Diafragma torácico

El diafragma torácico, o simplemente el diafragma (griego antiguo: διάφραγμα, romanizado: diáphragma, lit. 'partición'), es una lámina de músculo esquelético interno en humanos y otros mamíferos que se extiende por la parte inferior de la cavidad torácica. El diafragma es el músculo más importante de la respiración y separa la cavidad torácica, que contiene el corazón y los pulmones, de la cavidad abdominal: a medida que el diafragma se contrae, el volumen de la cavidad torácica aumenta, creando allí una presión negativa que atrae el aire hacia adentro. los pulmones. Su alto consumo de oxígeno se nota por la gran cantidad de mitocondrias y capilares presentes; más que en cualquier otro músculo esquelético.

El término diafragma en anatomía, creado por Gerardo de Cremona, puede referirse a otras estructuras planas como el diafragma urogenital o el diafragma pélvico, pero "el diafragma" generalmente se refiere al diafragma torácico. En los seres humanos, el diafragma es ligeramente asimétrico: su mitad derecha está más arriba (superior) a la mitad izquierda, ya que el hígado grande descansa debajo de la mitad derecha del diafragma. También se especula que el diafragma está más bajo del otro lado debido a la presencia del corazón.

Otros mamíferos tienen diafragmas y otros vertebrados, como los anfibios y los reptiles, tienen estructuras similares a diafragmas, pero los detalles importantes de la anatomía pueden variar, como la posición de los pulmones en la cavidad torácica.

Estructura

El diafragma es una estructura de músculo y tejido fibroso curvada hacia arriba en forma de C que separa la cavidad torácica del abdomen. La superficie superior de la cúpula forma el piso de la cavidad torácica y la superficie inferior el techo de la cavidad abdominal.

Como cúpula, el diafragma tiene uniones periféricas a las estructuras que forman las paredes abdominal y torácica. Las fibras musculares de estas inserciones convergen en un tendón central, que forma la cresta de la cúpula. Su parte periférica consta de fibras musculares que se originan en la circunferencia de la abertura torácica inferior y convergen para insertarse en un tendón central.

Las fibras musculares del diafragma emergen de muchas estructuras circundantes y se pueden dividir en tendón vertebral, costal, esternal y central.

La parte vertebral del diafragma surge de los ligamentos crural y arqueado. El pilar derecho surge de los cuerpos vertebrales L1-L3 y sus discos intervertebrales. El pilar izquierdo más pequeño surge de los cuerpos vertebrales L1, L2 y sus discos intervertebrales. El ligamento arcuato medial surge del engrosamiento de la fascia desde el cuerpo de la vértebra L2 hasta la apófisis transversa de la vértebra L1, cruzando el cuerpo del músculo psoas mayor. El ligamento arcuato lateral surge de la apófisis transversa de las vértebras L1 y se une lateralmente a la 12ª costilla. El ligamento arcuato lateral también surge del engrosamiento de la fascia que cubre el músculo cuadrado lumbar. El ligamento arcuato mediano surge de las partes fibrosas de los pilares derecho e izquierdo por donde pasa por detrás la aorta torácica descendente. Ningún músculo diaframático surge del ligamento arqueado medio. Ambas glándulas suprarrenales se encuentran cerca del pilar diafragmático y del ligamento arqueado.

La parte costal del diafragma surge de los cartílagos costales de las cuatro costillas inferiores (7 a 10).

El tendón central del diafragma es una aponeurosis delgada pero fuerte cerca del centro de la bóveda formada por el músculo, más cerca de la parte delantera que de la trasera del tórax. La parte central del tendón se une por encima del pericardio. Ambos lados de las fibras posteriores están unidos a canales paracólicos (la curvatura de las costillas antes de unirse a ambos lados de los cuerpos vertebrales).

Aberturas

Hay varias aberturas en el diafragma a través de las cuales pasan las estructuras entre el tórax y el abdomen. Hay tres aberturas grandes: una para la aorta (hiato aórtico), una para el esófago (hiato esofágico) y otra para la vena cava inferior (la abertura de la cava), así como una serie de aberturas más pequeñas.

