Atmung und Schmerz

Ein nicht zu unterschätzender Faktor in der Therapie bei Rückenschmerz- oder Beckengürtelschmerzpatienten (besonders bei ISG-Problematiken) ist die Atmung. Bei den meisten ISG-Problematiken und unspezifischen Rückenschmerzen ist ein verändertes Atemmuster während Bewegungen wie dem Active Straight Leg Raise (ASLR) zu messen bzw. zu beobachten [1-4]. Anscheinend haben wir das Atmen verlernt, doch zumindest atmen wir zu einem großen Teil nicht mehr richtig. Dabei ist die Atmung für uns Menschen doch essentiell, gar lebensnotwendig – und, wie wir sehen werden, manchmal auch ein wichtiger Bestandteil einer guten Therapie.

Grundlagen der Atmung

Extrem wichtig für unsere Atmung ist das Diaphragma, welches einen Großteil der muskulären Aktivität übernimmt, die zur Atmung notwendig ist. Dieses arbeitet jedoch keinesfalls alleine und hat nicht nur auf die Atmung einen großen Einfluss.
Schon bei einem tiefen Atemzug ist ein Zusammenspiel verschiedener Strukturen erforderlich:
Bevor der eigentlichen Inspiration ist eine erhöhte Aktivierung der Beckenbodenmuskulatur, des M. transversus abdominis sowie des M. obliquus internus abdominis zu messen. Bei Inspiration senkt sich das Diaphragma nach kaudal ab, sodass sich die Lunge ausdehnen kann. Gleichzeitig komprimiert es die Bauchorgane, der intraabdominale Druck steigt, die Beckenbodenmuskulatur muss kontrahieren, um so dem Druck entgegenzuwirken. Bei Exspiration erschlafft das Diaphragma, weshalb die beiden Kuppeln bewegsich wieder nach kranial bewegen. Zudem sinkt die Aktivität der Beckenbodenmuskulatur. [5]

MRT Aufnahmen der Atembewegungen
MRT Aufnahmen der Atembewegungen

Zusammen bilden das Diaphragma, der Beckenboden und die Bauchmuskulatur eine Art abdominellen Zylinder. Gemeinsam müssen sie die intrabdominellen Druckveränderungen ausgleichen, welche z. B. beim Laufen, Lachen, Heben oder Husten entstehen. Interessanterweise wird die Aktivität der abdominalen Muskulatur vom Nucleus ambiguus gesteuert, welcher gleichzeitig durch Aktivierung des Vorderhorns im Halsmark die Atmung beeinflusst. In diesem Bereich (C3-C5) tritt der N. phrenicus aus, welcher für die Zwerchfellinnervation zuständig ist [6]. Der Nucleus ambiguus wird wiederum vom Periaquäduktalen Grau gesteuert [15], welches Teil des Mesencephalons ist. Das Periaquäduktale Grau (PAG) ist auch für die Generierung von Angst und Schutzreflexen über das limbische System verantwortlich. Dies könnte den Zusammenhang zwischen erhöhtem Tonus des abdominalen Zylinders bei Schmerzen erklären. Ausserdem spielt das PAG bei der Schmerzhemmung ebenso eine Rolle [6]. Untersuchungen konnten zeigen, dass ein Schmerzreiz bei tiefer gehaltener Inspiration weniger stark wahrgenommen wird wie bei normaler Atmung [21]. Da Schmerz für unser Gehirn einen Alarmzustand bedeutet, löst dies möglicherweise einen Reflex aus, welcher durch das PAG generiert wird. Aus diesen Tatsache lässt sich schließen, dass die Atmung, abdominale Druckveränderungen und der Tonus der Bauchmuskulatur und Schmerzwahrnehmung eng miteinander korrelieren und dies beinahe ein gesamtes System darstellt, was den Fakt nahelegt, dies – sofern möglich – gemeinsam zu behandeln und zu trainieren. Ebenso ist in anderen Publikationen zu lesen, dass der Nucleus ambiguus vom Prä-Bötzinger- und Bötzinger-Komplex gesteuert wird sowie vom Nucleus retrorapezoideus [8,18,19].

Neurophysiologische Zusammenhänge der Atmung
Neurophysiologische Zusammenhänge der Atmung

Doch Atmung hat nicht nur mit der CO2-Versorgung und der damit verbunden Homöostase zu tun sondern ist auch eng mit Emotionen gekoppelt. Dies ist jedem sicherlich bereits einmal aufgefallen, dass man je nach Erregungszustand mit verschiedener Frequenz und Tiefe atmet. Neurowissenschaftler konnten zeigen, dass das limbische System und der Parahyppocampus die Atemfrequenz und die Atemtiefe beeinflussen können. Die Autoren dieser Studien schlussfolgern, dass tiefes langsames Atmen zur Aktivierung des limbischen Systems und des Parahypocampus führt, um somit eine Hemmung verstärkter Atmung und körperlicher Erregung. [16] Im Endeffekt das gute alte „atme erst mal tief durch und zähl bis 10“ dass wir alle kennen, aber hier bis ins kleinste Detail wissenschaftlich belegt und ergründet.

