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L’EQUILIBRIO MECCANICO TORACO-POLMONARE
Richiami anatomici della parete toracica.
l torace si suol raffigurare come due coni uniti per le basi a livello dell’ottava costa che è la più
lunga, con due aperture: superiore e inferiore. L’apertura toracica superiore è limitata indietro
dal corpo della prima vertebra dorsale, innanzi dall’incisura giugulare dello sterno, lateralmente dal margine interno della prima costa; ha conformazione elittica con diametro trasverso di 10-12
cm. e diametro sagittale di 5-8 cm.
L’apertura inferiore è limitata posteriormente dal corpo della 12a vertebra dorsale, anteriormente dal
processo xifoide dello sterno, ai lati dalle ultime coste; ha un andamento obliquo dall’alto in basso,
dall’avanti all’indietro con diametro sagittale di 8-12 cm. e diametro trasverso di 20-26 cm.
Considerando a parte i due emitoraci si possono distinguere per ciascuno tre pareti modellate dall’impalcatura osteo-articolare: una anteriore dalla linea medio-sternale alla ascellare anteriore, una
laterale da questa all’ascellare posteriore, una posteriore da questa alla mediana vertebrale; a tale divisione corrispondono tratti costali che per diversità di forma, lunghezza e andamento, imprimono le
particolari note caratteristiche alle diverse regioni.
Le coste impiantandosi sulla colonna vertebrale formano con la corrispondente vertebra un angolo
acuto ad apertura inferiore; l’articolazione con le vertebre per le prime dieci coste è duplice, una centro-costale tra la testa della costa e due corpi vertebrali, essendo la testa della costa conformata a
schiena d’asino con due versanti divisi da una cresta che corrisponde al disco intervertebrale, una trasverso-costale tra la tuberosità della costa e le apofisi trasverse; tra le due articolazioni è il cosiddetto collo della costa.
Le coste partendo dalle vertebre dorsali si estendono all’esterno e in avanti a forma irregolarmente
arcuata con estremità posteriori notevolmente più in alto di quelle anteriori: queste mediante le cartilagini si uniscono le prime sette allo sterno, le tre successive tra loro, mentre le ultime due rimangono libere.
Le potenze muscolari che hanno valore per la respirazione possono raggrupparsi tenendo presente la
precedente divisione del torace.
Per l’apertura superiore gli scaleni in numero di tre, dei quali l’anteriore e il medio si fissano sulla
prima costa, il posteriore sulla seconda; il trapezio, i cui fasci superiori vanno a finire al margine posteriore del terzo laterale della clavicola; il dentato postero-superiore che, originatosi dalle apofisi spinose delle ultime due vertebre cervicali e prime due o tre toraciche, termina con quattro digitazioni
lateralmente all’angolo costale nella II, III, IV e V costa; lo sterno cleido-mastoideo che, dividendosi
in due fasci terminali, si attacca al manubrio dello sterno e alla estremità sternale della clavicola; il
succlavio teso dalla superficie inferiore della clavicola alla I° cartilagine costale. I primi quattro
muscoli sono inspiratori e in modo diverso possono sollevare l’apertura toracica superiore, contemporaneamente dilatandola. Solo il succlavio agisce come depressore della I costa e della clavicola.
Agiscono nella parete anteriore e latero-anteriore il grande pettorale, che nato dall’estremità sternale
della clavicola e dalle cartilagini costali (dalla II alla VII) va a finire all’omero; il piccolo pettorale sottoposto al precedente, che originatosi dalla superficie esterna della II, III, IV e V costa va a finire alla
scapola; gli intercostali esterni con direzione obliqua in avanti e in basso, estendendosi dal labbro
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esterno della gronda della costa superiore al margine superiore della costa sottostante, tesi tra le tuberosità costali e le cartilagini costali; il grande dentato che occupa la superficie laterale del torace, inserito alla superficie esterna delle prime 8-9 coste finisce sul margine mediale della scapola; gli intercostali interni con direzione obliqua in basso e in dietro, estendentisi dal labbro interno della gronda
della costa superiore, al margine superiore della costa sottostante, compresi tra il margine dello sterno e l’angolo costale posteriore, il triangolare dello sterno sito dietro il corpo dello sterno e la superficie interna delle cartilagini costali.