La vena cava inferior pasa a través de la abertura de la cava, una abertura cuadrilátera en la unión de las valvas derecha y media del tendón central, de modo que sus márgenes son tendinosos. Rodeada de tendones, la abertura se abre cada vez que se produce la inspiración. Sin embargo, se ha argumentado que la abertura de la cava en realidad se contrae durante la inspiración. Dado que la presión torácica disminuye con la inspiración y atrae la sangre de la vena cava hacia la aurícula derecha, aumentar el tamaño de la abertura permite que regrese más sangre al corazón, lo que maximiza la eficacia de la presión torácica baja que devuelve sangre al corazón. La aorta no perfora el diafragma, sino que pasa por detrás entre el pilar izquierdo y derecho.

Hay varias estructuras que perforan el diafragma, entre ellas: el nervio frénico izquierdo perfora el tendón central, los nervios esplácnicos torácicos mayor, menor y menor perforan los pilares bilaterales y los vasos linfáticos que perforan el diafragma, especialmente detrás del diafragma.

Suministro nervioso

El diafragma está inervado principalmente por el nervio frénico que se forma a partir de los nervios cervicales C3, C4 y C5. Mientras que la porción central del diafragma envía aferentes sensoriales a través del nervio frénico, las porciones periféricas del diafragma envían aferentes sensoriales a través de los nervios intercostales (T5-T11) y subcostales (T12).

Suministro de sangre

Las arterias y las venas por encima y por debajo del diafragma suministran y drenan sangre.

Desde arriba, el diafragma recibe sangre de las ramas de las arterias torácicas internas, a saber, la arteria pericardiacofrénica y la arteria musculofrénica; de las arterias frénicas superiores, que nacen directamente de la aorta torácica; y de las arterias intercostales internas inferiores. Desde abajo, las arterias frénicas inferiores irrigan el diafragma.

El diafragma drena la sangre hacia las venas braquiocefálicas, las venas ácigos y las venas que drenan hacia la vena cava inferior y la vena suprarrenal izquierda.

Variación

A veces falta la porción esternal del músculo y, con menos frecuencia, se producen defectos en la parte lateral del tendón central o en las fibras musculares adyacentes.

Desarrollo

El diafragma torácico se desarrolla durante la embriogénesis, comenzando en la tercera semana después de la fertilización con dos procesos conocidos como plegamiento transversal y plegamiento longitudinal. El septum transversum, el tendón central primitivo del diafragma, se origina en el polo rostral del embrión y se reubica durante el plegamiento longitudinal a la región torácica ventral. El plegamiento transversal lleva la pared del cuerpo hacia delante para encerrar el intestino y las cavidades corporales. Los mioblastos de la membrana pleuroperitoneal y de la pared corporal, del mesodermo de la placa lateral somática, se encuentran con el tabique transverso para cerrar los canales pericardioperitoneales a ambos lados del presunto esófago, formando una barrera que separa las cavidades peritoneal y pleuropericárdica. Además, el mesénquima dorsal que rodea al presunto esófago forma los pilares musculares del diafragma.

Debido a que el elemento más temprano del diafragma embriológico, el septum transversum, se forma en la región cervical, el nervio frénico que inerva el diafragma se origina en la médula espinal cervical (C3, 4 y 5). A medida que el septum transversum desciende hacia abajo, el nervio frénico lo sigue, explicando su ruta tortuosa desde las vértebras cervicales superiores, alrededor del pericardio, para finalmente inervar el diafragma.

Función

El diafragma es el músculo principal de la respiración y funciona durante la respiración. Durante la inhalación, el diafragma se contrae y se mueve en dirección inferior, agrandando el volumen de la cavidad torácica y reduciendo la presión intratorácica (los músculos intercostales externos también participan en este agrandamiento), obligando a los pulmones a expandirse. En otras palabras, el movimiento hacia abajo del diafragma crea un vacío parcial en la cavidad torácica, lo que obliga a los pulmones a expandirse para llenar el vacío, aspirando aire en el proceso.

