Ligamentous Articular Strain- Osteopathic Manipulative

8/7/2019 Ligamentous Articular Strain- Osteopathic Manipulative

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1 9 3

J . P h y s i o l .( I 9 5 4 )I 2 4 , I 9 3 - 2 I 2

MOVEMENTS OF THE THORACIC CAGE AND DIAPHRAGMIN RESPIRATION*

BY 0 . L . WADEtF r o mt h eP n e u m o c o n i o s i sR e s e a rc h U n i to ft h eM e d i c a l

R e s e a r c hC o u n c i l ,C a r d i f f

( R e c e i v e d3 1 J u l y 1 9 5 3 )C om p r e h e n s i v ei n v e s t i g a t i o n so ft h e m o v e m e n t so ft h e d i a p h r a g mw e r em a d es h o r t l ya f t e rt h e i n t r o d u c t i o no fr a d i o l o g yb y J a m i n( 1 9 0 6 ) ,D a i l y( 1 9 0 8 )a n dK e i t h ( 1 9 0 7 , 1 9 0 9 ) .J a m i na n dD a i l yb o t h r e p o r t e dd i f f i c u l t yi n me a s u r i n gt h e e x t e n t o fd i a p h r a g m a t i cm o v e m e n tb e c a u s ei n s o m es u b j e c t st h e w h o l ec h e s tl i f t sa t t h e e n do fd e e pi n s p i r a t i o na n dw i t h i t t h e d i a p h r a g mw h i c hmayl i ea t a h i g h e rl e v e la t t h e e n d o f d e e p i n s p i r a t i o nt h a n a t t h e e n d o f q u i e tr e s p i r a t i o n .D a l l ya t t r i b u t e dt h i st o e x t e n s i o na n d f l e x i o no f t h e v e r t e b r a lc o l u m nw h i c ho c c u r si n s o m es u b j e c t so n d e e pi n s p i r a t i o n .T h e r e l a t i o n s h i pb e t w e e nm o v e m e n t so f t h e t h o r a c i cc a g e a n d t h e d i a -

p h r a g mh a s b e e n i n v e s t i g a t e db y S e w a l l& P o l l a r d( 1 8 9 0 )a n d S t a e h e l i n&S c h u t z e( 1 9 1 2 )who a t t e m p t e dt o a s s e s st h e d i a p h r a gm a t i cc o m p o n e n to fr e s p i r a t i o nb y o b s e r v i n gc h a n g e so f c i r c u m f e r e n c eo f t h e a b d o m e n ,a n d b yH e r x h e i m e r( 1 9 4 9 )who r e c o r d e dv e n t i l a t i o nw i t ha s p i r om e t e ra n dc h a n g e so fc h e s tc i r c u m f e r e n c ew i t h a t h o r a c o m e t e rd e s i g n e db y Ve r z a r( 1 9 4 6 ) .N o n eo ft h e s ew ork e r s ob s e rv e dd i a p h r a g m a t i cm o v e m e n t sd i r e c t l y .H e r x h e i m e rh a s

s u g g e s t e dt h a t t h e r ei sd i s s o c i a t i o no ft h em o v e m e n t s

o ft h e

c h e s ta n d

d i a p h r a g ma n d t h a ta t d i f f e r e n tp h a s e so fd e e pr e s p i r a t i o nf i r s to n e a n d t h e n t h e o t h e rp l a y st h e p r e d o m i n a n tp a r t i n v e n t i l a t i n gt h e l u n g s .Wade & G i l s o n( 1 9 5 1 )d e s c ri be d am e t h o do f me a s u r i n g d i a p h ra g ma t i c

m o v e m e n t a n ds h o w e dt h a tw i t h c h a n g e so f p o s t u r e t h e e x t e n t o f d i a -p h r a g m a t i cmovemen t i n b o t h q u i e ta n d d e e p r e s p i r a t i o nv a r i e dl i t t l e ,b u tt h e r e s t i n gl e v e lo f t h e d i a p h r a g ma t t h e e n d o fa q u i e tr e s p i r a t i o nc h a n g e dg r e a t l ya n d t h e p a t t e r n o f d i a p h r a g m a t i cm o v e m e n ti n r e l a t i o n s h i pt o t h i sr e s t i n gl e v e ls h o w e dg r e a tc h a n g e s .T h e s ea u t h o r s r e a l i z e d ,h o w e v e r ,t h a ts o m e o f t h e i rm e a s u r e m e n t so f d i a p h r a g m a t i cm o v e m e n tw e r e u n r e l i a b l eb e c a u s ev e r t i c a lm o v e m e n t so ft h e t h o r a c i cc a g et h a t o c c u r r e dw i t hr e s p i r a t i o n* P a rt o f a t h e s i sa c c e p t e df o rt h e d o c t o r a t eo f m e d i c i n eb y t h e U n i v e rs i t y o fC a m b r i d g e .t P r e s e n ta d d r e s s :T h eD e p a r t m e n to f M e d i c i n e , U n i v e r s i t yo f B i r m i n g h a m .

P H . C X X I V. 1 3


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1 9 4 0 . L . WADEd i s t o r t e dt h e r e c o r d i n ga n d m e a s u r e m e n to f t h e d i a p h r a g m a t i cm o v e m e n t s .T h e s t u d i e sh e r e r e p o r t e dw e r em a d et o d e t e r m i n et h e r e l a t i o n s h i pb e t w e e nm o v e m e n t so f t h e d i a p h r a g ma n d c h a n g e so f c h e s tc i r c u m f e r e n c ed u r i n gr e s p i r a t i o n ,a n d t o d e t e r m i n ew h e t h e rt h e r ec a n b e i n d e p e n d e n tm o v e m e n t so ft h e d i a p h r a g ma n d t h e c h e s tw a l la n dw h e t h e rt h e s ea r eu n d e rv o l u n t a r yc o n t r o l .I n t h i si n v e s t i g a t i o nv e r t i c a lm o v e m e n t so f t h e t h o r a c i cc a g e h a v eb e e n r e c o r d e da n dm e a s u r e ds o t h a t e r r o rd u e t o t h i sc a u s ei n a s s e s s i n gt h ee x t e n to fm o v e m e n t so ft h e d i a p h r a g mc o u l db e e l i m i n a t e da sf a ra sp o s s i b l e .

TA B L E1 . Co r r e c t i o n sf o rg e o m e t r i cd i s t o r t i o nmade t o m e a s u r e m e n t sf r o m r e c o r d s o fd i a p h r a g m a t i cmovemen t

E x t e n to f movemen t o fd i a p h r a g maway f r o mi t s r e s t i n gl e v e la st r a c k e df r o m s c r e e n C o r r e c t i o nmade( cm ) ( c m )

0 -19 No c o r r e c t i o n2 - 3X9 S u b t r a c t0 - 54 - 5 9 S u b t r a c t0 - 7 56 - 1 0 S u b t r a c t1 . 01 0 o r m o r e S u b t r a c t1 - 3

S i d e F r o n t

C r o s sw i r e s4 / < ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~c r e e n

M e r c u r y - r n - r u b b e rB ow d e nc a b l et r a n s d u c e r t o c h e s t

X - R a yt a b l e E x p i r a t i o n

I n s p i r a t i o n

F i g .1 . D i a g r a ms h o w i n gt h e m e t h o do f t r a c k i n g d i a p h r a g m a t i cmov emen t a n d o f r e c o r d i n gv e r t i c a lm o v e m e n t so f t h e c h e s t a n d c h a n g e so f c h e s tc i r c u m f e r e n c e .I n s e t d i a g r a mi l l u s t r a t e st h e g e o m e t r i cd i s t o r t i o nf o rw h i c hc o r r e c t i o n sw e r em a d e .

METHODSR e s p i r a t i o na n d d i a p h r a g mmovements a r e r e c o r d e da n dm e a s u r e db y t h e m e t h o dd e s c r i b e db yWade & G i l s o n( 1 9 5 1 ) .W h i l ea s p i r o g r a mi s b e i n gm a d e ,t h e s u b j e c ti s s c r e e n e da n d t h e move -m e n t so f t h e s h a d o wo f e a c hdome o f t h e d i a p h r a g ma r e t r a c k e do n a f l u o r e s c e n ts c r e e n ( F i g .1 ) .Co r r e c t i o n s( T a b l e1 ) a r e made f o rg e om e t r i cd i s t o r t i o n( F i g .1 ) .


3/20

CHEST AND DIAPHRAGMATIC MOVEMENTS 1 9 5I n t h i si n v e s t i g a t i o nv e r t i c a lm o v e m e n t so f t h e f r o n to f t h e t h o r a c i c c a g e a r e a l s or e c o r d e d .

A s m a l l P e r s p e xp l a t e ,p a r t o f t h e a p p a r a t u sf o rr e c o r d i n gc h a n g e si n c h e s tc i r c u m f e r e n c e ,i ss t r a p p e df i r m l yt o t h e c h e s tw a l lo v e r t h e s t e r n o x i p h i s t e m a lj o i n ta n d v e r t i c a lm o v e m e n t sa r er e c o r d e db y a Bowden c a b l e .T h e t e n s i o n o f t h e s p r i n g l o a d i n go f t h i sc a b l e i s 8 0 0g . F i g .2s h o w sa t y p i c a lr e c o r d i n go f r e s p i r a t i o n ,d i a p h r a g m a t i cmovemen t a n d v e r t i c a lc h e s tm o v e m e n t .T h en o m e n c l a t u r ee m p l o y e di n t h i ss t u d y i s a l s os h o w n .

S t a n d i n g S u p i n e

R . D .M . , R i g h td i a p h r a g m a t i c; ~ _ n g \, , R e s t i n gl e v e l movemen tcC . D . M .J VJ L IN I T. D .M . D e s c e n tcm ~ ---Ie s t i n gl e v e l LU f t i n gT h o r a c i c

v e r t i c a lmov em e n t

I . C .