I primi quattro hanno azione inspiratoria spostando in avanti e lateralmente le coste, e in parte elevandole verso l’alto. Gli ultimi due sono espiratori, riuscendo depressori delle coste dello sterno.
Nella parete posteriore e latero-posteriore agiscono il grande dorsale che con tre-quattro digitazioni
si inserisce alla superficie esterna delle ultime 3-4 coste; il latissimus dorsi che con fasci laterali si
impianta alle coste tra l’angolo e la tuberosità; il dentato postero-inferiore che partendo dalle ultime
vertebre toraciche e le prime lombari si fissa alla superficie esterna delle ultime quattro coste; i sottocostali, fasci sottili che vanno dalla superficie interna di una costa a quella della costa sottostante, e
sono compresi tra corpo delle vertebre e intercostali interne. I primi due in particolari condizioni agiscono da sollevatori delle coste, gli ultimi due sono espiratori.
L’apertura toracica inferiore è limitata dal diaframma, di cui agli effetti funzionali è necessario ricordare il centro tendineo trilobato, i fasci muscolari anteriori che, andando diretti allo sterno, ne impediscono i forti spostamenti, e i fasci laterali che si inseriscono obliquamente alle ultime sei coste,
determinandone l’inspirazione parzialmente il sollevamento anteriore, è maggiormente lo spostamento laterale.
Sull’apertura toracica inferiore agiscono anche i muscoli retti addominali, gli obliqui interni ed esterni ed il trasverso, i quali inserendosi tutti sulle ultime coste ne determinano nella espirazione l’abbassamento, e contribuiscono con la compressione del pacchetto viscerale addominale, al risollevamento
del diaframma.
Equilibrio statico idea
’equilibrio del torace va considerato sotto due aspetti: statico o di riposo e dinamico o di funzione; ambedue a loro volta vanno considerati sotto il duplice aspetto ideale ed effettivo.
L’equilibrio ideale statico è quello risultante dalla posizione e conformazione dell’impalcatura osteo-articolare modificata unicamente dal tono delle potenze muscolari, e, per le parti limitate da
formazioni molli, dalla posizione naturale di queste ultime. Si tratta quindi di un equilibrio essenzialmente anatomico o se si vuole, anatomo-funzionale, solo attribuendo ai muscoli inseriti sul torace quel grado di attività che svolgono in fase di riposo. E’ noto in fatti che i muscoli dell’organismo
vivente si trovano costantemente, anche se in apparente inattività, in un certo equilibrio di tensione
superficiale, a cui corrisponde un particolare comportamento del ricambio materiale, una particolare
forma della fibra che può considerarsi intermedia fra i due stati estremi di massimo accorciamento e
di massimo rilasciamento: è il cosiddetto tono del muscolo a cui è legato lo svolgersi continuo di una
determinata funzione meccanica.
Questo concetto da già una visione assai complessa dell’equilibrio toracico. Nelle parti limitate da
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formazioni rigide o quasi rigide, l’attività di riposo dei muscoli inseriti ha necessariamente un valore
molto limitato; ben diverso è invece il comportamento delle parti interne dei muscoli il cui tono ne
diventa regolatore fondamentale. Ma vi ha di più; i muscoli agenti sul torace possono considerarsi con
uno sguardo d’insieme divisi in due gruppi, sollevatori e depressori, ad azione antagonista; se le loro
azioni fossero equivalenti, in fase di riposo si neutralizzerebbero, viceversa è noto che le potenze inspiratorie sono di gran lunga superiori alle espiratorie: inoltre la conformazione e la resistenza osteoarticolare è diversa nelle diverse regioni, la distribuzione dei muscoli non è omogenea, e non esiste
corrispondenza locale, sia pure entro limiti differenti, tra i gruppi antagonisti.
Da questa somma di condizioni si dovrà dedurre già che il torace, considerato nell’insieme, avrà un
equilibrio generico, con spostamento eccentrico, con differenze sensibili nelle diverse frazioni.
Equilibrio statico effettivo.
a il problema diventa ancora più complesso quando si consideri l’equilibrio statico effettivo.
