2011). Léze zadních míšních provazců se projevují parestéziemi, bolesti a dysestezie jsou příznaky léze spinothalamického traktu. Při lézi v oblasti tzv. vstupní zóny a zadních rohů míšních dochází ipsilaterálně segmentálně k poruše všech kvalit citlivosti. Při lézi předních a laterálních provazců míšních dochází k postižení kvalit hrubé kožní citlivosti provazcového typu (kaudálně od úrovně léze) kontralaterálně. Vlákna z kaudálních segmentů jsou uložena laterálně, vlákna z proximálních segmentů jsou mediálněji. Při zevní kompresi se tudíž poruchy citlivosti objevují nejdříve kaudálně a šíří se vzhůru. Naopak při intramedulární lézi odpovídají poruchy citlivosti postiženému segmentu a dále se šíří kaudálně. Léze zadních provazců se manifestuje jako porucha propriocepce a diskriminačního čití provazcového typu ipsilaterálně (Ambler, Bednařík & Růžička, 2008). 12

1.2.3 Autonomní dysfunkce Léze míchy může autonomní funkce ovlivnit dvojím způsobem buď dojde k lézi centrálních drah ovlivňujících pregangliové autonomní neurony anebo jsou postiženy přímo tyto neurony. V oblasti segmentů C8 Th3 se nachází nucleus intermediolateralis, které tvoří pregangliové sympatické neurony. V sakrální míše ve výši segmentů S2 4 se potom nachází pregangliové parasympatické neurony. Léze se může manifestovat řadou poruch klinicky nejvýznamnější jsou sfinkterové poruchy (mikce a defekace), poruchy sexuálních funkcí, poruchy regulace vazomotoriky a zornicové poruchy (Ambler, Bednařík & Růžička, 2008). 1.3 Vertikální topika míšní 1.3.1 Léze v oblasti horní krční míchy (C1 4) Při jednostranné lézi v oblasti nad cervikální intumescencí se postižení kortikospinálního traktu projeví jako ipsilaterální centrální hemiparéza, oboustranné postižení jako centrální tetraparéza. Postižení předních rohů míšních se projevuje chabou parézou šíjového svalstva. Při přerušení míchy nad míšním segmentem C4, dochází k ochrnutí bránice a následné těžké hypoventilaci (Ambler, Bednařík & Růžička, 2008). 1.3.2 Léze v oblasti krční intumescence (C5 Th1) Léze v oblasti krční intumescence se manifestuje při jednostraném postižení jako ipsilaterální centrální paréza DKK a smíšená paréza HKK (na úrovni postiženého segmentu jsou poškozeny přední rohy míšní, což se manifestuje jako periferní paréza v odpovídajícím myotomu, přerušení tractus kortikospinalis se manifestuje jako centrální paréza pod úrovní léze). Při oboustranném postižení mluvíme o tetraparéze s centrální obrnou DKK a smíšenou obrnou HKK. Míra postižení HKK závisí na výši léze, při poruše pod segmentem C5 je zachována inervace a funkce m. biceps brachii, m. triceps brachii je nefunkční. Při lézi segmentu C8 je zachována funkce m. triceps brachii, je omezena funkce některých svalů ruky, s dobrou rehabilitací a při užití vhodných pomůcek je však ruka schopna plnit svou funkci.(ambler, Bednařík & Růžička, 2008; Jedlička & Keller, 2005). 13

1.3.3 Léze hrudní míchy (Th1 12) Léze od segmentu Th1 níže se projevuje jako centrální paraparéza DKK při oboustranné lézi a ipsilaterální centrální monoparéza při lézi jednostranné. Míra postižení hrudníku závisí na výši léze. Léze předních rohů míšních vede k chabé obrně zádového, interkostálního a břišního svalstva. Porušení kortikospinálního traktu se na nižších segmentech manifestuje centrální obrnou těchto svalů. Mezižeberní svaly zásobují nn. intercostales vystupující z odpovídajících míšních segmentů, pod úrovní léze je tedy jejich funkce porušena. Podobně je to i se svaly břišními m. rectus abdominis je inervován vlákny ze segmentů Th7-12, m. obliquus externus abdominis ze segmentů Th5-12, m. obliquus internus abdominis ze segmentů Th8 L1 a m. transversus abdominis ze segmentů Th7 L2. Z toho vyplývá, že funkce břišního lisu (konkrétně m. obliquus internus abdominis a m. transversus abdominis) může být částečně porušena i při lézích lumbálních míšních segmentů, nejen segmentů hrudních (Ambler, Bednařík & Růžička, 2008; Čihák, 2011). Poruchy citlivosti jsou přítomny taktéž jedno- či oboustranně (ipsilaterálně při poruše zadních provazců, kontralaterálně při poruše spinothalamického traktu) na DKK a trupu podle výše léze, kdy rovina prsních bradavek odpovídá zhruba dermatomu Th4, žeberních oblouků Th7, pupku Th10 a inguin L1 (Ambler, 2011; Ambler, Bednařík & Růžička, 2008). Léze sympatiku může vést k vazomotorickým poruchám. Při lézi nad segmentem Th5 dochází k vyřazení nn. splanchnici a následně k poruše střevní motility (Ambler, Bednařík & Růžička, 2008; Jedlička & Keller, 2005). 1.3.4 Léze lumbální intumescence (L1 S2) Poškození v oblasti bederní intumescence se projevuje jako paraparéza nebo monoparéza DKK s kombinovanou poruchou centrální i periferní, kdy proximálně (ve výši léze a poškozených předních rohů míšních) jsou přítomny příznaky periferní a distálně od léze příznaky centrální. Flexe a addukce v kyčli je zajištěna myotomy L2 3, extenze a abdukce L4 5. Extenzi v koleni zajištují myotomy L3 4, flexi L5 S1. Dorziflexe nohy je zajištěna myotomy L4 5 a palmární flexe myotomy S1 2. Poškození míšního epikonu (L4 S2) má za následek poruchu funkce extenzorů nohy a svalstva bérce, hlavním příznakem je 14