Doch nun genug von Neuroanatomie und zurück zu weltlicheren Dingen, welche wir deutlich besser beeinflussen können. Während eines ASLR bei Beckengürtelschmerzpatienten im Gegensatz zu asymtomatischen Probanten wurden von O’Sullivan und Kollegen gemessen[1-3]:

  • Verminderte Zwerchfellsenkung
  • Verstärkte Beckenbodensenkung
  • Erhöhter oder gesenkte Aktivität der M. obliquus internus + externus abdominis sowie M.rectus abdominis und erhöhter intraabdomineller Druck
  • Bei Hüftflexion im Stand wurde gemessen [13]: Erhöhte Latenz des M. obliquus internus abdominis, des lumbalen M. mulitifidus und M. gluteus maximus

 

All diese Aspekte führten zu einem veränderten Bewegungsmuster des abdominalen Zylinders. Da durch das Zwerchfell auch wichtige Strukturen wie der Ductus thoracicus, die Vena cava inferior und die Aorta abdominalis treten ist es an der lymphatischen Drainage und an der kardiovasulären Kontrolle betreiligt [7,8,20]. Da die physiologische Aktivierung dieses Komplexes nicht nur bei einem ASLR sondern bei ganz alltägliches Dingen benutzt wird, ist die Kontrolle darüber überaus wichtig. Dass sich dies durch ein „motorisches Lernprogramm“ verbessern lässt, bewies Peter O’Sullivan in einer Studie. Die Teilnehemer hatten bei der Postmessung weniger Schmerzen und eine bessere Kontrolle über die trainierten Strukturen [2].

Ausgewählte spezifische Übungen

Ein/Ausatmung
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Alle Übungen als PDF

Bauchatmung

Den Beginn von allem stellt natürlich die Bauchatumung dar, um sein Zwerchfell zu „benutzen“ und zu spüren. Dem Klienten/Patienten zu erklären worin der Unterschied zwischen Bauchatmung/ abdominaler Atmung und sternokostaler Atmung besteht, ist hier das Ziel. Er soll spüren wie bei einem tiefen Atemzug durch das Absinken des Diaphragmas der Bauch leicht nach außen gedrückt wird. So simpel diese Übung ist, so vielfältig und weitreichend sind ihre bewiesenen Effekte:

  • Senkung des Blutdrucks bereits nach 6 tiefen Atemzügen [9]
  • Senkung des Puls bereits 6 tiefen Atemzügen [9]
  • Verbesserung der Herzratenvariablität [10]
  • Veränderte Schmerzwahrnehmung und Sympathikusaktivität [11]
  • Verminderter Cortisol-Spiegel und erhöhte Melatonin-Spiegel nach extremer Anstrengung was letztendlich zu einer Stärkung des Immunsystems beiträgt [14]

Ausserdem kann hierbei die altbekannte Lippenbremse zum Einsatz kommen. Durch dass leichte aufeinander pressen der Lippen, sollte bei Expiration ein deutlich hörbarer Ton enstehen.

Beckenbodenaktivität

Immer wieder verwunderlich ist für mich, dass viele Patienten/Klienten verlernt haben ihren Beckenboden (BB) wahrzunehmen und besonders diesen aktiv zu kontrahieren. Um den BB wieder in das Bewusstsein zu holen, reicht häufig, die Aufmerksamkeit darauf beim Husten zu lenken, wobei er sich bekanntlich automatisch kontrahiert. Ebenso kann man dies auch mit der Bauchatmung kombinieren und hierbei den Patienten/Klienten anleiten, auf die Beckenbodenaktivität zu achten. Anschließend kann man ihn bitten den BB leicht nach kranial zu ziehen, sollte dies nicht auf Anhieb funktionieren kann man kreativ sein um mithilfe verschiedener Metaphern dies zu fördern. Gerade die Kontraktion und das nach kranial Anheben des BB erscheinen wichtig, da genau dieser Aspekt bei Schmerzen nicht optimal funktioniert. [1,2]

Atmung verbunden mit Beckenbodenaktivität
Atmung verbunden mit Beckenbodenaktivität

Warum bei Schmerzpatienten mit der Atmung arbeiten

  • Verbesserte Blutverteilung im Körper [20]
  • Verminderte Schmerzwahrnehmung (durch Aktivierung des Barorezeptorreflexes) [18,21]
  • Optimierte Muskelaktivität v.a. der Muskeln des abdominalen Zylinders [22,23]

Active Straight Leg Raise und Varianten

Eigentlich ist der ASLR ein wunderbarer orthopädischer Test, mit einigen Abwandlungen eignet er sich auch als Übung um nicht nur den Gewichtstransfer zu testen sondern auch um diesen von der unteren Extremiät über den Rumpf zur oberen Extremität zu trainieren.