L i t r e s I Ve n t i l a t i o n

V. t r e s ; Ar . V.J Allnst{ n s p i r a t i o n

R e s t i n gr e s p i r a t o r yl e v e lE x p a n s i o n

C h a n g eo fR . C . M . R e s t i n gl e v e l c h e s t

cmC . C . CM l

_ o n. C .M c i r c u m f e r e n c e

T im e

F i g .2 . T r a c i n go f t y p i c a lr e c o r d s o f m o v e m e n t so f t h e r i g h tl e a fo f t h e d i a p h r a g m ,of v e r t i c a lm o v e m e n t so f t h e c h e s ta n do f c h a n g e so f c h e s tc i r c u m f e r e n c ew i t h s i m u l t a n e o u ss p i r o g r a mmade i n t h e s u p i n e a n d e r e c t p o s t u r e . R . D . M .= R e s e r v e d i a p h r a g m a t i cm o v e m e n t .C . D . M . = C o m p l e m e n t a ld i a p h r a g m a t i cm o v e m e n t .T . D . M . = T i d a ld i a p h r a g m a t i cm o v e -m e n t . I . C . = I n s p i r a t o r y c a p a c i t y .E . R . V. = E x p i r a t o r yr e s e r v e v o l u m e . T . V. = T i d a lv o l u m e . R . C . M . = R e s e r v ec h e s tmovemen t ( c h a n g eof c i r c u m f e r e n c e ) .C . C . M . = C o m p l e -m e n t a lc h e s tmovemen t ( c h a n g eo f c i r c u m f e r e n c e ) .T . C . M .= T i d a lc h e s tmovemen t ( c h a n g eo f c i r c u m f e r e n c e ) .

T h er e c o r d i n ga n dm e a s u r e m e n to fc h e s te x p a n s i o nA mo d i f i c a t i o nh a s b e e nmade o f a m e t h o du s e db y W h i t n e y( 1 9 4 9 )t o m e a s u r ec h a n g e si n l i m b

v o l u m e .A t r a n s d u c e r o fr u b b e rt u b e s f i l l e dw i t hm e r c u r yi sw r a p p e dr o u n dt h e c h e s t .S t r e t c h i n gt h e t u b e sl e n g t h e n sa n d n a r r o w st h e c o l u m n so f m e r c u ry a n di n c r e a s e st h e i re l e c t r i c a lr e s i s t a n c e .T h e s em e r c u r yr e s i s t a n c e sf o r m t w o a r m s o f a b a l a n c e dW h e a t s t o n eb r i d g e a n ds l i g h tc h a n g e si nt h e b a l a n c eo f t h e b r i d g ew h i c ho c c u rwhen t h e r e s i s t a n c e sv a r y , a re a mp l i f i e da n d r e c o r d e db ya s e n s i t i v eg a l v a n o m e t e r( F i g .3 a n dA p p e n d i x ) .

D e s i g no ft h et r a n s d u c e rF o u r 6 0 cm l e n g t h so f r u b b e r t u b i n g o f 0 . 5mm bo r e a n d 1 - 5mm e x t e r n a ld i a m e t e ra re f i l l e d

w i t hm e r c u r ya n d p l u g g e dw i t h p i n s f o r m e df r o m t h e h e a d so f b r a s sb o l t s .T h eb o l t sa r e f i x e dt ot w oP e r s p e xb a r s ( F i g .4 )a n da r e u s e da s e l e c t r i c a lc o n t a c t st o i n c orp ora t e t h em e r c u r yr e s i s t a n c e sa s p a r t o f t h e W h e a t s t o n eb r i d g ec i r c u i t .T h em e r c u r yf i l l e dt u b i n g i s l o o p e do v e r s m a l l p u l l e y sc o u n t e r s u n ki n t o a P e r s p e xp l a t e .T h e i n s t r u m e n ti s w r a p p e dh o r i z o n t a l l yr o u n d t h e c h e s t ,t h ep l a t ei s f i x e df i r m l yb y s t r a p p i n gt o t h e s k i n o v e r t h e l o w e re n d o f t h e s t e r n u ma n d t h e t w o b a r sa r e c l i p p e dt o g e t h e ra n d s t r a p p e dt o t h e s k i no v e r t h e s p i n e .

1 3 - 2


4/20

1 9 6 0 . L . WADEE a c hm e r c u r y - f i l l e dt u b e w e i g h s4 g a n d i t s r e s i s t a n c eu n s t r e t c h e di s 3 . 5L I .T h ew e i g h to f t h e

w h o l ei n s t r u m e n ti s 3 0 0g . F i g .5 i s a g r a p h s h o w i n gt h e c h a n g e so f t e n s i o n t h a t a c c o m p a n yc h a n g e so f l e n g t ho f t h ew h o l ei n s t r u m e n t .When t h e a p p a r a t u si s f i x e da r o u n dt h e s u b j e c t sc h e s t ,t h e W h e a t s t o n eb r i d g e i s b a l a n c e ds o

t h a t t h eg a l v a n o m e t e rg i v e sz e r or e a d i n gf o rt h e c i rc u mf e re n c e o ft h e c h e s tc o r r e s p o n d i n gt o t h er e s t i n gr e s p i r a t o r yl e v e la t t h e e n do f q u i e t e x p i r a t i o n .T h eg a l v a n o m e t e rg i v e sa d e f l e x i o na b o v ez e r o w h e nt h e c h e s t c on t r a c t si n e x p i r a t i o na n d b e l o wz e r o w h e ni t e x p a n d so n i n s p i r a t i o n .A l t h o u g ht h e a p p a r a t u sr e c o r d s c h a n g e so f c h e s tc i r c u m f e r e n c e ,i t c a n n o tb e u s e dt o m e a s u r et h ei n i t i a lc i r c u m f e r e n c eo f t h e c h e s t .T h i s i s d o n ew i t h a s p r i n g - l o a d e dm e a s u r i n gt a p e ( M o r a n t&G i l s o n ,1 9 4 5 )t o t h e n e a r e s th a l fi n c hw h e nt h e s u b j e c ti s a t t h e e n do f a q u i e t e x p i r a t i o n ._,~~F i g .3 . C i r c u i tf o rm e r c u r y - i n - r u b b e rt r a n s d u c e ra n d H u g h e sp e n r e c o r d e r .A a n dA ,r e s i s t a n c e

o f m e r c u r y - i n - r u b b e rt r a n s d u c e r . B a n dR ,c o u p l e dv a r i a b l er e s i s t a n c ef o rb a l a n c i n g b r i d g ec i r c u i t .D e t a i l so f t h e c i r c u i ta r e g i v e ni n a n a p p e n d i x .

F i g .4 . T h eme r c u r y - i n - r u b b e rt r a n s d u c e r .T h eBowden c a b l ef o rr e c o r d i n gv e r t i c a l

m o v e m e n t so f t h e c h e s ti s a t t a c h e dt o t h e c e n t r a lp l a t e .C a l i b r a t i o no ft h ei n s t r u m e n t

T h er e s p o n s eo f t h e a p p a r a t u st o c h a n g e si n l e n g t hi s f o u n dt o v a r yw i t h t h e c u r r e n ta c r o s s t h eb r i d g e c i r c u i t ,b e i n gmore s e n s i t i v ew i t hh i g h c u r r e n t ( u p t o 4 0 0mA ) ,a n dw h e nt h e i n i t i a ls t a t eo f s t r e t c h o f t h e i n s t r u m e n ti s g r e a t .F i g .6 i s a g r a p hs h o w i n gt h e d e f l e x i o no f t h e g a l v a n o m e t e rn e e d l et h a t o c c u r s w i t h c h a n g e so f l e n g t h o f t h e a p p a r a t u swh e n t h e b r i d g e c i r c u i th a s b e e nb a l a n c e d( g a l v a n o m e t e rr e a d i n gz e r o )a t a n i n i t i a ll e n g t hof 3 0 ,3 4 ,3 6 a n d3 9 i n .a n dw i t hc u r r e n t so f 2 3 0 ,3 2 5 a n d 4 0 0mA. F u l l s c a l ed e f l e x i o no f t h e g a l v a n o m e t e rn e e d l ei s 2 0mm e i t h e r s i d eo fz e r o a n dw i t h i nm o s to f t h i sr a n g ei t s r e s p o n s et o c h a n g eo f l e n g t hi s a l m o s tl i n e a r .

S p e e do fr e s p o n s eo ft h ei n s t r u m e n tT h e r e c o r d i n gg a l v a n o m e t e ri s c a p a b l eof r e s p o n d i n ga c c u r a t e l yt o s i g n a l so f a f r e q u e n c yo f

6 0 c l s .T h e l i m i t i n gf a c t o ro f f r e q u e n c yr e s p o n s ei s i n e r t i ao f t h e m a a s o f t h e m e r c u r y . F i g .7s h o w st h e r e s p o n s eo f t h e i n s t r u m e n twhen i t s l e n g t h i s c h a n g e dm a n u a l l yb y 1 0 cm a s r a p i d l ya s p o s s i b l e( a b o u t6 0 movements t o a m i n u t e ) .I t g i v e sa f u l lr e s p o n s ew h e t h e rb e i n gl e n g t h e n e d


5/20

CHEST AND DIAPHRAGMATIC MOVEMENTS 1 9 7

.

0

0

0

.

0

! LLI J I ILI L LI16 0 7 0 8 0

L e n g t ho f t u b i n g ( c m )9 0 100

F i g .5 . G r a p hs h o w i n gt h e t e n s i o n r e q u i r e d t o s t r e t c h t h e r u b b e r t u b e s o f t h em e r c u r y - i n - r u b b e rt r a n s d u c e rover t h e range 6 0 - 1 0 0cm.

20 - 0

18-0

16 - I14-

12-

r-60

x ; 4

2 8 2 9 3 0 3 2 3 4 3 5 3 7 3 9 4

1 2

1 4 (

0 ~~

~ ~ ~ ~ ~ ~~~~~00-

Fig. 6. Calibration of mercury-in-rubber transducer. Deflexion of galvanometer plotted against

change in length of the strain gauge when balanced (galvanometer reading zero) at initial

length of 30, 34, 36 and 39 in .