tedy omezení dorzální i plantární flexe nohy (Ambler, 2011; Ambler, Bednařík & Růžička, 2008). Postižení ascendentních senzitivních drah vede k poruchám citlivosti jako při lézi hrudní míchy, poruchy jsou však lokalizovány výlučně na DKK (Ambler, Bednařík & Růžička, 2008). 1.3.5 Léze konu a syndrom caudae equinae Při izolované lézi konu (S3 5), která je v klinické praxi velmi vzácná, jsou motoricky postiženy pouze krátké flexory prstů. Výrazné jsou perianogenitální porucha čití a sfinkterové poruchy. Dochází k chabé paralýze močového měchýře a zevního svěrače se ztrátou schopnosti volní mikce a retencí moče s následnou ischuria paradoxa ( přetékání přeplněného měchýře). Dále dochází k paralýze zevního análního sfinkteru s inkontinencí stolice a k poruše erekce (Ambler, 2011; Ambler, Bednařík & Růžička, 2008). Diferencionálně diagnosticky důležité je odlišit syndrom caudae equinae (intraspinální léze kaudálně od conus medullaris). Stejně jako při lézi konu se vyskytuje perianogenitální porucha čití a sfinkterové poruchy, oproti lézi konu však mohou být přítomny chabé parézy nejen akrálních svalů DKK, ale i svalů pletencových podle toho, které kořeny byly poškozeny. Velmi charakteristické a často dominující jsou lancinující bolesti radikulárního charakteru, které jsou zpravidla oboustranné a plurisegmentální. Symptomy léze kaudy bývají oboustranné, avšak většinou asymetrické (Ambler, Bednařík & Růžička, 2008). 1.4 Horizontální topika míšní 1.4.1 Kompletní transverzální míšní léze Při kompletní lézi míchy dochází k úplné ztrátě volní hybnosti a citlivosti pod místem léze. Jak bylo zmíněno výše, při akutním vzniku léze dochází k útlumu míšní činnosti, je přítomna areflexie a hypotonie, močový měchýř je atonický, léze má charakter pseudochabé obrny mluvíme o tzv. stadiu míšního šoku. Za několik dnů až týdnů dochází k rozvoji spastické parézy s hyperreflexií a přítomností spastických pyramidových jevů. Ze začátku je přítomna spasticita flekční, která se může stupňovat až k trojflexi, později dochází k rozvoji extenční spasticity. Extenční spasmy na rozdíl od spasmů flekčních nastupují pomalu, 15

dlouho trvají a nikdy úplně nevymizí. Pod místem léze je přítomna anestezie, na jejíž horní hranici může být úzká zóna hyperestezie. Toto horní ohraničení odpovídá nejkraniálnějšímu postiženému míšnímu segmentu. Pokud vzniká léze postupně, může během rozvoje příznaků nastat značný nepoměr mezi úrovní léze a ohraničením senzitivního deficitu (Ambler, Bednařík & Růžička, 2008; Jedlička & Keller, 2005). 1.4.2 Inkompletní léze míšní Syndrom hemisekce míšní (Brown-Séquardův syndrom) se vyznačuje postižením proprioceptivního čití a hybnosti spastickou parézou ipsilaterálně kaudálně od místa léze. Kontralaterálně, o jeden až dva segmenty níže než je léze, je přítomna porucha algického a termického čití, taktilní čití je neporušeno. Ve výši léze je chabá paréza a anestezie ipsilaterálně, jeden až dva segmenty nad lézí je zóna hyperestezie a bolesti. Kompletní Brown-Séquardův syndrom je vzácný častěji se setkáváme s inkompletním, neúplným syndromem. Nejčastějšími příčinami jsou traumata, metastázy a roztroušená skleróza (Ambler, Bednařík & Růžička, 2008). Syndrom centrální šedi míšní (syringomyelický syndrom) je způsoben lézí v oblasti spinothalamického traktu ve ventrální komisuře. Projevuje se disociovanou poruchou čití je porušeno termické a algické čití na obou stranách v postižených segmentech, taktilní čití je zachováno. V sakrálních segmentech bývá často zachováno také termické a algické čití v rámci tzv. sakrální úspory v důsledku ušetření laterálních částí spinothalamického traktu. Také bývá přítomna segmentální chabá paréza z postižení předních rohů míšních. Akutně vzniká při traumatu či hemoragii, k pozvolnému rozvoji dochází při syringomyelii či tumoru (Ambler, Bednařík & Růžička, 2008). Syndrom a. spinalis anterior vzniká při lézi postihující ventrální část míchy, často při infarktu v distribuci a. spinalis anterior, kdy dochází k postižení předních rohů míšních (chabá obrna v segmentu) a kortikospinálního a spinothalamického traktu (centrální paréza a ztráta termické a algické citlivosti kaudálně od místa léze) (Ambler, Bednařík & Růžička, 2008). Při syndromu zadních provazců je porušena propriocepce a vibrační čití pod místem léze homolaterálně. Dále je porušena senzitivní diskriminace, velmi 16