La expansión de la cavidad ocurre en dos extremos, junto con formas intermedias. Cuando las costillas inferiores están estabilizadas y el tendón central del diafragma es móvil, una contracción lleva la inserción (tendón central) hacia los orígenes y empuja la cavidad inferior hacia la pelvis, permitiendo que la cavidad torácica se expanda hacia abajo. Esto a menudo se llama respiración abdominal. Cuando el tendón central está estabilizado y las costillas inferiores son móviles, una contracción levanta los orígenes (costillas) hacia la inserción (tendón central) que trabaja en conjunto con otros músculos para permitir que las costillas se deslicen y la cavidad torácica se expanda lateralmente y hacia arriba.

Cuando el diafragma se relaja (se mueve en la dirección superior), el aire es exhalado por el proceso de retroceso elástico del pulmón y los tejidos que recubren la cavidad torácica. Ayudar a esta función con un esfuerzo muscular (llamado exhalación forzada) involucra a los músculos intercostales internos que se usan junto con los músculos abdominales, que actúan como un antagonista junto con la contracción del diafragma. La disfunción del diafragma es un factor bien conocido asociado con diversas complicaciones en los pacientes, como insuficiencia respiratoria prolongada, dificultades para desconectarse de la ventilación mecánica, hospitalización prolongada, aumento de la morbilidad y mortalidad. Los estudios han informado que un diafragma delgado conduce a una mayor distensibilidad pulmonar, lo que puede contribuir a la insuficiencia respiratoria. Además, la reducción del grosor del diafragma durante las primeras etapas de la enfermedad puede servir como marcador de pronóstico en pacientes con sepsis, pacientes con COVID-19.

El diafragma también participa en funciones no respiratorias. Ayuda a expulsar el vómito, las heces y la orina del cuerpo al aumentar la presión intraabdominal, ayuda en el parto y previene el reflujo ácido al ejercer presión sobre el esófago a medida que pasa por el hiato esofágico.

En algunos animales no humanos, el diafragma no es crucial para respirar; una vaca, por ejemplo, puede sobrevivir bastante asintomática con parálisis diafragmática siempre que no tenga demandas metabólicas aeróbicas masivas.

Importancia clínica

Parálisis

Si se daña el nervio frénico, la columna cervical o el tronco del encéfalo, esto cortará el suministro nervioso al diafragma. El daño más común al nervio frénico es por cáncer bronquial, que generalmente solo afecta un lado del diafragma. Otras causas incluyen el síndrome de Guillain-Barré y el lupus eritematoso sistémico.

Hernia

Una hernia de hiato es una hernia común en adultos en la que partes de la parte inferior del esófago o del estómago que normalmente se encuentran en el abdomen pasan o sobresalen de manera anormal a través del diafragma y están presentes en el tórax. Las hernias se describen como rodantes, en las que la hernia está al lado del esófago, o deslizantes, en las que la hernia afecta directamente al esófago. Estas hernias están implicadas en el desarrollo del reflujo, ya que las diferentes presiones entre el tórax y el abdomen normalmente actúan para mantener la presión sobre el hiato esofágico. Con la hernia, esta presión ya no está presente y el ángulo entre el cardias del estómago y el esófago desaparece. Sin embargo, no todas las hernias de hiato causan síntomas, aunque casi todas las personas con esófago de Barrett o esofagitis tienen una hernia de hiato.

Las hernias también pueden ocurrir como resultado de una malformación congénita, una hernia diafragmática congénita. Cuando las membranas pleuroperitoneales no logran fusionarse, el diafragma no actúa como una barrera efectiva entre el abdomen y el tórax. La hernia suele ser del lado izquierdo y comúnmente a través del triángulo lumbocostal posterior, aunque rara vez a través del agujero de Morgagni anterior. El contenido del abdomen, incluidos los intestinos, puede estar presente en el tórax, lo que puede afectar el desarrollo de los pulmones en crecimiento y provocar hipoplasia. Esta condición está presente en 0.8 - 5/10,000 nacimientos. Una hernia grande tiene una alta tasa de mortalidad y requiere reparación quirúrgica inmediata.

Imágenes

Debido a su posición que separa el tórax y el abdomen, el líquido anormalmente presente en el tórax, o el aire anormalmente presente en el abdomen, pueden acumularse en un lado del diafragma. Una radiografía puede revelar esto. El derrame pleural, en el que hay líquido anormalmente presente entre las dos pleuras de los pulmones, se detecta mediante una radiografía de tórax, que muestra la acumulación de líquido en el ángulo entre las costillas y el diafragma. También se puede usar una radiografía para revelar un neumoperitoneo, en el que hay gas en el abdomen.