Questo risulta dalla posizione ideale modificata dalle condizioni di ambiente attive o passive, interne od esterne, capaci di imprimere variazioni temporanee o permanenti: Si tratta in via generale, di condizioni ad azione depressiva: forza detraente polmonare, squilibrio fra pressione esterna atmosferica ed endopleurica negativa, squilibrio tra questa e pressione positiva endoaddominale, tensione degli organi cavi addominali: Sono tuttavia condizioni anche queste che si applicano in modo diverso alla parete, la quale a sua volta, in rapporto allo stato anatomico e anatomofunzionale, oppone una ben differente resistenza nelle singole sezioni. Ne conseguono fisionomie
regionali diverse che debbono essere prese in particolare considerazione.
Sull’apertura toracica superiore le forze agenti in senso depressivo sono assai limitate per la poca
quantità del parenchima polmonare, per la quasi assenza di potenze muscolari espiratorie; d’altro
canto per la rigidità della cintura toracica superiore, per il largo sostegno scheletrico postero-anteriore, per la molteplicità e valore dei muscoli inspiratori si avrà di questa parte un cospicuo spostamento eccentrico. Se di questa regione poi si esaminano le singole frazioni si trovano ancora particolari
differenze, ad esempio la fossa sopraclaveare appare abnormemente depressa rispetto alla corrispondente parte posteriore.
L’apertura toracica inferiore è in condizioni opposte alla precedente: la tensione dei visceri cavi sottostanti, il netto squilibrio tra pressione addominale positiva ed endopleurica negativa, la forte trazione della copiosa massa di parenchima polmonare, la presenza di numerosi muscoli ad azione espiratoria, la scarsa resistenza del sistema osteo-articolare circostante fanno si che prevalga sul diaframma l’azione delle potenze deprimenti, da cui un risollevamento statico di questo muscolo verso la
cavità toracica. Anche qui poi, se si passa ad una disamina frazionata, si trovano le ragioni di un differente equilibrio di questa parete limitante, il cui massimo richiamo verso il torace è nella parte centrale.
Sulla posteriore per la relativa rigidità delle vertebre, per la conformazione dei tratti costali, per la
quasi assenza di potenze muscolari agenti direttamente su di essi, per la scarsa ripercussione di azioni interne deprimenti, per la presenza del mediastino e per la corrispondenza di gran parte dell’impalcatura semirigida del polmone, non si hanno cospicue modificazioni dell’equilibrio ideale.
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Sulle pareti laterali e anteriori l’azione dei molteplici muscoli ad azione inspiratoria viene per gran
parte neutralizzata dai muscoli espiratori, dalla trazione polmonare, dallo squilibrio tra pressione
esterna ed endopleurica, da cui una posizione effettiva di queste parti concentrica, rispetto alla posizione ideale.
E se si vorrà estendere ancora l’osservazione si troveranno gli spazi intercostali più o meno depressi
rispetto agli archi costali, il medio-torace anteriore più spostato degli altri territori e la regione di
MOHRENHEIM e il cavo ascellare più infossati e così via. E’ una fisionomia multiforme le cui
caratteristiche sono già espressione della complessa funzione meccanica della respirazione.
Equilibrio dinamico.
equilibrio dinamico del torace è legato alla possibilità di spostamento dell’impalcatura osteo-articolare e alle potenze muscolari che possono sollevarla o deprimerla. Se nessun altro elemento
interno od esterno intervenissero a modificare l’azione dei muscoli, noi potremmo parlare di
posizione ideale inspiratoria od espiratoria. Ma già per effetto dell’antagonismo tra le diverse potenze muscolari e per le resistenze scheletriche, la posizione della parete toracica nelle due fasi appare
spostata. Ed altri elementi intervengono che accenniamo appena: differenze fra la pressione esterna
atmosferica e interna negativa, resistenza del polmone alla distensione, facilità entro certi limiti alla
retrazione, differenza di sollevamento e alla depressione dell’impalcatura osteo-articolare, tensione dei
gas addominali, pressione o rilasciamento dei visceri dell’addome e così via, elementi tutti che intervengono attivamente o passivamente a modificare quella posizione che assumerebbe la parete toracodiaframmatica se le potenze muscolari potessero esplicare in ogni momento in completa libertà la
propria azione. Per tutto ciò in pratica dovrà sempre parlarsi di equilibrio dinamico effettivo.