málo je postižen tlak a hrubý dotyk vůbec. Často jsou přítomny parestézie charakteru brnění či píchání. Porucha propriocepce se manifestuje syndromem míšní ataxie, který se projevuje ataktickou chůzí, jsou pozitivní zkoušky na taxi a Rombergův test, bez zrakové kontroly dochází k neuvědomělým pohybům končetin při výdržích, např. při předpažení končetiny tzv. plavou v prostoru (pseudoatetóza). Pozorujeme syndrom nešikovné ruky, kdy nemocný nemůže postiženou končetinu účelně používat (Ambler, Bednařík & Růžička, 2008). Tabický syndrom je způsoben lézí silných proprioceptivních a kožních vláken lumbosakrální a někdy i cervikální oblasti na úrovni kořenů a zadních provazců, senzitivní ganglia zadních rohů míšních bývají postižena jen zřídka. Častou příčinou je neurosyfilis či diabetes mellitus. Typicky se projevuje parestéziemi, lancinujícími bolestmi a ataktickou chůzí, dále je přítomna areflexie a hypotonie bez svalové slabosti, někdy také hypotonický močový měchýř s retencí (Ambler, Bednařík & Růžička, 2008). Systémové postižení předních rohů míšních a kortikospinálního traktu se vzhledem k selektivnímu systémovému postižení jak proximálních tak i distálních neuronů manifestuje smíšenou obrnou bez porušení senzitivních a autonomních drah. Léze kortikospinálního traktu se nejdříve manifestuje na DKK a postupně se šíří kraniálně, zatímco léze předních rohů míšních se obvykle manifestuje nejdříve v oblasti cervikální intumescence, může však začít i v oblasti lumbosakrální (Ambler, Bednařík & Růžička, 2008). Při kombinovaném postižení zadních a postranních provazců mluvíme o syndromu zadních a postranních provazců. Především na DKK dochází ke známkám spastické obrny a zároveň k ataxii je přítomen obraz tzv. spastickoataktické chůze. Je porušena propriocepce, vibrace a diskriminační čití. Tento obraz postižení vzniká u Friedrichovy ataxie či u avitaminózy B12 (Ambler, Bednařík & Růžička, 2008). 1.5 Příčiny míšních lézí Mícha je uložena v páteřním kanále, který chrání míšní nervovou tkáň, ale zároveň může trauma obratlů, např. dislokovaná fraktura, způsobit závažné poškození míchy. Mícha může být negativně ovlivněna i při vzniku nepoměru mezi prostorností kanálu a jeho obsahem, jako je tomu např. při stenóze páteřního 17

kanálu, která může být vrozená či degenerativní, či při zvýšení obsahu kanálu, např. při epidurálním hematomu. Poškození míchy může být způsobeno kromě traumat, vývojových malformací a degenerativních onemocnění, také záněty, nádory či cévními příhodami (Nevšímalová, Růžička & Tichý, 2002; Seidl, 2008). Nejčastější vrozenou malformací zasahující do oblasti míchy a páteřního kanálu je spina bifida, což je porucha uzávěru páteřního kanálu, která může být spojena s vyklenováním míšních plen a malformované nervové tkáně do podkoží tzv. myelomeningokéla (Seidl, 2008). Mezi degenerativní onemocnění míchy řadíme amyotrofickou laterální sklerózu s postižením centrálních a periferních motoneuronů, spinocerebelární ataxii, spinální svalovou atrofii a další (Seidl, 2008). Záněty míchy mohou být bakteriálního či virového původu, také však mohou být způsobeny parazity či mykotickými organismy. Typickým zánětlivým onemocněním postihujícím míchu je poliomyelitis anterior acuta, toto onemocnění se u nás díky vakcinaci již nevyskytuje, můžeme se ale setkat s postpolyomyelitickým syndromem, který se rozvíjí s mnohaletým odstupem po prodělané poliomyelitidě (Nevšímalová, Růžička & Tichý, 2002; Seidl, 2008). Míšní nádory dělíme na intramedulární vyrůstající ze samotné míchy (jsou z více než 90% tvořeny astrocytomy a ependymomy) a extramedulární, které dále dělíme na intradurální z mening a míšních kořenů (většinou neurinomy či meningeomy) a extradurální nádory, které vyrůstají z páteře a epidurální tkáně, jedná se většinou o metastázy (Nevšímalová, Růžička & Tichý, 2002; Seidl, 2008). Mezi cévní onemocnění míchy řadíme tzv. míšní infarkty neboli míšní ischemie, míšní krvácení (hematomyelie), která jsou však poměrně vzácná, a v neposlední řadě také epidurální hematomy, které mohou vznikat u lidí užívajících antikoagulancia, po lumbální punkci nebo i spontánně (Seidl, 2008). Traumatické míšní léze vznikají při závažnějších traumatech páteře, kdy nejzávažnější je úplné přerušení míchy, tzv. kompletní transverzální míšní léze. Pro transverzální míšní lézi je typické iniciální stádium míšního šoku, které se projevuje jako pseudochabá paréza. Během dnů až týdnů dochází k úpravě stavu 18

a rozvíjí se centrální spastická paréza (Nevšímalová, Růžička & Tichý, 2002; Seidl, 2008). Mumenthaler a Mattle (2001) rozlišují následující typy poškození míchy při traumatech: 1.5.1 Otřes míchy K otřesu míchy dochází často u sportovců při pádu na záda, nejčastěji se setkáváme s akutními příznaky transverzální míšní léze v oblasti cervikální nebo thorakolumbální. Příznaky bývají smíšené motoricko-senzitivní, méně často potom pouze čistě senzitivní. Typicky všechny příznaky odezní v průběhu hodin, nejpozději do tří dnů. 1.5.2 Míšní kontuze Jedná se o poškození míšní tkáně následkem přímého poranění nebo krvácením. Příčinou může být dislokovaná fraktura obratle, volný fragment kosti, výhřez meziobratlové ploténky nebo subluxace dvou sousedních obratlů. Patologické změny jsou prokazatelné na MR, nikoli však na klasickém RTG snímku. Podle rozsahu a vyvolávajícího mechanizmu budou příznaky postupně více či méně odeznívat. Prognosticky příznivě se jeví návrat vnímání bolesti. Úroveň míšního poškození nemusí odpovídat úrovni poškození páteře, příčinou posunu této hranice jsou zřejmě cévní mechanismy. Při odeznívání příznaků klesá hranice poškození i o několik segmentů. 1.5.3 Komprese míchy Je způsobena mechanickým útlakem vyhřezlou meziobratlovou ploténkou, kostním fragmentem nebo epidurálním spinálním hematomem. Epidurální hematom se může objevit spontánně, po lumbální punkci, jako komplikace při antikoagulační léčbě nebo i po námaze a cvičení. Zpočátku jsou přítomny kruté bolesti zad, během hodin až dní potom dochází k rozvoji příznaků transverzální míšní léze s paraplegií. V místě postižení nevzácně nacházíme vrozené malformace páteře. 19