7 0 0 I

6 0 0~ -

50 0 I

4 0 01 -4I -

-I

3 0 0j -

2 0 01 -

1 0 0F

0


6/20

1 9 8 0 . L . WADEo r s h o r t e n e da n d s h o w sn o a p p r e c i a b l eh y s t e r e s i su n d e rt h e s e c o n d i t i o n s ,a n d t h e r e s p o n s ei s ,t h e r e f o r e ,a d e q u a t et o r e c o r d c h a n g eo f c h e s t c i r c u m f e r e n c ea t t h e h i g h e s tr a t eo f r e s p i r a t i o ne n c o u n t e r e d .T h e f o l l o w i n ga r ep o i n t s o f p r a c t i c a li m p o r t a n c e :( 1 ) T h ea p p a r a t u sm u s tb e k e p t i n t h e d a r kw h e nn o t i n u s e a s t h e r u b b e r t u b e sp e r i s h .( 2 )T h e r u b b e r t u b e s c a n b e f i l l e dw i t h m e r c u r yu n d e rs l i g h tp o s i t i v ep r e s s u r ew i t h a s m a l l

h y p o d e r m i cs y r i n g ea n dn e e d l e .( 3 )Amalgam f o rm s a t t h e b r a s sm e r c u r yj u n c t i o n a n d a f t e rp e ri od s o f3 - 4 m o n t h si n c r e a s e s

t h er e s i s t a n c e so f t h e c i r c u i ta n dc a u s e ss l i g h tr e d u c t i o ni n s e n s i t i v i t yo f t h e i n s t r u m e n t .

F o r c e db r e a t h i n g Vi t a lc a p a c i t y M a n u a l

cm;

.

1 0 s e ct i m e m a r k e rF i g .7 . R e s p o n s eo f t h e me r c u r y - i n - r u b b e r . t r a n s d u c e r .

M e a s u r e m e n t sf r o m t h er e c o r d sT h e t i d a lv o l u m e ,i n s p i r a t o r yc a p a c i t ya n d e x p i r a t o r yr e s e r v e v o l u m ea r e m e a s u r e df r o m t h e

r e s t i n gr e s p i r a t o r yl e v e lt o t h e n e a r e s t0 0 1 1 . Vo l u m e sa r e c o r r e c t e dt o 3 7 0C f u l l ys a t u r a t e dw i t hw a t e r v a p o u r . T h e v i t a lc a p a c i t yi s t a k e n a s t h e s um o f t h e tw o l a t t e rc o r r e c t e d v o l u m e s .M e a s u r e m e n t so f t i d a l ,c o m p l e m e n t a la n d r e s e r v ed i a p h r a g m a t i cmov emen t a r e made f r o m t h e

r e s t i n gd i p h r a g m a t i cl e v e lt o t h e n e a r e s t

icm a n da r e c o r r e c t e df o r

g e om e t r i cd i s t o r t i o n( T a b l e1 ) .M e a s u r e m e n t sa r e made o f v e r t i c a lmov emen t o f t h e t h o r a c i c c a g e t o t h e n e a r e s t i c m . I f t h e s eo c c u r t h e y d i s t o r tt h e r e c o r do f t h e c o m p l e m e n t a la n d t h e r e s e r v e d i a p h r a g m a t i cmovemen ta n d t o c o r r e c t f o rt h i st h e amoun t o f u p w a r dmo v em e n t o f t h e t h o r a c i cc a g eo c c u r r i n gd u r i n gi n s p i r a t i o ni s a d d e dt o t h e c o m p l e m e n t a ld i a p h r a gm a t i cm o v e m e n t ,a n d t h e amoun t o f d o w n w a r dmovemen t o n e x p i r a t i o ni s a d d e dt o t h e r e s e r v e d i a p h r a g m a t i cmovement . Th e t o t a ld i a p h r a g -m a t i ce x c u r s i o ni s t h e s um o f t h er e s u l t i n ge s t ima t e s o fc o m p l e m e n t a la n d r e s e r v e d i a p h r a g m a t i cm o v e m e n t .To e s t i m a t et h e r e p e a t a b i l i t yo f measurement o f d i a p h r a gm a t i cmov emen t r e l a t i v et o t h e t h o r a c i cc a g e a n a n a l y s i so f v a ri a n c eo f d u p l i c a t em e a s u r e m e n t s o ft o t a ld i a p h r a g m a t i ce x c u r s i o ni n t e n n o r m a ls u b j e c t s( Ta b l e2 )was m a d e .T h es t a n d a r de r r o r o f a s i n g l eo b s e r v a t i o ni s0 4 5 c m .

F o r c o n v e n i e n c e ,c h a n g e si n t h e c h e s tc i r c u m f e r e n c ea r e r e f e r r e dt o a s c h e s tm o v e m e n t ,a l t h o u g ht h e ya r e o n l yo n e c o m p o n e n to f t h e c h a n g ei n s h a p eo f t h e t h o r a c i cc a g eo n r e s p i r a t i o n .T h e t i d a l ,c o m p l e m e n t a la n d r e s e r v e c h e s tmovemen t ( F i g .2 ) , a r e m e a s u r e df r o m t h e r e s t i n gl e v e la n d a r e e x p r e s s e di n c e n t i m e t r e so f c h a n g eo f c h e s tc i r c u m f e r e n c eb y r e f e r e n c et o t h ec a l i b r a t i o nc h a r t s a p p r o p r i a t ef o rt h e c u r r e n t a n d t h e i n i t i a lr e s t i n gc i r c u m f e r e n c eo f t h e c h e s t .The s um o f t h e c o m p l e m e n t a la n d r e s e r v e c h e s t mov emen t i s t h e t o t a lc h e s te x c u r s i o n ,t h e c h e s te x p a n s i o n .D u p l i c a t er e c o r d s o f t h e c h a n g e so f c h e s t c i r c u m f e r e n c ed u r i n gd e e pr e s p i r a -t i o n w e r e made i n t e n s u b j e c t s .T h e measurements w e r e s u b m i t t e dt o a n a n a l y s i so f v a r i a n c e( T a b l e2 )a n d t h e s t a n d a r de r r o r o f a s i n g l eo b s e r v a t i o no f t o t a lc h e s tmovemen t i s 057 c m .

R e c o r d so f t o t a lc h e s t e x c u r s i o nmade w i t h t h e a p p a r a t u sa r e f o u n d t o a g r e e c l o s e l yw i t hm e a s u r e m e n t so f c h e s t e x p a n s i o n made i n t h e more u s u a l way w i t h t h e s p r i n g - l o a d e dt a p em e a s u r e( Ta b l e s3 a n d 5 ) .T h ep r e s e n tm e t h o do f m e a s u r i n gmovemen t s o f t h e d i a p h r a g mr e l a t i v et o t h e t h o r a c i cc a g ei s

o n l y a p p r o x i m a t e .I t h a s b e e ni m p l i e dt h a t t h e movemen t s o f t h e s h a d o w so f t h e d o m e so f t h ed i a p h r a g ma r e c l o s e l yr e l a t e dt o movemen t s o f t h e w h o l ed i a p h r a g m .T h i sc a n n o tb e f u l l yj u s t i f i e db u t l a t e r a lc h e s tr a d i o g r a p h st a k e na t d i f f e r e n tl e v e l so f r e s p i r a t i o ns h o wt h a t t h e a n t e r o - p o s t e r i o r


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CHEST AND DIAPHRAGMATIC MOVEMENTS 1 9 9c o n t o u ro f t h e d i a p h r a g md o e sn o t c h a n g eg r e a t l y e v e ni n d e e pr e s p i r a t i o n .I t i s a l s oa n a p p r o x i -m a t i o nt oa s s u m et h a t v e r t i c a lm o v e m e n t so f t h e d i a p h r a g m a t i ca t t a c h m e n t st o t h e t h o r a c i cc a g e , -c a n b e a c c u r a t e l ym e a s u r e db y r e c o r d i n gv e r t i c a lmovemen t o f t h e f r o n to f t h e c h e s t .M o s to ft h e v e r t i c a lm o v e m e n ti s c a u s e db y e x t e n s i o na n d f l e x i o no f t h e v e r t e b r a l c o l u m n ,a n d a n t e r i o rp a r t s o f t h e c h e s tmove mo r e t h a np o s t e r i o rp a r t s .A s t h e d o m e so f t h e d i a p h r a g ml i ea n t e r i o r l ya n d a s i t i st h e i rmovemen t w h i c hi s b e i n gr e c o r d e di t i sr e a s o n a b l et o a s s u m et h a t t h e d o m e sa r el i f t e do r l ow e r e d w i t hv e r t i c a lmovemen t o f t h e c h e s t t o a b o u t t h e s a m ee x t e n t a s t h e s t e r n u m .

TA B L E2 . A n a l y s i so f v a ri a n c e o fd u p l i c a t em e a s u r e m e n t so f t o t a ld i a p h r a g m a t i ce x c u r s i o na n do f t o t a lc h e s te x c u r s i o nmade i n t e n n o r m a ls u b j e c t si n t h e e r e c ta n d s u p i n ep o s t u r e s

To t a l d i a p h r a g m a t i ce x c u r s i o n( l e f tl e a fo f d i a p h r a g m )Sum o f D e g r e eo f Means q u a r e s f r e e d o m s q u a r e s

B e t w e e np o s t u r e s 1 - 8 0 6 1 1 - 8 1B e t w e e nmean 1 1 3 - 4 0 0 9 1 2 - 6 0I n t e r a c t i o n 2 3 - 4 4 4 9 2 - 6 0

E r r o r 4 - 1 2 5 2 0 0 - 2 1To t a l v a r i a n c e 1 4 2 - 7 7 5

S t a n d a r de r r o ro f a s i n g l eo b s e r v a t i o n =0 - 4 5c m .To t a l c h e s t e x c u r s i o n

B e t w e e np o s t u r e s 2 - 0 5 1 2 - 0 5B e t w e e nmean 9 8 - 7 4 9 1 0 - 9 7I n t e r a c t i o n 9 - 7 2 9 1 - 0 8Er ro r 6 - 5 1 2 0 0 - 3 3To t a l v a r i a n c e 11 7 - 0 2

S t a n d a r de r r o r o f a s i n g l eo b s e r v a t i o n =0 - 5 7 c m .