L’
Fattori attivi e passivi dell’espirazione.
qui prima di addentrarci in una disamina più dettagliata, cade opportuno ricordare la dibattuta questione se in fase espiratoria la posizione assunta dalla parete toraco-diaframmatica sia
il risultato di forze puramente passive o vi intervengano anche delle potenze attive. Gli elementi che passivamente favoriscono la posizione espiratoria sono molteplici: rilasciamento dopo la
fase di attività dei muscoli inspiratori, tendenza dello scheletro a riportarsi nella posizione di riposo
dopo il sollevamento inspiratorio, trazione del polmone che tende maggiormente a retrarsi dopo la
distensione inspiratoria, maggiore squilibrio tra pressione esterna atmosferica e depressione del cavo
pleurico divenuta più elevata in inspirazione tendono a rioccupare un maggiore spazio subito dopo
risospingendo in alto il diaframma, e così via.
Nonostante tutti questi coefficienti, i fisiologi ammettono che anche nell’espirazione tranquilla intervengono delle forze attive e propriamente gli intercostali interni, il triangolare dello sterno, il dentato postero-inferiore. E adducono molteplici ragioni; ne ricordiamo alcune: l’espirazione normale, benché favorita da molti elementi passivi è più lunga dell’inspirazione; avviene ugualmente dopo tolti gli
elementi passivi; due espirazioni egualmente intense, una in vivo e una sul cadavere, danno modifica-
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zioni monometriche differenti, vale a dire minore quella eseguita sul cadavere (ADUCCO).
Escludendo intenzionalmente i muscoli addominali dell’espirazione si può con i muscoli toracici eseguire un notevole abbassamento delle coste tanto che applicando un manometro ad acqua al cavo orale
si può osservare un aumento di pressione di 4-5 cm., espressione dello sforzo dei muscoli toracici.
Che questi intervengano anche nel ritmo ordinario si desume dal fatto che in qualunque momento per
inibizione dei medesimi si può interrompere la fase espiratoria (FICK). Esaminando i tracciati della
respirazione tranquilla, anche nel sonno, si nota che l’inspirazione e l’espirazione non sono sempre
uguali e non decorrono sempre sulla stessa linea dominante. Si è inoltre dimostrato che nei cani l’espirazione è sempre attiva per intervento degli addominali (LUCIANI).
Da queste osservazioni si è portati a concludere che anche nella espirazione tranquilla si ha l’intervento di potenze muscolari attive: resta però da dimostrare quanta parte debba essere attribuita agli
elementi passivi e più specialmente alla ventosazione del polmone, che certamente occupa il posto più
importante.
Le linee dominanti.
ora torniamo alla disamina dell’equilibrio toracico durante le due fasi respiratorie. Anche qui
come nel riposo non si può considerare il torace come unità fisiologica, ma come l’insieme di
più unità agenti armonicamente, con fisionomia distinta. Nel gioco respiratorio tutta l’impalcatura toracica subisce dei movimenti, ma questi hanno valore ben diverso alle diverse altezze e
secondo le diverse direzioni. Sorge così il concetto di linee dominanti, intendendo con questo di precisare i massimi di spostamento funzionale intorno ai quali il restante ambito toracico si adatta, in parte
seguendoli passivamente, in parte cooperandovi attivamente.