También se puede usar una radiografía para verificar si hay una hernia.

Importancia en el entrenamiento de fuerza

La adopción de un patrón respiratorio más profundo se produce típicamente durante el ejercicio físico para facilitar una mayor absorción de oxígeno. Durante este proceso, el diafragma adopta de manera más consistente una posición más baja dentro del centro del cuerpo. Además de su papel principal en la respiración, el diafragma también juega un papel secundario en el fortalecimiento de la postura del núcleo. Esto es especialmente evidente durante la respiración profunda, donde su posición generalmente más baja aumenta la presión intraabdominal, lo que sirve para fortalecer la columna lumbar.

La clave para la estabilización del núcleo real es mantener el aumento del IAP mientras pasa por ciclos de respiración normales. [...] El diafragma entonces realiza su función respiratoria en una posición inferior para facilitar un IAP superior.

Por lo tanto, si la posición del diafragma de una persona es más baja en general, a través de la respiración profunda, esto ayuda a fortalecer su núcleo durante ese período. Esto puede ser una ayuda en el entrenamiento de fuerza y otras formas de esfuerzo atlético. Por esta razón, normalmente se recomienda respirar profundamente o adoptar un patrón de respiración más profundo cuando se levantan pesos pesados.

Otros animales

La existencia de una membrana que separa la faringe del estómago se puede rastrear ampliamente entre los cordados. Por lo tanto, el organismo modelo, la lanceta cordada marina, posee un atrioporo por el cual el agua sale de la faringe, que se ha afirmado (y discutido) que es homólogo a las estructuras de las ascidias y los mixinos. El epicardio tunicado separa los órganos digestivos de la faringe y el corazón, pero el ano regresa al compartimento superior para descargar los desechos a través de un sifón saliente.

Por lo tanto, el diafragma surge en el contexto de un plan corporal que separaba un compartimento de alimentación superior de un tracto digestivo inferior, pero el punto en el que se origina es una cuestión de definición. Las estructuras en peces, anfibios, reptiles y aves se han denominado diafragmas, pero se ha argumentado que estas estructuras no son homólogas. Por ejemplo, el músculo diafragmático de cocodrilo no se inserta en el esófago y no afecta la presión del esfínter esofágico inferior. Los pulmones están ubicados en el compartimento abdominal de los anfibios y reptiles, por lo que la contracción del diafragma expulsa el aire de los pulmones en lugar de atraerlo hacia ellos. En las aves y los mamíferos, los pulmones se encuentran por encima del diafragma. La presencia de un fósil excepcionalmente bien conservado de Sinosauropteryx, con pulmones ubicados debajo del diafragma como en los cocodrilos, se ha utilizado para argumentar que los dinosaurios no podrían haber mantenido una fisiología activa de sangre caliente, o que las aves no pudo haber evolucionado de los dinosaurios. Una explicación de esto (presentada en 1905) es que los pulmones se originaron debajo del diafragma, pero a medida que aumentaba la demanda de respiración en aves y mamíferos de sangre caliente, la selección natural llegó a favorecer la evolución paralela de la hernia de los pulmones desde el cavidad abdominal en ambos linajes.

Sin embargo, las aves no tienen diafragmas. No respiran de la misma manera que los mamíferos y no confían en crear una presión negativa en la cavidad torácica, al menos no en la misma medida. Se basan en un movimiento de balanceo de la quilla del esternón para crear áreas locales de presión reducida para suministrar sacos de aire membranosos delgados craneal y caudalmente a los pulmones no expansivos de volumen fijo. Un complicado sistema de válvulas y sacos de aire hace circular el aire constantemente sobre las superficies de absorción de los pulmones, lo que permite la máxima eficiencia del intercambio gaseoso. Por lo tanto, las aves no tienen el flujo respiratorio de marea recíproco de los mamíferos. En una disección cuidadosa, se pueden ver claramente alrededor de ocho sacos de aire. Se extienden bastante caudalmente hacia el abdomen.