1.5.4 Myelomalacie Myelomalacie vznikající po latentním intervalu několika hodin nebo dní po úrazu může být zapříčiněna sekundárně podmíněnými oběhovými jevy. Jako patogeneticky nejasná pozdní komplikace se může měsíce až roky po úrazu kraniálně od původního poškození rozvíjet syringomyelie, která často vykazuje progredující průběh. 1.5.5 Hematomyelie Jedná se o krvácení do centrálních partií míchy, obvykle zasahuje více segmentů najednou. Klinicky se projevuje jako inkompletní míšní léze různého typu. Nejčastější příčinou jsou úrazy včetně axiálního postižení, např. při pádu na hýždě nebo skocích do mělké vody. Často jsou přítomny také lokální bolesti zad. Nejčastěji je postižena oblast dolní krční míchy. 20

2 Dýchání Transport dýchacích plynů, tedy dýchání, je u člověka zajišťován dýchacím a oběhovým systémem (Trojan, 2003). Rozlišujeme dva typy dýchání, zevní a vnitřní. Pod pojmem zevní dýchání se skrývá výměna vzduchu mezi zevním prostředím a plícemi, neboli plicní ventilace. Fyzikálně-biologickou podstatu zevního dýchání nazýváme dechová mechanika. Přesun kyslíku z alveolů do krve plicních kapilár a oxidu uhličitého v opačném směru se děje na základě difuze. Vnitřním dýcháním rozumíme přesun plynů mezi krví, tkáňovým mokem a buňkami, který se taktéž uskutečňuje difuzí (Slavíková & Švíglerová, 2012). 2.1 Dýchací systém Dýchací systém je tvořen horními a dolními dýchacími cestami. Horní cesty dýchací tvoří dutina nosní a nosohltan, dolní cesty dýchací sestávají z hrtanu, průdušnice, průdušek a vlastních dýchacích orgánů, tedy plic (Čihák, 2002). Počínaje tracheou se dýchací cesty začínají dělit, a to tak, že proximální úsek se dělí na dva úseky distální, takovýchto dělení je 20 23, průměr dýchacích cest distálně klesá. Trachea se dělí na pravý a levý hlavní bronchus, které se dále dělí na lobární a segmentální bronchy, ty dále pokračují jako bronchioly. Poslední vodivou část dýchacích cest představují bronchioly terminální, které se dělí na respirační bronchioly, které již představují první část oblasti výměny plynů, tzv. respirační zóny. Z respiračních bronchiolů odstupují alveolární chodbičky a váčky, na které nasedají samotné alveoly. Přes stěnu alveolů, které mají nepatrný průměr, je jich velký počet a jejich stěna má velmi jemnou strukturu, dochází k výměně dýchacích plynů do a z krve. Alveoly jsou vystlány dvěma typy pneumocytů, plochými pneumocyty typu I, které tvoří souvislou výstelku alveolů a kubickými pneumocyty typu II, které syntetizují sufraktant, tvoří asi 10% výstelky alveolů a jsou rozptýleny mezi pneumocyty typu I. Pneumocyty typu I regenerují z pneumocytů typu II. Na vnitřní ploše alveolů se dále nacházejí alveolární makrofágy, které fagocytují prach a mikroorganismy (Slavíková & Švíglerová, 2012). 21

2.2 Dýchací svaly Většina autorů dělí dýchací svaly na inspirační a expirační a dále pak na hlavní a pomocné, které se zapojují při usilovném dýchání, nebo pokud je nějak narušena funkce hlavních dýchacích svalů (Obr.1). Dle Kapandjiho (2008) patří mezi hlavní inspirační svaly bránice a mm. intercostales externi, mezi hlavní expirační svaly řadí mm. intercostales interni s poznámkou, že normální klidný výdech je jako takový děj pasivní díky přirozené stažlivosti hrudníku, která je výsledkem elasticity osteochondrálních komponentů hrudníku a parenchymu plic. Nemalou roli zde hraje také gravitace. Obr.1 Dýchací svaly (Netter, 2005) 2.2.1 Bránice Nejdůležitějším respiračním svalem je bránice, která je anatomicky funkčně i metabolicky uzpůsobená na kontinuální práci. Síla, kterou je bránice schopna svou kontrakcí vyvinout závisí na délce svalových vláken před započetím kontrakce. Dlouhodobá výkonnost nejen bránice, ale i ostatních dýchacích svalů je dána silou svalového stahu, typu a počtu svalových vláken a zdroji energie 22