I nostri studi e quelli dei nostri collaboratori fino ad oggi hanno precisato abbastanza bene l’andamento di quattro dominanti: due verticali opposte, superiore e inferiore; una postero-anteriore e una
traversa antero-laterale. La dominante verticale inferiore è regolata dal diaframma. Già si è visto che
statisticamente questo muscolo per effetto di molteplici elementi passivi, assume una posizione che è
al di sotto di quella ideale, cioè spostata verso l’espirazione. Il primo tempo della contrazione ha per
effetto di vincere la resistenza degli elementi passivi e quindi di trasformare i fasci muscolari da
arciformi in rettilinei. In secondo tempo, unitamente all’azione di spostamento laterale o latero-anteriore delle ultime coste, si ha un vero abbassamento del diaframma senza peraltro giungere ad una
modificazione della fisionomia del muscolo come pretendevano FONTANA e HALLER che ammettevano nell’ispirazione profonda un rovesciamento verso l’addome. Secondo HASSE nelle profonde
inspirazioni anche verso il centro tendineo si abbassa in grado differente nelle diverse parti il lobo
destro cm. 2,5, il sinistro 2 e il medio 1 cm. HULTKRANTZ dà nella respirazione tranquilla uno
spostamento della parte muscolare centrale del diaframma di 10-11 mm. E 42 nell’ispirazione
profonda. Radioscopicamente le oscillazioni respiratorie medie del diaframma avvengono a destra tra
la VI e VIII costa, a sinistra tra la VII e la IX.
Nell’espirazione il diaframma diventa passivamente muscolo espiratorio per la spinta verso l’alto dei
muscoli addominali, per la maggiore pressione dominante del cavo addominale, per il restringimento
dell’apertura toracica inferiore, per la maggiore ventosazione del polmone. HULTKRANTZ dà nelle
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espirazioni forzate un sollevamento della parte centrale del diaframma di 60-70 mm. Tali valori concordano con l’indice inspiratorio-espiratorio di Omodei-Zorini.
La dominante verticale superiore è regolata dai muscoli dell’apertura toracica superiore. Le potenze
muscolari di queste regioni sono quasi esclusivamente inspiratorie, ma per questo stesso fatto la posizione statica effettiva è già notevolmente spostata eccentricamente. D’altra parte a un ulteriore spostamento verso l’alto si oppongono validamente la relativa rigidità della cintura osteo-articolare superiore e la resistenza della dominante verticale inferiore più potente e antagonista. Per cui nella respirazione tranquilla lo spostamento verso l’alto è minimo e si accentua solo quando entrano in azione
le potenze muscolari accessorie.
In espirazione si ha quasi esclusivamente un ritorno all’equilibrio-statico non essendovi forze muscolari espiratorie di qualche
valore.
La dominante sagittale postero-anteriore e la traversa antero-laterale sono regolate dal gioco costale determinato dai muscoli
agenti su queste pareti.
A parte l’inclinazione delle coste, la diversa lunghezza e incurvatura, il fattore principale è nella possibilità che ha la costa di girare intorno a un asse passante per il collo della medesima e costituente un angolo di ampiezza diversa con il piano orizzontale.
Per questo fatto la costa non avrà uguale movimento per tutta la
sua lunghezza, ma avrà un massimo che cade sulla tangente all’arco costale, parallela all’asse di rotazione. Gli assi di rotazione di
due coste corrispondenti convergono in avanti andando a costituire un cosiddetto angolo di rotazione. Se questo avesse un’apertura eguale per tutte le coste, si avrebbe il massimo di movimento lungo la stessa linea per tutta l’altezza del torace: esso
invece decresce dall’alto in basso, con un’apertura che secondo
WOLKMANN va da 125° alle prime coste a 88° alle decime.
Ciò significherà che le tangenti agli archi costali parallele agli assi
di rotazione, si sposteranno con graduale lateralizzazione dall’alto in basso, per cui, mentre a livello delle prime 4-5 coste, il massimo di movimento cadrà sulla parete anteriore con andamento
lievemente obliquo dall’alto al basso dall’interno verso l’esterno,
nella parete inferiore sarà più laterale anche qui con andamento
obliquo decorrente dall’ascellare anteriore all’ascellare posteriore.