T h e m o v e me n t so f t h e t h o r a c i c c a g e d u r i n gr e s p i r a t i o na r e e x t r e m e l yc o m p l e x( K e i t h , 1 9 0 9 )b u t i n t h i sw o r k i t h a s b e e na s s u m e dt h a t t h e c h a n g e sw h i c ho c c u r i n o n e c i r c u m f e r e n c eo f t h ec h e s t a r e i n d i c a t i v eo f t h e e x p a n s i o na n d c o n t r a c t i o no f t h e w h o l eo f t h e t h o r a c i c c a g e ; t h i sa s s u m p t i o ni s o n l y a n a p p r o x i m a t i o nb u t i t s a c c e p t a n c eh a s a l l o w e da p r a c t i c a la p p r o a c ht o b emade t o t h e s t u d yo f t h e p a r t p l a y e db y t h o r a c i cc a g emovements i n p u l m o n a r yv e n t i l a t i o n .

RESULTS

C h e s ta n dd i a p h r a gm a t i cm o v e m e n t si n q u i e ta n dd e e pr e s p i r a t i o nT e n n o r m a l m a l e s u b j e c t sw e r e e x a m i n e d ;t h e i ra g e s a n d a n t h r o p om e t r i cm e a s u r e m e n t sa r e g i v e ni n Ta b l e3 . E a c hs u b j e c twas e x a m i n e di n t h e e r e c tp o s t u r e a n d t h e n i n t h e s u p i n e ,a n d i n e a c h p o s t u r e d u p l i c a t er e c o r d s o fr e s p i r a t i o n ,o fmovemen t o f t h e r i g h ta n d l e f tl e a v e so f t h e d i a p h r a gm ,o fv e r t i c a lmovements o ft h e t h o r a c i cc a g ea n do fc h a n g e so fc h e s tc i r c um f e r e n c ew e r em a d ef i r s tw h i l eb r e a t h i n gq u i e t l y ,a n d t h e n d u r i n ga d e e p i n s p i r a t i o nf o l l o w e db y a f u l le x p i r a t i o n .F i g .2 s h o w sp a r t so fa t y p i c a lr e c o r dm a d ei nb o t h p o s t u r e si n o n e s u b j e c t .

I n t h i sg r o u po fs u b j e c t st h e mean h e i g h to ft h e i l i a cc r e s tf r o m t h ef e e ti s1 1 0 - 7cm ( s t a n d a r dd e v i a t i o n6 - 1 ) .T h emean d i s t a n c e o ft h e r i g h tl e a fo ft h ed i a p h r a g ma b o v et h e i l i a cc r e s tw h e ne r e c t ,i s 1 9 - 9cm ( S . D .1 - 0 )a n d w h e ns u p i n ei t i s 2 3 - 7cm ( S . D .1 - 4 ) .T h e r e s p e c t i v em e a s u r e m e n t sf o rt h e l e f tl e a fo f t h e d i a p h r a g mb e i n g1 9 - 3cm ( S . D .1 - 2 )w h e ne r e c ta n d 2 2 - 2cm ( S . D .1 - 4 )w h e ns u p i n e .A l t h o u g ht h e r ei s a m a r k e dc h a n g ei n t h e r e s t i n gl e v e lo f t h e


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2 0 0 0 . L . WADEd i a p h r a g mw i t h c h a n g eo fp o s t u r e t h e r ei s l i t t l ec h a n g ei n t h e r e s t i n gc h e s tc i r c u m f e r e n c e .I n t h e e r e c tp o s t u r et h e mean i s 9 0 5 cm ( S . D .8 0 ) a n d s u p i n ei t i s 9 1 - 6cm ( S . D .8 . 0 ) .TABLE 3 . A n t h r o p o m e t r i cm e a s u r e m e n t so f t e n n o r m a l s u b j e c t s i n w h i c ht h e r e l a t i o n s h i po f

c h e s t a n d d i a p h r a g m a t i cm o v e m e n t st o r e s p i r a t i o nw a si n v e s t i g a t e dC h e s te x p a n s i o nm e a s u r e dt o t h en e a r e s t i i n .w i t hs p r i n g - l o a d e dt a p eme a s u r e a n d con-

C h e s t v e r t e d t o cm ( m e a nA g e We i g h t H e i g h t c i r c u mf e r e n c e o f4 o b s e r v a t i o n s )

Name ( y e a i n ) ( k g ) ( c m ) ( c m )e r e c t e r e c tH y . 3 6 6 8 1 7 1 1 0 2 6 - 3M o . 3 4 7 7 1 6 8 1 0 0 4 . 5La . 3 2 6 5 1 7 4 8 2 - 5 1 2 - 0

McK. 3 1 7 4 1 8 5 8 9 7 . 6R e . 3 0 7 4 1 7 8 8 7 5 - 1T h . 3 5 6 8 1 7 0 8 3 5 - 7C o . 3 5 7 4 1 8 4 915 8 - 3R i . 2 7 8 2 1 7 2 9 1 . 5 7 0J o . 3 5 9 0 1 8 3 1 0 0 6 - 4M o r . 2 4 5 7 1 6 0 7 9 5 . 1R a n g e 2 4 - 3 6Mean 7 3 1 7 5 9 0 5 6 - 8 0S . D . 9 - 2 8 - 0 8 - 0 2 - 2

M e a s u r e m e n t sm a d ed u r i n gq u i e tr e s p i r a t i o n

T h e s ea r er e c o r d e d i n Ta b l e 4 . T h e mean t i d a lv o l u m ee r e c ti s 7 9 9m l .( S . D .2 1 0 )a n d s u p i n ei t i s7 5 8m l .( S . D .1 6 1 ) .T h et i d a lm o v e m e n to ft h e r i g h ta n d l e f t l e a v e so f t h e d i a p h r a g mi s a l m o s t i d e n t i c a l i ne a c h s u b j e c ta n dc h a n g e sl i t t l ew i t h t h e c h a n g eo fp o s t u r e .T h emean r i g h td i a p h r a g m a t i ct i d a lm o v e m e n ti s 1 - 6 3cm ( S . D .0 . 1 8 )e r e c ta n d 1 - 7 0cm ( S . D .0 . 2 6 )s u p i n e ,a n d f o rt h e l e f tl e a ft h e r e s p e c t i v ef i g u r e sa r e1 - 6 5cm ( S . D .0 . 2 7 )e r e c ta n d 1 - 7 8cm( S . D .0 . 2 5 )s u p i n e .No v e r t i c a lm o v e m e n to ft h e t h o r a c i cc a g e i s r e c o r d e di na n ys u b j e c td u r i n gq u i e tr e s p i r a t i o n .T h e r ei sa d e c r e a s ei nt h e t i d a lm o v e m e n to fc h e s tc i r c u m f e r e n c ew i t h t h e c h a n g ef r o m t h e e r e c tt o t h e s u p i n ep o s t u r e .T h em e a nt i d a lc h e s tm o v e m e n te r e c ti s 1 - 2cm ( S . D .0 . 4 )a n d s u p i n e0 - 7cm( S . D .0 . 2 ) .M e a s u r e m e n t sm a d ed u r i n gd e e pr e s p i r a t i o n .

T h e s ea r er e c o r d e di n Ta b l e 5 . I n d e e pr e s p i r a t i o nv e r t i c a lm o v e m e n t so ft h e t h o r a c i cc a g eo c c u r .T h e i r e x t e n t i s v e r yv a r i a b l ef r o m i n d i v i d u a lt o i n -d i v i d u a la n d i s m o s tm a r k e da t t h e e n d o f d e e p i n s p i r a t i o na n d i s a l w a y sg r e a t e rw h e ns u b j e c t sa r ee r e c tt h a nw h e ns u p i n e .D e s p i t et h e g r e a td i f f e r e n c e si n t h e v e r t i c a lm o v e m e n to ft h e t h o r a c i cc a g ei n t h e e r e c ta n ds u p i n ep o s t u r e st h e m e a s u r e m e n t so f t h e t o t a le x c u r s i o no f t h e d i a p h r a g mr e l a t i v et o t h et h o r a c i cc a g e i n t h e s et w o p o s t u r e sa r ev e r y s i m i l a r .T h e mean t o t a ld i a -p h r a g m a t i ce x c u r s i o no f t h e l e f tl e a fo ft h e d i a p h r a g mi s 1 0 - 2 8cm ( S . D .2 . 2 3 )e r e c t ,a n d 9 - 8 8cm ( S . D .1 . 5 7 )s u p i n e .


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T h e c h a n g ei n t h e r e s t i n gl e v e lo f t h e d i a p h r a g mw i t h c h a n g eo fp o s t u r el e a d s ,h o w e v e r ,t o c o n s i d e r a b l ec h a n g e si n t h e p a t t e r n o f d i a p h r a g m a t i cm o v e m e n t .When e r e c tt h e m e a nc o m p l e m e n t a lm o v e m e n to f t h e l e f td i a -p h r a g mi s 6 - 3 5cm ( S . D .0 . 9 7 )a n d t h e m e a nr e s e r v ed i a p h r a g m a t i cm o v e m e n ti s 3 - 9 3cm ( S . D .1 . 6 2 ) .When s u p i n e t h e m e a nc o m p l e m e n t a lm o v e m e n ti s7 - 9 5cm ( S . D .1 . 3 2 )a n d t h e m e a nr e s e r v ed i a p h r a g m a t i cm o v e m e n ti s 1 F 9 3cm( S . D .0 . 7 0 ) .M e a s u r e m e n t so fm o v e m e n t so f t h e r i g h tl e a fo f t h e d i a p h r a g ma r es i m i l a rt h r o u g h o u tt om o v e m e n t so ft h e l e f tl e a f - b u t a r es l i g h t l ys m a l l e r .