dodané svalům cirkulující krví. Bránice se z 60 % skládá ze svalových vláken typu I, pro která je typický pomalý stah a jsou schopna utilizovat mastné kyseliny i glukózu. Zbylých 40 % připadá na vlákna typu II, neboli rychle se stahující svalová vlákna, která využívají jako zdroj energie především glykogen uložený ve svalech. Průtok krve bránicí může při zvyšování její práce stoupnout až pětinásobně. Únava dechového svalstva je spjata s hromaděním H+ a poklesem ph ve svalu. Zvýšením perfuze dochází k zamezení akumulace H+ a je tak umožněn dlouhodobý vysoký výkon bránice (Zadák, 2009). Bránice odděluje hrudní a břišní dutinu. Za normálního stavu se kopulovitě vyklenuje do dutiny hrudní, pravá klenba brániční do výše 4. mezižebří, levá klenba do výše 5. mezižebří. Svalové snopce bránice začínají podél celého vnitřního okraje apertura thoracis inferior. Středem bránice je aponeurotické centrum tendineum, ke kterému se sbíhají jednotlivé svalové snopce (Čihák, 2011; Dokládal & Páč, 1997). Centrum tendineum má tvar trojlístku, na list obrácený ventrálně naléhá srdce v perikardu, na zbylé dva listy obrácené ke stranám naléhají plíce. Dolní plocha centrum tendineum je v kontaktu s játry. V zadní části centrum tendineum, vpravo od střední čáry se nachází foramen venae cavae, kterým probíhá dolní dutá žíla (Sinělnikov, 1980). Podle místa začátku rozlišujeme tři části bránice: pars sternalis, pars costalis a pars lumbalis. Pars sternalis diaphragmatis začíná od vnitřní plochy processus xiphoideus sterni a od zadního listu vagina m. recti abdominis. Jedná se o nejmenší část bránice. Naopak největší část bránice tvoří pars costalis diaphragmatis, která odstupuje od kostěných a chrupavčitých částí kaudálních šesti žeber. Pars lumbalis diaphragmatis začíná od bederních obratlů, skládá se ze dvou ramen: crus dextrum a crus sinistrum. Mediální části obou ramen odstupují od ligamentum longitudinale anterius ve výši L1 L3 vlevo a L1 L4 vpravo. Tyto mediální svalové snopce směřují kraniálně a před páteří ohraničují hiatus aorticus, kterým prochází aorta a hrudní mízovod (ductus thoracicus). Ventrálně je tento otvor ohraničen snopci ligamentum arcuatum medianum. Poněkud výše a ventrálněji ohraničují mediální svalové snopce obou ramen hiatus oesophageus, kterým probíhá jícen a nn. vagi. Dále směřují mediální snopce k centrum 23

tendineum. Laterální části ramen začínají od mediálních a laterálních vazivových obloučků (ligamentum arcuatum mediale, ligamentum arcuatum laterale). Ligamentum arcuatum mediale překlenuje ventrální plochu m. psoas major a spojuje přední plochu těla L1 a jeho processus costalis. Ligamentum arcuatum laterale překlenuje m. quadratus lumborum a spojuje processus costalis L1 a 12. žebro. V obou mediálních částech laterálních ramen nacházíme štěrbinu, kterou prostupuje vpravo v. azygos a nn. splanchnici a vlevo v. hemiazygos a nn. splanchnici. Mezi mediální a laterální částí laterálních ramen nacházíme další štěrbinu, kterou prochází pravý a levý truncus sympaticus (Dokládal & Páč, 1997; Sinělnikov, 1980). Dále nacházíme v bránici dvě párová trojúhelníkovitá oslabení, často místa tvorby bráničních kýl. Tato oslabení jsou: trigonum sternocostale mezi pars sternalis a pars costalis a trigonum lumbocostale mezi pars costalis a pars lumbalis (Dokládal & Páč, 1997). Hrudní plochu bránice kryje fascia diaphragmatica, která je pokračováním fascia endothoracica. Břišní plochu bránice kryje fascia endoabdominalis (Čihák, 2011). Bránice se během ontogenetického vývoje zakládá v dolní části krku a postupně dochází k jejímu kaudálnímu posunu, je proto inervována z nn. phrenici, jež odstupují z plexus cervicalis (míšní kořeny C3 C5 (někdy C6)). V místech, kde bránice přebíhá přes jednotlivá mezižebří, přicházejí do jejích okrajů senzitivní vlákna z příslušných mezižeberních nervů (Čihák, 2011). Bránice je hlavní nádechový sval. Kontrakcí svalových snopců dojde k oploštění klenby brániční a k jejich oddálení od stěny hrudníku, bránice tedy ustupuje kaudálně, čímž aktivně zvětšuje prostor hrudníku a umožňuje tak nasátí vzduchu do plic. Při výdechu bránice ochabuje a je obsahem břišní dutiny vytlačena do původní polohy (Čihák, 2011; Dokládal & Páč, 1997). Respirační funkce bránice a biomechanika dýchání je podrobněji popsána v kapitole 2.3 Fyziologie a biomechanika dýchání. 2.2.2 Mm. intercostales Vnější vrstva mezižeberních svalů mm. intercostales externi směřuje šikmo zezadu seshora od kraniálnějšího žebra dopředu dolů k žebru 24