ASLR Ausführung:

  • Flach auf den Boden legen
  • Fußspitzen des zu testen Beins leicht anziehen
  • Das anderen Bein hält Kontakt zum Boden und drückt leicht in die Unterlage
  • LWS wenn möglich entlodrosieren
  • Das Bein ca. 20 cm von der Unterlage abheben, dabei einatmen. Beim ablassen des Beines Ausatmen. Einatmen und Ausatmen hierbei mit der oben beschriebenen Beckenbodenaktivität und Bauchatmung verbinden.

ASLR

Variante 1: ASLR mit Kompression

Ausführung:

  • Flossband oder SI-Lock-Gurt fest um Becken wickeln
  • Ansonsten wie oben beschrieben.

Ziel:

Durch die Kompression kommt es im Falle von Schmerzen zumeist sofort zu einer Schmerzreduktion ebenso werden sämtliche oben aufgeführte „unphysiologische Bewegungen“ des abdominalen Zylinders verbessert [3,12]. Der Grund für die sofortige verbesserte motorische Kontrolle ist noch nicht endgültig geklärt[12]. Womöglich kommt es durch die Kompression zu einer verbesserten Rumpfstabilität. Diese könnte über die „normalisierte“ Spannung der intraossären Ligamente des ISG zu erklären sein, welche eine enge Verbindung zum dorasel sacralen Ramus aufweisen, welcher die Aktivität des lumbalen Multifidus steigert und sich somit auch die Stabilität des Rumpfes erhöht [17]. Ebenso werdet ihr bemerken, dass unter Kompression das Bein weiter in die Hüftflexion gelangt, ohne vorheriges Stretching der Hamstrings.

ASLR mit Kompression
ASLR mit Kompression

Variante 2: mit Kettlebell

Ausführung:

  • Kettlebell im gegenüberliegenden Arm halten
  • Kettlebell möglichst über dem Schultergelenk halten und Scapula auf der Unterlage lassen.
  • Einatmung Bein heben
  • Ausatmung Bein ablegen

Ziel:

Durch das Loading mittels Kettlebell zielen wir auf eine Aktivierung der Muskelschlinge des M. obliquus internus abdominis und extrenus abdominis, welche bei sämtlichen Bewegungen mit der unteren Extremität zusammen spielen müssen

ASLR mit Kettlebell
ASLR mit Kettlebell

Variante 3: mit elastischem Band

Ausführung:

  • Gray Cook Band zwischen Arm und Bein nehmen (gegenüberliegend)
  • Bei Streckung von Bein und Arm ausatmen
  • Bei Beugung von Bein und Arm einatmen

Ziel:

  • Motorik und Kraft anterioren sowie der posterioren Schlinge verbessern
  • Beckenbodenaktivität fördern
Variante mit elastischem Band
Variante mit elastischem Band

Bridge

Ausführung:

  • Mini-Band auf Kniehöhe, dieses während der gesamten Übung gleichmäßig unter Spannung halten
  • Fußspitzen anziehen
  • Becken vom Boden abheben, dabei einatmen
  • Becken ablassen, dabei ausatmen

Ziel:

  • Motorik und Kraft anterioren sowie der posterioren Schlinge verbessern
  • Beckenbodenaktivität fördern
  • Diaphragmabewegung während Aktivität verbessern
Bridge
Bridge

Lying March mit Miniband

Ausführung:

  • Mini-Band um beide Füße
  • Ein Bein in Hüftflexion, anderes bleibt ausgestreckt
  • Bei Hüftbeugung einatmen, bei Hüftstreckung ausatmen

Ziel:

  • dynamische Aktivität mit isometrischer/stabilisierender Aktivität des abdominalen Zylinders verbinden.
  • Beckenbodenaktivität fördern

Miniband-flex-web


Literaturverzeichnis:

1 Beales DJ, O’Sullivan PB, Briffa NK. Motor control patterns during an active straight leg raise in chronic pelvic girdle pain subjects. Spine (Phila Pa 1976) 2009 Apr 20;34(9):861-70

2 O’Sullivan PB, Beales DJ. Changes in pelvic floor and diaphragm kinematics and respiratory patterns in subjects with sacroiliac joint pain following a motor learning intervention: a case series. Man Ther. 2007 Aug;12(3):209-18. Epub 2006 Aug 17

3 O’Sullivan PB, Beales DJ, Beetham JA, Cripps J, Graf F, Lin IB, Tucker B, Avery A. Altered motor control strategies in subjects with sacroiliac joint pain during the active straight-leg-raise test.Spine (Phila Pa 1976).2002 Jan 1;27(1):E1-8.