TA B L E4 . M e a s u r e m e n t so f d i a p h r a g m a t i cm o v e m e n t ,c h a n g e so f c h e s t c i r c u m f e r e n c ea n dv e n t i l a t i o ni n t e n n o r m a ls u b j e c t sd u r i n gq u i e tr e s p i r a t i o ni n t h e e r e c ta n d s u p i n ep o s t u r e s

T i d a l d i a p h r a g m a t i cmovemen t T i d a l c h e s t( c m ) ( m e a no f 2 m e a s u r e m e n t s ) T i d a l v o l u m e movemen t ( c m )r A - 5 ( m l . )( m e a no f ( m e a no f

S u b j e c t R i g h tl e a f L e f t l e a f 4 m e a s u r e m e n t s )4 m e a s u r e m e n t s )ERECT

H y . 1 . 5 0 1 * 7 5 1 2 5 0 1 - 6M o . 1 * 7 5 1 . 5 0 8 0 0 1 . 4La . 1 . 5 0 1 . 5 0 5 7 5 0 - 8McK. 2 - 0 0 1 - 7 5 7 0 0 1 . 1R e . 1 . 5 0 1 . 5 0 9 8 0 1 . 5T h . 1 - 5 0 1 * 5 0 6 5 0 1 . 1C o . 1 - 7 5 1 - 7 5 9 5 0 1 0R i . 1 . 5 0 1 - 7 5 5 8 0 0 - 6J o . 1 . 5 0 1 * 2 5 7 0 0 0 -7Mo r . 1 - 7 5 2 - 2 5 8 0 0 2 -0

SUPINEH y . 2 - 0 0 1 . 5 0 1 1 5 0 0 - 6M o . 1 - 7 5 2 - 2 5 7 8 0 0 5La . 2 - 0 0 2 - 0 0 6 0 0 0 4McK. 1 . 5 0 1 - 7 5 6 0 0 0 -4R e . 2 - 0 0 1 - 7 5 7 5 0 0 . 8Th . 1 * 5 0 1 - 5 0 6 0 0 0 * 9C o . 1 * 5 0 1 - 5 0 7 8 0 1 . 0R i . 1 - 2 5 1 - 7 5 7 50 1 . 0J o . 1 - 7 5 1 - 7 5 8 1 0 0 5Mo r . 1 * 7 5 2 - 0 0 7 6 0 0 - 8

A s i m i l a rc h a n g ei n t h e p a t t e r n o fr e s p i r a t i o na s j u d g e db y s p i r o m e t r yi so b s e r v e di na l ls u b j e c t s .T h emean v i t a lc a p a c i t yi s4 - 8 61 . ( S . D .0 8 4 )e r e c ta n d4 - 8 0 1 .( S . D .0 . 7 7 )s u p i n e ,b u t i n t h e e r e c tp o s t u r e t h e mean i n s p i r a t o r yc a p a c i t yi s 3 - 1 71 . ( S . D .0 - 4 5 )a n d t h e mean e x p i r a t o r yr e s e r v ev o l u m ei s1 * 6 81 . ( S . D .0 . 5 2 )a n d i n t h e s u p i n ep o s t u r e t h e s e a r er e s p e c t i v e l y3 - 8 71 .( S . D .0 . 5 4 )a n d 0 - 9 31 .( S . D .0 . 3 2 ) .No s u c hc h a n g ei n t h e p a t t e r no fc h e s tm o v e m e n ti s f o u n d .T h emean t o t a l

c h e s te x c u r s i o ni s7 - 4cm ( S . D .1F8 )e r e c ta n d7 - 7cm ( S . D .1 . 7 )s u p i n e ,t h e meanc o m p l e m e n t a lc h e s tm o v e m e n ti s 5 - 9cm ( S . D .1 . 5 )e r e c ta n d 6 - 0cm ( S . D .1 . 6 )s u p i n ea n d t h e mean r e s e r v e c h e s tm o v e m e n ti s 1P 5cm ( S . D .0 . 6 )e r e c ta n d1 - 8cm ( S . D .0 . 5 )s u p i n e .T h e d u p l i c a t em e a s u r e m e n t so f d i a p h r a g m a t i cm o v e m e n t ,o f r e s p i r a t o r y

v e n t i l a t i o na n d o fc h a n g e so fc h e s tc i r c u m f e r e n c emade i n t h e t w o p o s t u r e s


10/20

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11/20

CHEST AND DIAPHRAGMATIC MOVEMENTSw e r e s u b m i t t e dt o a n a l y s i s o fv a r i a n c e .Va r i a n c ed u e t o c h a n g eo f p o s t u r ec o n s t i t u t e s8 0 a n d 8 7 % , r e s p e c t i v e l y ,o f t h e t o t a lv a r i a n c e o b s e r v e do fc o m p l e m e n t a la n d r e s e r v ed i a p h r a g m a t i cm o v e m e n tb u t o n l y c o n s t i t u t e s1 3% o f t h e v a r i a n c e o f m e a s u r e m e n t so f t o t a ld i a p h r a g m a t i ce x c u r s i o n .S i m i l a r l yt h e v a r i a n c ed u e t o p o s t u r e c o n s t i t u t e s8 1 a n d 8 7% , r e s p e c t i v e l y ,o ft h e t o t a lv a r i a n c eo b s e r v e do fi n s p i r a t o r yc a p a c i t ya n d e x p i r a t o r yr e s e r v ev o l u m em e a s u r e m e n t sb u t on l y a s m a l l p r o p o r t i o no f t h e v a r i a n c eo fv i t a lc a p a c i t ym e a s u r e m e n t s .I n c o n t r a s t ,i n m e a s u r e m e n t so f c h a n g eo f c h e s tc i r c um f e r e n c et h e v a r i a n c ed u e t o p o s t u r e i s o n l y 7 a n d 1 2% , r e s p e c t i v e l y ,o f t h e t o t a lv a r i a n c ef o u n d i n m e a s u r e m e n t so f c o m p l e m e n t a la n d r e s e r v ec h e s tm o v e m e n t s .

T h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nd i a p h r a g m a t i ca n dc h e s tm o v e m e n t sa n d t h ev o l um eo fa i r v e n t i l a t e dT h er e l a t i o n s h i p sb e t w e e nt h e m o v e m e n to ft h e d i a p h r a g ma n d t h e c h a n g e s

o fc h e s tc i r c u m f e r e n c ea n d t h e v o l u m eo fa i rv e n t i l a t e da r ee x t r e m e l yv a r i a b l ef r o m s u b j e c tt o s u b j e c ta n d t h e r e g r e s s i o nc o e f f i c i e n t so b t a i n e d a r e n o ts t a t i s t i c a l l ys i g n i f i c a n t .T h i s i s t ob e e x p e c t e di nv i e wo ft h e a r b i t r a r yn a t u r eo f t h e m e a s u r e m e n t su s e da s r e p r e s e n t a t i v eo ft h e d i a p h r a g m a t i cm o v e m e n ta n d c h e s tm o v e m e n t .A m o v e m e n to f t h e s h a d o wo f t h e d i a p h r a g mo fa c e n t i m e t r eo ra c h a n g eo fc h e s tc i r c u m f e r e n c eo fa c e n t i m e t r ew o u l dn o t b ee x p e c t e dt o b e a s s o c i a t e dw i t h t h e s a m ea m o u n to fv e n t i l a t i o ni n t w o i n d i -v i d u a l so fd i f f e r e n tb u i l d .I t i s p o s s i b l eh o w e v e rt o c o n s i d e rt h e mean v a l u e so fm o v e m e n to f b o t h

l e a v e so f t h e d i a p h r a g m ,c h e s tm o v e m e n ta n d r e s p i r a t o r yv e n t i l a t i o ni n t h eg r o u p , a n d t h e f o l l o w i n ge q u a t i o n sc a n b ep o s t u l a t e df o re a c h p o s t u r e a n dc a n b es o l v e ds i m u l t a n e o u s l y .

E q u a t i o n1 ( e r e c t )5 - 6cm c o m p l e m e n t a ld i a p h r a g m a t i cm o v e m e n t+ 5 - 9cm c o m p l e m e n t a lc h e s t

movement_ 3 1 7 1 .v e n t i l a t e d .E q u a t i o n2 ( s u p i n e )7 * 7cm c o m p l e m e n t a ld i a p h r a g m a t i cm o v e m e n t+ 6 - 0cm c o m p l e m e n t a lc h e s t

m o v e m e n t -3 8 7 1 .v e n t i l a t e d .T h i sg i v e st h e r e s u l t :

1 cm o fc o m p l e m e n t a ld i a p h r a g m a t i cm o v e m e n t0 - 3 31 .v e n t i l a t e d .1 cm o fc o m p l e m e n t a lc h e s tm o v e m e n t = 0 - 2 21 .v e n t i l a t e d .

S i m i l a re q u a t i o n sc a n b e p o s t u l a t e df o rt h e e x p i r a t o r yr e s e r v ev o l u m ea n dw h e ns o l v e dg i v et h e r e s u l t :1 cm o fr e s e r v ed i a p h r a g m a t i cm o v e m e n t- 0 - 3 7 1 .1 cm o fr e s e r v ec h e s tm o v e m e n t = 0 - 1 71 .

2 0 3


12/20

T h e s ef i g u r e ss u g g e s tt h a t i n a f u l lv i t a lc a p a c i t ya b o u t o n e - q u a r t e ro f t h ev e n t i l a t i o ni s d u e t o c h e s te x p a n s i o na n d t h r e e - q u a r t e r st o d i a p h r a g m a t i cm o v e m e n t .