kaudálnějšímu. Střední vrstvu mezižeberních svalů tvoří mm. intercostales interni, které probíhají kolmo na svaly předchozí, tedy zepředu seshora od kraniálnějšího žebra dozadu dolů k žebru kaudálnějšímu. Vnitřní vrstva mezižeberních svalů mm. intercostales intimi má stejný průběh jako mm. intercostales interni a tedy i stejnou funkci. Inervaci mezižeberních svalů zajišťují nn. intercostales I. XI. (Čihák, 2001). Protichůdnou funkci mm. intercostales externi a interni lze vysvětlit rozdílnou délkou páky při pohybu kraniálního a kaudálního žebra. Vzdálenost mezi napojením mm. intercostales externi na kraniálnější žebro a osou otáčení tohoto žebra je menší než vzdálenost úponu těchto svalů na kaudálnějším žebru od jeho osy otáčení. Délka páky na kaudálnějším žebru je tedy větší než délka páky na kraniálnějším žebru a proto se žebra při kontrakci mm. intercostales externi zvednou. Stejný princip platí pro mm. intercostales interni, vzhledem k jejich opačnému průběhu však při jejich kontrakci žebra klesají (Silbernagl & Despopoulos, 2004). 2.2.3 Auxiliární dýchací svaly Mezi auxiliární neboli pomocné inspirační svaly jsou mimo jiné řazeny také mm. levatores costarum. Jsou to drobné svaly vedoucí od proc. transversi hrudních obratlů k žebrům, jsou inervovány ze segmentů Th1-11 a napomáhají elevaci žeber. Dalšími svaly hrudníku napomáhajícími nádechu, tedy vedlejšími inspiračními svaly jsou m. pectoralis major, m. pectoralis minor a m. serratus anterior. M. pectoralis major začíná na mediální části klavikuly, sternu, přilehlých částech prvních šesti žeber a pochvě m. rectus abdominis, upíná se na crista tuberculi majoris humeri a je inervován z n. pectoralis lateralis a medialis. M. pectoralis minor začíná z přední části 3. 5. žebra a upíná se na processus coracoideus, je inervován z n. pectoralis medialis. M. serratus anterior začíná devíti zuby od 1. až 9. žebra, dále probíhá pod lopatkou a upíná se na její mediální okraj a dolní úhel, je inervován z n. thoracicus longus. Tyto tři svaly napomáhají inspiraci pouze za předpokladu, že je HK fixovaná v abdukci (Čihák, 2001; Kapandji, 2008). Dále řadíme mezi pomocné inspirační svaly některé svaly šíjové, jsou to m. sternocleidomastoideus a mm. scaleni, které pomáhají při nádechu pouze, je-li 25

fixována krční páteř jinými svaly. M. sternocleidomastoideus začíná od manubrium sterni a sternálního konce klavikuly. Vede šikmo po laterální straně krku směrem k processus mastoideus a linea nuchalis superior, na které se upíná. Inervován je z nn. cervicales a n. accesorius. Mezi mm. scaleni řadíme m. scalenus anterior, medius a posterior. Svaly začínají od krčních obratlů, m. scalenus anterior se upíná na první žebro, m. scalenus medius se upíná taktéž na první žebro za m. scalenus anterior. M scalenus posterior se upíná na druhé žebro. Všechny tři svaly jsou inervovány z rr. ventrales krčních nervů C3 C8 (Čihák, 2001; Kapandji, 2008). Poslední skupinou svalů podílejících se na inspiraci jsou m. latissimus dorsi a m. serratus posterior superior ze skupiny svalů zádových. M. latissimus dorsi začíná prostřednictvím aponeurosy fascia thoracolumbalis od dorsální části crista iliaca, dorsální plochy kosti křížové a od trnů bederních obratlů. Dále začíná od kaudálních žeber a od trnů kaudálních hrudních obratlů. Upíná se na crista tuberculi minoris humeri a je inervován z n. thoracodorsalis. Na inspiraci se podílí pouze, je-li HK fixována v abdukci. M. serratus posterior superior začíná na processi spinosi C6 Th2 a upíná se na 2. až 5. žebro. Je inervován z nn. intercostales příslušných segmentů (Čihák, 2001; Kapandji, 2008). K vedlejším expiračním svalům uplatňujícím se při usilovném výdechu řadí Kapandji (2008) svaly břišního lisu - m. rectus abdominis, m. obliquus externus abdominis, m. obliquus internus abdominis a m. transversus abdominis, které stahují žebra kaudálně při usilovném výdechu. Dále do této skupiny Kapandji řadí kaudální část m. iliocostalis a m. longissimus, m. serratus posterior inferior, m. quadratus lumborum a m. transversus thoracis. M. longissimus a m. iliocostalis probíhají podél celé páteře. M. longissimus začíná od zadní strany kosti křížové a vede až k processus mastoideus. M. iliocostalis běží laterálně od svalu předchozího od kosti křížové a crista iliaca směrem k žebrům. Svaly jsou inervovány z rr. dorsales nn. spinalium. M. serratus posterior inferior jde od processi spinosi posledních dvou hrudních a prvních dvou bederních obratlů a upíná se na kaudální čtyři žebra, je inervován z nn. intercostales. Často opomíjený je m. transversus thoracis, který odstupuje od zadní strany sterna a upíná se na 2. - 6. žebro. Jeho kontrakce 26