FIG. 5 Proiezioni delle coste II, III, V, VII. Il disegno è
In sintesi la linea di massimo movimento nell’ambito costale, per
schematico e riproduce le tangenti agli archi costali parallele agli assi di rotazione: Sul punto di tangenza si ha il
quanto riguarda lo spostamento scheletrico, sarà quella che riumassimo movimento della costa; mentre sulla seconda quenisce tutti i punti delle tangenti agli archi costali parallele agli assi
sto punto è vicino allo sterno, nelle susseguenti si allontana sempre più fino a portarsi, sulla settima, presso la
di rotazione delle singole coste (fig. 5). Questa linea decorre dalmedietà della lunghezza dell’arco costale, comprendendo in
l’alto in basso e dall’interno verso l’esterno dalla parasternale
questa lunghezza la cartilagine sterno-costale. R=Asse di
rotazione della costa; A=Angolo di rotazione di due coste
all’ascellare posteriore dando luogo a due spostamenti, uno in
corrispondenti; T=Linea parallela all’asse di rotazione;
senso antero-posteriore e uno in senso trasversale (fig. 6).
D=Punto di tangenza (movimento dominante).
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I fattori determinanti la motilità osteo-articolare sono
disposti in modo da svolgere la propria azione secondo
questi principi: I muscoli intercostali esterni per la loro
distribuzione e disposizione non possono che favorire il
naturale movimento delle coste (I). Il grande e piccolo
pettorale agiscono sulla parete anteriore, il grande dentato unitamente ai fasci muscolari diaframmatici inseriti
sulle ultime sei coste modificano in modo particolare il
diametro traverso. Perciò per l’inspirazione le potenze
muscolari agiscono prevalentemente lungo la linea della
massima spostabilità costale.
FIG. 6 Schema delle linee dominanti del movimento toracico
FIG. 7 Schema delle azioni svolgentisi nella metà inferiore dell’emitorace: Le linee unite rappresentano le forze principali, le linee tratteggiate le forze secondarie.
Ma altrettanto avviene per l’espirazione; Gli intercostali
interni hanno azione opposta ma parallela agli esterni e
quindi favoriscono la depressione costale là dove questa
è più facile, i sottocostali inseriti presso la doccia paravertebrale, e quindi distribuiti secondo l’inclinazione
delle coste, con minimi accorciamenti determinano notevole depressione costale anteriore, il triangolare dello
sterno adatterà questo e le cartilagini alle modificazioni
delle coste, il dentato postero-inferiore deprimerà le ultime coste lateralmente, insieme alle potenze muscolari
addominali. A questi elementi attivi si aggiungeranno i
noti coefficienti passivi.
La parete posteriore non ha una vera e propria dominante per la quale immobilità dei tratti costali e per la quasi
assenza di potenze muscolari agenti su di essi: su essa
invece si ripercuoteranno con azione a distanza gran
parte dei movimenti dipendenti dalle altre dominanti.
La fig. 6 dà un’idea approssimativa delle direzioni principali secondo le quali si svolge il movimento in un emitorace normale in posizione seduta, eretta o supina. E’ evidente che tale schema tiene conto solo dei massimi, mentre in realtà tutto intorno si svolgono movimenti di
grado differente e in parte sovrapponentisi per le varie
direzioni con intensità decrescente via via che ci si allontana dalle linee dominanti. Così per la metà inferiore del
torace uno schema che si avvicina maggiormente alle
condizioni reali può essere rappresentato come nella
figura 7.
Secondo tale schema il diaframma svolge un’azione massima lungo l’asse centrale: la sua azione poi degrada
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andando verso la parte mediale e verso la parte laterale; in quest’ultima però si trova sovrapposta
l‘azione delle coste che in questi territori è prevalentemente trasversale.
Analogo ragionamento può farsi per il resto dell’ambito toracico. Ne risulta così nell’emitorace fisiologico un complesso di azioni che in parte interferendosi si neutralizzano parzialmente o interamente, in parte assumono la prevalenza senza tuttavia creare fisionomie caratteristiche, legate queste ultime solo a quei territori che godono del massimo di attività
(I) A tale proposito la scuola di BAGLIONI ha recentemente dimostrato una differente morfologia dei muscoli intercostali in rapporto alle varie regioni del torace; e propriamente a livello dei punti nei quali le ricerche pneumografiche dimostrano
un maggior movimento, gli intercostali presentano il massimo sviluppo in altezza, mentre a livello dei territori parietali meno
attivi gli intercostali presentano un maggiore spessore ma un’altezza più limitata. Tali ricerche confermano anche l’esistenza
in alcuni punti di un muscolo intercostale medio del quale hanno già parlato TESTUT e LATARJET.
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