T h e s ee s t i m a t e sm u s t b e t r e a t e d w i t h e x t r e m er e s e r v e f o r a n u m b e ro fa s s u m p t i o n sh a v e b e e n ma d e .I t h a sb e e na s s u m e dt h a t r e s p i r a t o r yv e n t i l a t i o nc a n b e e x p r e s s e ds o l e l yi n t e r m s o f d i a p h r a g m a t i cmovemen t a n d c h e s tm o v e m e n t ,a s m e a s u r e db y t h e m e t h o d sd e s c r i b e d ,a n d t h a t i t s r e l a t i o n s h i pt o t h e s em o v e m e n t si s l i n e a r ,a n d , f u r t h e r ,o t h e r f a c t o r sw h i c hm u s t a f f e c tt h e r e s p i r a t o r yv o l u m e ss u c ha sc h a n g e si n t h e v o l u m eo fb l o o d i n t h e t h o r a xh a v eb e e nn e g l e c t e d .

T h ec o - o r d i n a t i o no fc h e s ta n dd i a p h r a g mm o v e m e n t s

T h e r ei s n o e v i d e n c ei n a n yo ft h e r e c o r d sr e p o r t e d a b o v et h a t i n a n y p a r to fd e e p i n s p i r a t i o no r e x p i r a t i o n ,t h e m o v e m e n t so f t h e d i a p h r a g ma n d t h ec h a n g e so fc h e s tc i r c u m f e r e n c ea r ed i s s o c i a t e d .B u t i t i sf o u n dt h a t l i f t i n go ft h e t h o r a c i cc a g e t e n d st o o c c u rm a i n l ya t t h e e n d o f f u l li n s p i r a t i o n .T h i sm o v e m e n t ,v a r i a b l ef r o m i n d i v i d u a lt o i n d i v i d u a l ,a p p e a r st o b e p r o d u c e dm a i n l yb y m o v e m e n t so fe x t e n s i o no ft h e v e r t e b r a lc o l u m n ,b u t i t s p r e s e n c eo r a b s e n c em a k e sl i t t l ed i f f e r e n c et o t h e e x t e n to fd i a p h r a g m a t i cm o v e m e n t ,o r t o t h e v e n t i l a t i o n .

T h r e es u b j e c t sw e r ee x a m i n e db y t h e m e t h o di n g e n i o u s l yd e v i s e db y H e r x -h e i m e r( 1 9 4 9 ) .W h i l er e c o r d so f r e s p i r a t i o na n d o f c h e s ta n d d i a p h r a g m a t i cm o v e m e n t sw e r eb e i n gm a d e ,e a c hs u b j e c tw a sa s k e dt o s t a r ta d e e pi n s p i r a -t i o n ,t o p a u s ef o r3 s e cw h e nt h e i n s p i r a t i o nw a sh a l fc o m p l e t e da n d t h e n t of i n i s ht h e i n s p i r a t i o n ;t h e y w e r e t h e n a s k e dt o b r e a t h e ou tp a u s i n ga t t h es a m el e v e lo fr e s p i r a t i o na g a i n .T h ei n t e r r u p t i o n so fr e s p i r a t i o nw e r er e c o r d e do n t h e s p i r o g r ama n d w e r e a c c o m p a n i e db y i n t e r r u p t i o n so f t h e r e c o r d s o fc h e s ta n d d i a p h r a g m a t i cm o v e m e n t( F i g .8 ) , s o t h a t i t w a sp o s s i b l e t of i n df r o m t h e r e c o r d sw h e t h e ra v o l u m eo fa i r i n s p i r e dw a s a c c o m p a n i e db y t h e

s a m ea m o u n to fm o v e m e n to ft h e c h e s ta n d d i a p h r a g mw h e ni t w a se x p i r e d .N o n eo f t h e r e c o r d sg i v es u p p o r t t o t h e s u g g e s t i o nt h a t t h e b e g i n n i n go fe x p i r a t i o na f t e ra d e e pi n s p i r a t i o ni s a c c o m p a n i e db y much m o v e m e n to ft h ed i a p h r a g ma n db y l i t t l ec h a n g eo fc h e s tc i r c u m f e r e n c e .Ve r t i c a ll i f t i n go ft h et h o r a c i cc a g eo c c u r sm a i n l yn e a r t h ee n do fd e e pi n s p i r a t i o n ,b u t t h e c h e s ti sl o w e r e ds t e a d i l yt h r o u g h o u tt h e e x p i r a t i o no f t h e c o m p l e m e n t a la i r t i l li t i sa g a i na t i t s r e s t i n gl e v e la n d i n s o m es u b j e c t si t i s f u r t h e rl o w e r e dd u r i n gt h ee x p i r a t i o no ft h e e x p i r a t o r yr e s e r v ev o l u m e .

Vo l u n t a r yc o n t r o lo ft h ec h e s ta n dd i a p h r a g m a t i cmo v em e n t sI t i s c l a i m e db y p h y s i o t h e r a p i s t s( M a c M a h o n ,1 9 3 4 ; A s t h m aR e s e a r c h

C o u n c i l ,1 9 3 7 ) t h a ti t i s p o s s i b l e t oc o n t r o lt h e c h e s ta n d t h e d i a p h r a g ms e p a r a t e l yb y v o l u n t a r ye f f o r td u r i n gr e s p i r a t i o n .

2 0 4 O .L . WADE


13/20

CHEST AND DIAPHRAGMATIC MOVEMENTS 2 0 5F o u r s u b j e c t s ,on e a t r a i n e d p h y s i o t h e r a p i s t ,on e a t e a c h e ro fs i n g i n ga n d

t w o p a t i e n t swho h a d t r a i n i n gi n b r e a t h i n ge x e r c i s e s ,a l l c l a i m i n gt o b e a b l et o t a k e b r e a t h st h a t w e r ep r e d o m i n a n t l y t h o r a c i c o r d i a p h r a g m a t i c ,w e r ee x a m i n e di n t h e e r e c tp o s t u r e .E a c h s u b j e c tw a s a s k e dt o b r e a t h eq u i e t l ya n d t h e n t o i n s p i r ea n d e x p i r ea s f u l l ya s p o s s i b l e ,a t t e m p t i n go n t h e f i r s to c c a s i o nt o u s e t h e c h e s tp r e d o m i n a n t l ya n d o n t h e s e c o n dt h e d i a p h r a g m

R i g h td i a p h r a g m

D e s c e n t

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I- 1 Ve r t i c a lc h e s tm o v e m e n t

cm _ _ I-~~~~~~~ C ~ ~ ~ h a n g eof c h e s t

c ir c u m f e r e n c e

F i g .8 . T r a c i n go f r e c o r d s o f r e s p i r a t i o n ,d i a p h r a g m a t i cm o v e m e n t ,v e r t i c a lc h e s t movemen ta n d c h a n g e so f c h es tc i r c u m f e r e n c es h o w i n gt h e e f f e c to f p a u s i n gd u r i n gt h e i n s p i r a t i o na n de x r p i r a t i o no f t h e i n s p i r a t o r yc a p a c i t y .T h er e c o r do f v e r t i c a lc h e s tmovemen t i 8d i s p l a c e d8 mm t o t h e l e f t .

p r e d om i n a n t l y ,w h i l e r e c o r d s o fr e s p i r a t i o n ,m o v e m e n t so f t h e d i a p h r a g m ,v e r t i c a lmovements o ft h e t h o r a c i cc a g ea n dc h a n g e so fc h e s te x r p a n s i o nwe r er e c o r d e d .T r a c i n g so fp a r to f t h e r e c o r d f r o m one o f t h e s u b j e c t sa n d t h em e a s u r e m e n t sm a d ef r o mt h e o r i g i n a lr e c o r da r e g i v e ni nF i g .9 .T h e s ee x p e r i -m e n t ss h o wt h a t t h e m a i nd i f f e r e n c eb e t w e e nt h e s et w o b r e a t h s ,e a c hw i t ha p p r o x i m a t e l yt h e s am e v e n t i l a t i o n ,i s t h e d i f f e r e n c ei nt h e v e r t i c a lmovemen to ft h e t h o r a c i cc a g e ;t h e d i a p h r a g m a t i cm o v e m e n t ,m e a s u r e dr e l a t i v et o t h et h o r a c i cc a g e ,i ss u b s t a n t i a l l yt h e s am e i nt h e c o s t a l a n dt h e d i a p h r a g m a t i c


14/20

2 0 6 0 . L . WADEb r e a t h s .B u t i n t h e d i a p h r a g m a t i cb r e a t h i n g t h e t h o r a c i cc a g ei s n o t l i f t e dd u r i n g i n s p i r a t i o na n d t h e a n t e r i o ra b d o m i n a lw a l li s p r o t r u d e d ,a n d i n t h e c o s t a lb r e a t h i n g t h e t h o r a c i cc a g e i s l i f t e dv e r y g r e a t l yd u r i n gi n s p i r a t i o na n d t h e a b d o m i n a lw a l li s r e t r a c t e da n d b e c o m e ss c a p h o i da t t h e e n do fd e e pi n s p i r a t i o n .T h es u b j e c t sa l lb e l i e v e dt h a t m o v e m e n t so ft h e d i a p h r a g mw e r ei n d i c a t e db y t h e m o v e m e n t so ft h e a n t e r i o ra b d o m i n a lw a l l ;w h e nt h e a n t e r i o r

D i a p h r a g m a t i c C o s t a lr e s p i r a t i o n r e s p i r a t i o n R i g h td i a p h r a g m

g+, \ ~ ~ ~ ~ ~VS t~ D e s c e n t

- \ > ~~~~~~~~~~~~~L i f t i n gVe r t i c a lc h e s tmov em e n t

L i t r e s I n s p i r a t i o n

S p i r o g r am

E x p a n s i o ncm _ _ - >

C h a n g eo fc h e s tc i r c um e r e n c e

F i g .9 . T r a c i n go f r e c o r d smade w h e na s u b j e c tt o o k a d e e pb r e a t h a t t e m p t i n gt o u s e t h e c h e s tp r e d o m i n a n t l ya n d t h e n a t t e m p t i n gt o u s e t h e d i a p h r a g mp r e d o m i n a n t l y .S t a n d i n g .