způsobuje depresi odpovídajících žeberních chrupavek (Čihák, 2001; Kapandji, 2008). Jak bude popsáno níže, břišní svalstvo se nezapojuje do ventilace pouze při usilovném výdechu, jeho správná funkce je nutná pro účinnou dechovou mechaniku během celého dechového cyklu i při klidném dýchání. Mezi břišní svaly řadíme m. rectus abdominis, m. obliquus externus abdominis, m. obliquus internus abdominis a m. transversus abdominis. M. rectus abdominis probíhá od chrupavčitých částí 5. 7. žebra a processus xiphoideus k hornímu okraji kosti stydké. M. obliquus externus abdominis je povrchový sval začínající od 8 kaudálních žeber. Probíhá dopředu a kaudálně a jeho spodní snopce se upínají na labium externum cristae iliacae. Horní snopce přechází v aponeurosis musculi obliqui externi, která tvoří přední část pochvy m. rectus abdominis a upíná se do linea alba. M. obliquus internus abdominis začíná od okraje hlubokého listu thorakolumbální fascie, crista iliaca a laterální části ligamentum inguinale. Probíhá dopředu a kraniálně, jeho horní snopce se upínají na přední části kaudálních žeber, dolní část svalu přechází v aponeurosis musculi obliqui interni, která se štěpí na dva listy, které spoluvytváří přední a zadní část pochvy m. rectus abdominis a upínají se do linea alba. Nejhlubší vrstvu břišního svalstva tvoří m. transversus abdominis, který začíná od vnitřní plochy chrupavek 7. 12. žebra, okraje hlubokého listu thorakolumbální fascie, crista iliaca a laterální části ligamentum inguinale a prostřednictvím aponeurózy, která spoluvytváří zadní část pochvy m. rectus abdominis se upíná do linea alba. Ve spodní části břicha přechází aponeurózy posledních tří jmenovaných svalů na přední stranu m. rectus abdominis, zadní část pochvy zde tvoří pouze fascia abdominalis. M. rectus abdominis inervují nn. intercostales VII. - XI. a n. subcostalis, m. obliquus externus abdominis inervují nn. intercostales V. XI. a n. subcostalis, m. obliquus internus abdominis inervují nn. intercostales VIII. XI., n. subcostalis, n. iliohypogastricus a n. ilioinguinalis a m. transversus abdominis inervují nn. intercostales VII. XI., n. subcostalis, n. iliohypogastrigus, n. ilioinguinalis a n. genitofemoralis (Čihák, 2001; Dokládal & Páč, 1997). 27

2.3 Fyziologie a biomechanika dýchání K výměně vzduchu mezi zevním prostředím a plícemi dochází na základě změn objemu hrudníku a plic v průběhu dechového cyklu. Boyleův-Mariottův zákon říká, že při konstantním počtu molekul plynu a konstantní teplotě je součin tlaku a objemu plynu stejný. Pokud tedy dojde při nádechu ke zvětšení objemu vyplněného plynem, tlak plynu klesá a naopak, při výdechu, kdy dochází ke zmenšení objemu, tlak stoupá. Vzduch proudí po tlakovém gradientu. Při nádechu klesá alveolární tlak pod hodnotu atmosférického tlaku a vzduch proudí do plic. Na konci nádechu jsou si tlaky rovny. Při výdechu se zmenšuje objem hrudníku, alveolární tlak je tedy větší než atmosférický a vzduch proudí z plic (Slavíková & Švíglerová, 2012). Na vdechu se podílí bránice svým stahem, tedy oploštěním, mm. intercostales externi, které svým stahem zvedají žebra a při usilovném dýchání také mm. scaleni a ostatní pomocné inspirační svaly, které se podílejí na zvětšení objemu hrudníku. Největší podíl (60 70%) na rozšíření hrudníku při nádechu má bránice. Oploštěním bránice dojde ke zvětšení objemu hrudní dutiny v kraniokaudálním směru, zároveň dochází ke stlačení břišních útrob a vyklenutí břišní stěny. V klidu je posun bránice asi 1,2 cm, při usilovném dýchání až 10 cm. Kontrakcí mm. intercostales externi dochází ke zvednutí žeber nahoru a dopředu a oddálení sterna od páteře. Toto platí u horních žeber, dolní žebra se při nádechu pohybují především do stran. Rozdíl v pohybu žeber je dán rozdílnou osu rotace, která jde ze středu hlavice žebra dorzolaterálně ke kostotransversálnímu kloubu. Následkem elevace žeber dochází ke zvětšení objemu hrudní dutiny ve směru horizontálním. K výdechu dochází pasivním zmenšením hrudního koše a plic v důsledku jejich tíhy a elasticity. Při usilovném výdechu se zapojuje také tzv. břišní lis (svalstvo břišní stěny), který prostřednictvím útrob vytlačuje bránici nahoru a mm. intercostales interni, která táhnou žebra dolů (Kolář, 2009; Silbernagl & Despopoulos, 2004; Slavíková & Švíglerová, 2012). Přesto, že někteří autoři uvádějí bránici a břišní svaly jako antagonisty, je důležité si uvědomit, že tyto svaly fungují do jisté míry i jako synergisté. Tento vztah podrobně popisuje Kapandji (2008). Během nádechu dochází ke kontrakci bránice, poklesu centrum tendineum a zvětšení vertikálního rozměru hrudníku. 28

Tento pokles bránice je záhy zastaven vnitřnostmi, které jsou udržovány v břišní dutině napětím právě břišních svalů. Bez správné funkce těchto svalů by došlo k vyklenutí obsahu břišní dutiny dopředu a dolů a centrum tendineum by nebylo dostatečně stabilizováno, aby poskytlo oporu bránici a umožnilo jí tak elevaci spodních žeber. Z toho vyplývá, že paralýza břišních svalů značně redukuje efektivitu bránice při dýchání. Během výdechu bránice relaxuje a kontrakce břišních svalů stahuje žebra kaudálně a tím zároveň snižuje transverzální a ventrodorzální rozměr hrudníku. Zvyšováním intraabdominálního tlaku tlačí břišní svaly vnitřnosti vzhůru a zvedají tak centrum tendineum. Tím dochází ke zmenšení vertikálního rozměru hrudníku a zavření kostodiaphragmatických recesů. Při výdechu jsou tedy břišní svaly antagonisty bránice a snižují zároveň všechny tři rozměry hrudníku. Obě skupiny svalů jsou stále v aktivní kontrakci, ale úroveň jejich aktivity se recipročně mění. Během nádechu se tonus bránice zvyšuje a tonus břišních svalů snižuje, během výdechu naopak (Graf 1). Graf 1 Závislost napětí svalů na dechovém cyklu (Kapandji, 2008) Z kineziologického hlediska rozlišujeme dva typy dýchání, dýchání brániční a kostální. Při bráničním typu dýchání se aktivuje bránice, která se svou kontrakcí oplošťuje a tím stlačuje břišní orgány kaudálně. Dochází k rovnoměrnému rozšíření břišní a dolní hrudní dutiny, sternum se posouvá ventrálně, mezižeberní prostory se rozšiřují a dolní hrudník se rozpíná do stran. 29