4 Roussel N, Nijs J, Truijen S, Vervecken L, Mottram S, Stassijns G. Altered breathing patterns during lumbopelvic motor control tests in chronic low back pain: a case-control study. Eur Spine J. 2009 Jul;18(7):1066-73. doi: 10.1007/s00586-009-1020-y. Epub 2009 May 10.

5 Talasz H, Kremser C, Kofler M, Kalchschmid E, Lechleitner M, Rudisch A. Phase-locked parallel movement of diaphragm and pelvic floor during breathing and coughing-a dynamic MRI investigation in healthy females. Int Urogynecol J. 2011 Jan;22(1):61-8. doi: 10.1007/s00192-010-1240-z. Epub 2010 Aug 31.

6 Trepel M. Neuroanatomie: Struktur und Funktion, Elsevier Urban & Fischer München, 5. Auflage 2012

7 Drake RL, Vogl AW, Mitchell AW, Tibbitts RM, Richardson PE. Gray’s Atlas der Anatomie. Elsevier München, 2009

8 Bordono B, Zanier E. Anatomic connections of the diaphragm: influence of respiration on the body system. Journal of Multidisciplinary Healthcare 2013:6 281–291

9 Mori H, Yamamoto H, Kuweshima M, Saito S, Ukai H, Hirao K, Yamauchi M, Umemuta S. How Does Deep Breathing Affect Office Blood Pressure and Pulse Rate? Hypertens Res Vol. 28, No. 6 (2005)

10 Tharion E, Samuel P, Rajalakshmi R, Gnanasenthil G, Subramanian RK. Influence of deep breathing exercise on spontaneous respiratory rate and heart rate variability: a randomised controlled trial in healthy subjects. Indian J Physiol Pharmacol. 2012 Jan-Mar;56(1):80-7.

11 Busch V, Magerl W, Kern U, Haas J, Hajak G, Eichhammer P. The Effect of Deep and Slow Breathing on Pain Perception, Autonomic Activity, and Mood Processing—An Experimental Studypme. Pain Medicine 2012; 13: 215–228 Wiley Periodicals, Inc.

12 Beales DJ, O’Sullivan PB, Briffa NK. The effects of manual pelvic compression on trunk motor control during an active straight leg raise in chronic pelvic girdle pain subjects. Man Ther. 2010 Apr;15(2):190-9

13 Hungerford B, Gilleard W, Hodges P. Evidence of altered lumbopelvic muscle recruitment in the presence of sacroiliac joint pain. Spine 2003;28:1593–600.

14 Martarelli D, Cocchioni M, Scuri S, Pompei P. Diaphragmatic Breathing Reduces Exercise-Induced Oxidative Stress. Hindawi Publishing Corporation Evidence-Based Complementary and Alternative Medicine Volume 2011, Article ID 932430. p. 1-10

15 Subramanian HH, Holstege G. The Nucleus Retroambiguus Control of Respiration. J. Neuroscience, March 25, 2009 • 29(12):3824 –3832

16 Masaoka Y, Izumizaki M, Homma I. Where is the rhythm generator for emotional breathing? Prog Brain Res. 2014;209:367-77. doi: 10.1016/B978-0-444-63274-6.00019-9.

17 Vleeming A, Schuenke MD, Masi AT, Carreiro JE, Danneels L, Willard FH. The sacroiliac joint: an overview of its anatomy, function and potential clinical implications. J Anat. 2012 Dec;221(6) p. 545

18 Bordoni B, Marelli F, Bordoni G. A review of analgesic and emotive breathing: a multidisciplinary approach. J Multidiscip Healthc. 2016 Feb 29;9:97-102

19 Klinke R., Pape CH., Kurtz A., Silbernagel S. [Hrsgb.], Georg Thieme Verlag KG Stuttgart 2010, p.302-303

20 Uva B, Aliverti A, Bovio D and Kayser B (2016) The “Abdominal Circulatory Pump”: An Auxiliary Heart during Exercise? Front. Physiol. 6:411. doi: 10.3389/fphys.2015.00411

21 Reyes del Paso GA ,Muñoz Ladrón de Guevara C, Montoro CI. Breath-Holding During Exhalation as a Simple Manipulation to Reduce Pain Perception. Pain Med. 2015 Sep;16(9):1835-41

22 Park JW, Kweon M, Hong S. The influences of position and forced respiratory maneuvers on spinal stability muscles. J Phys Ther Sci. 2015 Feb;27(2):491-3.

23 Yoon TL, Kim KS, Cynn HS. Slow expiration reduces sternocleidomastoid activity and increases transversus abdominis and internal oblique muscle activity during abdominal curl-up. J.Electromyogr Kinesiol. 2014 Apr;24(2):228-32.

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