D i a p h r a g m a t i c C o s t a lr e s p i r a t i o n r e s p i r a t i o n Ve n t i l a t i o n( 1 . ) 4 . 3 4 * 2To t a l d i a p h r a g m a t i ce x c u r s i o n( c m ) 1 0 . 5 1 2 - 5To t a l c h e s tmovemen t ( c m ) 6 - 2 7 4 1( c h a n g eo f c i r c um f e r e n c e )

a b d o m i n a lw a l lw a s p r o t r u d e da t t h e e n d o f i n s p i r a t i o nt h e y a s s u m e dt h ed i a p h r a g mh a d d e s c e n d e dg r e a t l y ,a n dw h e ni t w a s r e t r a c t e da t t h e e n d ofa f u l li n s p i r a t i o nt h e y a s s u m e di t h a dn o t d e s c e n d e da t a l l .

T h e r e i s n o e v i d e n c et h a t t h e d i a p h r a g mi s u n d e r a n y d i r e c tv o l u n t a r yc o n t r o l ;t h e e x t e n t of i t sm o v e m e n ts e e m st o b e d e t e r m i n e de n t i r e l yb y t h ed e p t ho fb r e a t h t h a ti s t a k e n a n d i t i su n d e rv o l u n t a r yc o n t r o lo n l y i n t h es e n s et h a t r e s p i r a t i o ni s u n d e rp a r t i a lv o l u n t a r yc o n t r o l .


15/20


T h e v e r t i c a lm o v e m e n t so f t h e t h o r a c i cc a g e a r e c a u s e db y f l e x i o na n de x t e n s i o no f t h e v e r t e b r a lc o l u m n ; t h e s em o v e m e n t sc a n b e c o m p l e t e l yc o n t r o l l e db y v o l u n t a r ye f f o r t .A l t h o u g hs u b j e c t sh a v e n od i r e c tc o n t r o lo v e r t h e d i a p h r a g md u r i n gr e s p i r a -

t i o n ,t h e y h a v e s o m e d i r e c tc o n t r o lo v e r m o v e m e n t so f e x p a n s i o na n dc o n t r a c t i o no f t h e c h e s tf o rt h e y a r e s o m e t i m e sa b l et o i n h i b i tt h e s emove -m e n t sw h e nt h e y a t t e m p tt o u s e t h e d i a p h r a g ma l o n e .T h ep h y s i o t h e r a p i s tb e l i e v e dt h a ts h eh a dm o r es e p a r a t ec o n t r o lo v e r t h e d i a p h r a g ma n d t h e c h e s t

D i a p h r a g m a t i cr e s p i r a t i o n C o s t a lr e s p i r a t i o n R i g h td i a p h r a g m

_ \ > ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ D e s c e n t

cm

L i f t i n g

Ve r t i c a lc h e s tm o v e m e n t

S p i r o g r amL i t r e s I n s p i r a t i o n

TJ Yr1IF Exp a n s i o ncm[ 4

C h a n g eo fc h e s tc i r c um f e r e n c e

F i g .1 0 .T r a c i n gof r e c o r d sm a d ed u r i n gd e e p c o s t a l a n d d i a p h r a g m a t i c b r e a t h si n t h es u p i n ep o s t u r e .

D i a p h r a g m a t i c C o s t a lr e s p i r a t i o n r e s p i r a t i o n

Ve n t i l a t i o n( 1 . ) 2 - 8 0 3 - 0 8To t a l d i a p h r a g m a t i ce x c u r s i o n( c m ) 8 - 50 8 - 2 5To t a l c h e s tmovemen t ( c m ) 2 - 8 5 . 6( c h a n g eof c i r c u m f e r e n c e )

w h e ns h ew a ss u p i n et h a nw h e ns h ew a ss t a n d i n g .F i g .1 0 i s a t r a c i n go fp a r to ft h er e c o r d sm a d ef r o mt h i ss u b j e c tw h e ns u p i n e ,a n di t s h o w st h a t a l t h o u g ht h ee x t e n to fd i a p h r a gm a t i cmovemen t w a sa l m o s ti d e n t i c a li n t h e c o s t a la n dt h e d i a p h r a g m a t i cb r e a t h s ,t h e c o m p l e m e n t a lc h e s tmovementwas c o n s i d e r a b l yr e d u c e dw h e ns h e a t t e m p t e dt o u s e t h e d i a p h r a g ma l o n e .A f t e re x a m i n i n gt h e r e c o r d st h i ss u b j e c ts u g g e s t e dt h a t s h em i g h tf i n di t

p o s s i b l et o b e a b l et o mov e t h e c h e s to r t h e d i a p h r a g ma l o n ei f s h e o n l yt o o ks m a l lb r e a t h s .F i g .1 1 i s a t r a c i n go fp a r t o f t h e r e c o r d so fo n e o fh e r m o s ts u c c e s s f u la t t e m p t s .O v e r a v e r y l i m i t e dr a n g e o fv e n t i l a t i o ns h e h a d c o n -


16/20

2 0 8 0 . L . WADEs i d e r a b l e c o n t r o lo v e r m o v e m e n t so fe x p a n s i o na n d c o n t r a c t i o no ft h e c h e s t ,b u t d i a p h r a g m a t i cm o v e m e n tw a s o n l y s l i g h t l ys m a l l e rw h e ns h e u s e d h e rc h e s ta l o n e t h a nw h e ns h e u s e dt h e d i a p h r a g ma l o n e ,e v e nt h o u g hs h ew a sm a k i n gv e r y g r e a te f f o r t sn o t t o u s e t h e d i a p h r a g m .

C h e s ta l o n e D i a p h r a g ma l o n e

R i g h td i a p h r a g m

cm D e s c e n t

. - ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~Ve r t i c a lc h e s tm o v e m e n t

L i t r e s S p i r o g r a m

4 In s p i r a t i o nE x p a n s i o n

cmC h a n g eo fc h e s tc i r c u m f e r e n c e

F i g .1 1 . T r a c i n g so f r e c o r d smade when a s u b j e c tt r i e dt o b r e a t h eu s i n gt h e d i a p h r a g ma l o n e a n d t h e n t h e c h e s ta l o n e .

D i a p h r a g m C h e s ta l o n e a l o n e

Ve n t i l a t i o n( 1 . ) 1 - 7 0 1 5 8D i a p h r a g m a t i cmovemen t ( c m ) 4 0 5 0

C h a n g eo f c h e s tc i r c u m f e r e n c e( c m ) 3 9 1 . 1

F o r c e dr e s p i r a t i o nF i g .1 2 i s a t r a c i n go f p a r t o f s o m er e c o r d s o fd i a p h r a g m a t i cm o v e m e n t ,

v e r t i c a lmovement o f t h e t h o r a c i cc a g e a n d c h e s te x p a n s i o nm a d ew h i l eu n t r a i n e dn o r m a ls u b j e c t sw e r eh y p e r v e n t i l a t i n g .U n f o r t u n a t e l yi t w a s n o tp o s s i b l et o make s i m u l t a n e o u sr e c o r d so fr e s p i r a t i o na s t h e r e s i s t a n c eo f t h ec l o s e dc i r c u i ta n d t h e c h a r a c t e r i s t i c so f t h e s p i r o m e t e r ,a l t h o u g ho t h e r w i s es a t i s f a c t o r y ,w e r eu n s u i t e df o rr e c o r d i n g r a p i dr e s p i r a t i o n .T h er e c o r d ss h o wt h a ti n t h e s es u b j e c t st h e d i a p h r a g m a t i cm o v e m e n ta n d t h e c h e s te x p a n s i o nm o v e m e n t st h a t o c c u ri n f o r c e dr e s p i r a t i o no c c u ri n t h e r a n g eo fm o v e m e n t sa s s o c i a t e dw i t h t h e c o m p l e m e n t a ld i a p h r a g m a t i cm o v e m e n ta n d t h e c o m p l e -m e n t a lc h e s tm o v e m e n t .T h e ya l s os h o wt h a t d u r i n gf o r c e dr e s p i r a t i o nt h e r e


17/20

CHEST AND DIAPHRAGMATIC MOVEMENTSi s v e r ym a r k e d a n dr a p i dv e r t i c a lmovemen t o ft h e t h o r a c i cc a g ew h i c hi s i nt h e o p p o s i t ed i r e c t i o nt o t h e m o v e m e n t so f t h e d i a p h r a g ma n dw h i c hs e e m st o a i d t h e r a p i dm o v e m e n t so f t h e d i a p h r a g mw h i c ha r e n e e d e di n t h i sa r t i f i c i a lf o r mo ff o r c e dr e s p i r a t i o n .T h em o s t i n t e r e s t i n gf i n d i n gi s t h a t i n a l ls u b j e c t st h ec h e s tc i r c u m f e r e n c ei s i n c r e a s e da t t h e b e g i n n i n go f t h i sf o r c e d

R i g h td i a p h r a g mv \j4ivF D e s c e n t

L i f t i n g

cm 4

Ve r t i c a lc h e s tm o v e m e n t

E x p a n s i o n

C h a n g eo f c h e s t_______________________ c i r c u m f e r e n c e

F i g .1 2 . T r a c i n go f r e c o r d smade d u r i n gf o r c e dh y p e r v e n t i l a t i o n .

r e s p i r a t i o nb u t i n many s u b j e c t st h e m o v e m e n t so f t h e c h e s ta b o u t t h i si n c r e a s e dc i r c u m f e r e n c ea r e s m a l l .T h i s i n c r e a s e dc i r c u m f e r e n c eo f t h e c h e s ti s o n l ym a i n t a i n e da s l o n ga s s u b j e c t sm a k ea n e f f o r tt o c o n t i n u et h e f o r c e db r e a t h i n g ,a n d i t i sp o s s i b l et h a t t h e i n c r e a s e i nc i r c u m f e r e n c ei n c r e a s e st h ev e n t i l a t o r ye f f i c i e n c yb y i n c r e a s i n gt h e e f f e c t i v ea r e a o f t h e d i a p h r a g m .Ve r z a r( 1 9 4 6 )h a s p r e v i o u s l ys h o w nt h a t t h e c h e s tc i r c u m f e r e n c ei s i n c r e a s e dd u r i n ge x e r c i s e .