Při fyziologickém bráničním dýchání nedochází k transverzálnímu posunu sternální kosti a pomocné dýchací svaly relaxují. Oproti tomu při kostálním, neboli horním typu dýchání dochází ke kraniokaudálním pohybům sterna a pouze minimálnímu rozšíření hrudníku. Dochází k výraznému zapojení pomocných dýchacích svalů. Neschopnost pacienta provést brániční typ dýchání poukazuje na porušení souhry mezi bránicí a břišními svaly (Kolář, 2009). Pohyby hrudního koše jsou efektivní pouze v tom případě, kdy je plíce následují. Plíce a hrudník jsou na sebe naléhající elastické struktury. Hrudník je vystlán parietální pleurou neboli pohrudnicí. Plíce jsou kryty pleurou viscerální neboli poplicnicí. Pleurální tekutina, která vyplňuje intrapleurální prostor, umožňuje membránám k sobě silně přilnout a tím pádem umožňuje plicím měnit objem společně s hrudníkem. Pleurální tekutina také usnadňuje klouzání membrán přes sebe a tím snižuje tření a odpor dýchacího systému. Elasticita plic a povrchové napětí v alveolech tvoří tzv. retrakční sílu plic, která působí směrem dovnitř k hilu. V klidu je retrakční síla v rovnováze s opačně působící silou vznikající v důsledku elastického napětí hrudní stěny. Plíce a hrudní stěna jsou od sebe odtahovány a intrapleurální tlak je tedy negativní, při vdechu se hrudní koš rozšíří a podtlak se zvýší, při výdechu naopak klesne. Pouze při výrazně usilovném výdechu za přispění expiračních svalů může intrapleurální tlak nabývat také pozitivních hodnot (Silbernagl & Despopoulos, 2004; Slavíková & Švíglerová, 2012). 2.4 Regulace dýchání Aktivita dýchacích svalů je řízena centrálně specializovanými skupinami neuronů v CNS. Tyto neurony jsou spontánně rytmicky aktivní, aby byl zajištěn soulad mezi ventilací a okamžitými metabolickými požadavky organismu, je nezbytná neustálá účast regulačních mechanismů, které rytmus upravují dle momentálních požadavků organismu. Dříve se předpokládalo, že existuje pouze jedno centrum dýchání v prodloužené míše, tento fakt se však nepotvrdil, právě naopak bylo prokázáno, že dýchání je řízeno několika skupinami buněk v mozkovém kmeni, které pracují ve vzájemné souhře tak, aby zajistily rytmické střídání inspirace a expirace. Příčné protětí mozkového kmene nad pontem nezpůsobuje u zvířat zástavu dýchání, zatímco protětí těsně pod prodlouženou 30

míchou zástavu spontánního dýchání způsobí. Léze mezi těmito dvěma místy způsobují poruchy dýchání. Dnes rozlišujeme dvě skupiny buněk aktivní během respiračního cyklu inspirační neurony aktivní zejména během inspirace a expirační neurony aktivní během expirace. Rytmická aktivita dýchacích svalů je závislá především na interakci těchto dvou skupin neuronů, které jsou ovlivňovány z vyšších etáží CNS a z periferie. Obecně platí, že se zvyšuje dechová frekvence a dech se prohlubuje při vyšších nárocích na ventilaci (Trojan, 2003). Dechový rytmus je ovlivňován signály z periferie, při rozpětí plic je reflexně inhibována inspirace a je zahájena expirace a naopak velké snížení objemu plic stimuluje inspiraci. Tzn., že informace o napětí plic je přenášena k dýchacím centrům, které ji zpracovávají a iniciují adekvátní protiakci. Tento efekt se nazývá podle svých objevitelů Hering-Breuerův inflační reflex. Fyziologicky omezuje rozsah dýchacích pohybů a brání nadměrnému rozvinutí plic. Reflexní oblouk začíná u plicních mechanoreceptorů v trachee, bronších a bronchiolech, dále informace pokračuje aferentně cestou n. vagus, proto oboustranné vyřazení n. vagus vyřazuje Hering-Breuerův reflex a dýchání je hlubší a pomalejší. Do regulace dýchání se dále zapojují také informace ze svalových vřetének dýchacích a dalších svalů, kožních receptorů a dalších mechanoreceptorů. Pomocí těchto informací zajišťují dechová centra v CNS rytmickou ventilaci přizpůsobenou fyzické aktivitě organismu. Soulad mezi potřebou dodávky kyslíku odvodu oxidu uhličitého, regulací ph a metabolickou situací organismu zajišťuje chemické řízení dýchání (Trojan, 2003). Vhodná koncentrace kyslíku, oxidu uhličitého a vodíkových iontů v krvi a tkáních je zajištěna regulací dýchání na základě koncentrace těchto látek. Centrální chemoreceptory (nervové buňky) v mozkovém kmeni jsou stimulovány zvýšenou koncentrací oxidu uhličitého a vodíkových iontů. Zvýšená koncentrace oxidu uhličitého v arteriální krvi (hyperkapnie) dráždí jak centrální tak i periferní chemoreceptory a způsobuje tak vzestup dechové frekvence i objemu. Centrální chemoreceptory se nacházejí v chemosenzitivní oblasti bilaterálně na ventrolaterální ploše prodloužené míchy. Buňky této oblasti nejsou citlivé přímo na CO2, zvýšená koncentrace CO2 způsobuje změny ph a na tyto změny buňky 31