DISCUSSION

M a n yw o r k e r s ,D a l l y( 1 9 0 8 ) ,K e i t h ( 1 9 0 9 )a n dWade & G i l s o n( 1 9 5 1 ) ,h a v er e p o r t e dt h a t t h e d i a p h r a g m a t i cm o v e m e n ti n q u i e t r e s p i r a t i o ni s a b o u t1 -2 cm a n d t h i si s h e r e c o n f i r m e d .H e r x h e i m e r s( 1 9 4 9 )a s s u m p t i o nt h a tt h ed i a p h r a g mm o v e sm o r e i n t h e e r e c tp o s t u r e t h a n i n t h es u p i n ed u r i n gq u i e tr e s p i r a t i o nh a s n o t b e e nc o n f i r m e d .M o s tp r e v i o u si n v e s t i g a t o r sh a v ef o u n dt h e f u l le x c u r s i o no ft h e d i a p h r a g m

i n d e e pb r e a t h i n gt o b e a b o u t 5 - 7 c m . K e i t h( 1 9 0 7 )a n dD a i l y( 1 9 0 8 )f o u n ds m a l l e rm o v e m e n t s .T h e l a r g e rm o v e m e n t sr e c o r d e di n t h i si n v e s t i g a t i o na r ed u e t o t h er e g a r dg i v e nt o v e r t i c a lm o v e m e n t so f t h e t h o r a c i cc a g e .T h e s e

PH. CXX iV. 1 4

2 0 9


18/20

m o v e m e n t sa r ev a r i a b l ef r o m s u b j e c tt o s u b j e c ta n d a r emo r em a r k e di n t h ee r e c tp o s t u r et h a n i n t h e s u p i n e .I t i s t ov a r i a t i o n si n t h e s em o v e m e n t st h a tt h em a i nd i f f e r e n c eb e t w e e ns o - c a l l e d c o s t a l a n d d i a p h r a g m a t i c r e s p i r a t i o n

i sd u e ,a n dm o v e m e n t so ft h e a n t e r i o ra b d o m i n a lw a l lh a v eb e e ns h o w nt ob en o i n d i c a t i o no f t h e e x t e n t o f d i a p h r a g m a t i cm o v e m e n ti n r e s p i r a t i o n .I na f u l lv i t a lc a p a c i t yi t h a sb e e ns h o w nt h a t m o v e m e n to ft h e d i a p h r a g mp l a y sa l a r g e rp a r t i nv e n t i l a t i n gt h e l u n gst h a n d o e sc h a n g eo fc i r c u m f e r e n c eo ft h ec h e s t .T h ed i a p h r a g mi sd i r e c t l ya f f e c t e db y p o s t u r a lr e d i s t r i b u t i o no fv i s c e r a lw e i g h ta n d t h e c on s e q u e n t c h a n g e si n t h e p a t t e r n o f i t s m o v e m e n tc l e a r l yr e f l e c tt h e w e l l - k n o w nc h a n g e si n l u n gv o l u m es i m i l a r l yi n d u c e d .No e v i d e n c e h a sb e e nf o u n dt h a t s u b j e c t sh a v ea n yd i r e c tc o n t r o lo v e r t h e

d i a p h r a g me x c e p ti n a s much a s t h e y h a v e s o m ec o n t r o lo v e r r e s p i r a t i o n .T h i s c o n f f i c t sw i t h o p i n i o n s t h a t a r ew i d e l yh e l d b y many p h y s i c i a n sa n dp h y s i o t h e r a p i s t s .I t s u p p o r t st h e c o n c e p t( J o n e s ,1 9 2 6 )t h a t t h e r ec a n o n l yb e c o r t i c a lv o l u n t a r yc o n t r o lo v e r m o v e m e n t so fw h i c hman h a s c o n s c i o u sk n o w l e d g e ,a n d t h a t n o s u c hc o n t r o lc a n b ee x e r t e do v e r i n d i v i d u a lmu s c l e so ro v e rs t r u c t u r e ss u c ha st h e d i a p h r a g mw h i c ha r ei n a c c e s s i b l et od i r e c to b s e r v a -t i o na n do fw h i c ht h e r ei s n o p o s t u r a ls e n s i b i l i t yt h a t r e a c h e sc o n s c i o u s n e s s .T h et h o r a c i cc a g ei s a l a r g ea n dm a s s i v es t r u c t u r ea n d t h e r e d i s t r i b u t i o nof

v i s c e r a lw e i g h tt h a t o c c u r s w i t h c h a n g eo f p o s t u r e m a k e sl i t t l ed i f f e r e n c ee i t h e rt o i t s c i r c u m f e r e n c eo r t ot h e p a t t e r n o fi t sm o v e m e n t .T h e s m a l l n e s so ft h e m o v e m e n t so f c h e s te x p a n s i o nd u r i n gr a p i d f o r c e d r e s p i r a t i o nmay b er e l a t e dt o t h e m a s s a n d i n e r t i ao f t h e t h o r a c i cc a g e .M o v e m e n t so f c h e s te x p a n s i o nd i f f e rf r o m d i a p h r a g m a t i cm o v e m e n t si n t h a t t h e y c a n t o s o m ee x t e n tb e i n h i b i t e dv o l u n t a r i l y , a ta n y r a t ei n t r a i n e ds u b j e c t s .

SUMMARY

1 . A m e t h o do f r e c o r d i n ga n d m e a s u r i n gm o v e m e n t so f t h e d i a p h r a g mr e l a t i v et o t h e t h o r a c i cc a g e ,i s r e p o r t e d a n d a me r c u r y - i n - r u b b e rs t r a i n

g a u g ef o rr e c o r d i n ga n dm e a s u r i n gc h a n g e si nc h e s tc i r c um f e r e n c ei sd e s c r i b e d .T h ea c c u r a c ya n d r e p e a t a b i l i t yo ft h e me a s u re m e n t s h a v eb e e ni n v e s t i g a t e d .2 . T h e r e l a t i o n s h i pb e t w e e nd i a p h r a g m a t i cm o v e m e n t s ,c h e s tm o v e m e n t s

a n dv e n t i l a t i o nh a s b e e ni n v e s t i g a t e di n t e n n o r m a ls u b j e c t s .3 . I n q u i e tr e s p i r a t i o nt h e t i d a ld i a p h r a g m a t i cmovemen t i s a b o u t 1 - 5c m .

T h e t i d a lc h a n g ei n c h e s tc i r c u m f e r e n c ei s a b o u t 1 - 2cm w h e nt h e s u b j e c t sa r ee r e c t ,a n d0 * 7cm w h e ns u p i n e .I n d e e pr e s p i r a t i o nt h e t o t a ld i a p h r a g m a t i ce x c u r s i o ni s b e t w e e n7 a n d 1 3 cm a n d t h e c h a n g ei n c h e s tc i r c u m f e r e n c ei sb e t w e e n5 a n d 1 1c m . T h em e a s u r e m e n t ss u g g e s tt h a t i n a f u l lv i t a lc a p a c i t ya b o u t o n e - q u a r t e ro f t h e v e n t i l a t i o ni s d u e t o c h e s te x p a n s i o na n d t h r e e -q u a r t e r st o d i a p h r a g m a t i cm o v e m e n t .4 . T h ec h a n g ef r o mt h e e r e c tt o t h e s u p i n ep o s t u r ec a u s e sa m a r k e dc h a n g e

i n t h e p a t t e r n o fmovemen t o f t h e d i a p h r a g ma b o u t i t s r e s t i n gl e v e l .T h i s

2 1 0 O . l . WADB


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c h a n g ep a r a l l e l st h e c h a n g ei n t h e p a t t e rno ft h e i n s p i r a t o r yc a p a c i t ya n d t h ee x p i r a t o r yr e s e r v ev o l u m et h a t a c c o m p a n i e st h e c h a n g ei n p o s t u r e .No s u c hc h a n g ei n t h e p a t t e r no fm o v e m e n t so fc h e s te x p a n s i o ni s f o u n d .5 . T h e r ei s c l o s ec o - o r d i n a t i o nb e t w e e nm o v e m e n t so f t h e d i a p h r a g ma n d

m o v e m e n t so fc h e s te x p a n s i o n .An e x c e p t i o nt ot h i si sf o u n dd u r i n gv o l u n t a r yh y p e r v e n t i l a t i o n .6 . Ve r t i c a lm o v e m e n t so f t h e t h o r a c i cc a g eo c c u ri n s o m es u b j e c t sm a i n l y

a t t h e e n d o fd e e p i n s p i r a t i o na n d a r eu s u a l l ym o s tm a r k e dw h e nt h e y a r es t a n d i n g .T h em o v e m e n t sa r ec a u s e db y f l e x i o na n d e x t e n s i o no ft h e v e r t e b r a lc o l u m n .T h e ys e e mt o p l a y l i t t l ep a r t i n v e n t i l a t i n gt h e l u n g s .T h e ya r ee s p e c i a l l ym a r k e dd u r i n gv o l u n t a r yh y p e r v e n t i l a t i o na n d h e r e t h e y may a i dt h e r a p i da n d l a r g em o v e m e n t so ft h e d i a p h r a g mt h a t o c c u r .

7 . No e v i d e n c eh a s b e e n f o u n d t h a t s u b j e c t sh a v e a n y d i r e c tv o l u n t a r yc o n t r o lo v e r t h e d i a p h r a g m .M o v e m e n t so f t h e a n t e r i o ra b d o m i n a lw a l ld on o t i n d i c a t et h e e x t e n to fd i a p h r a g m a t i cm o v e m e n t s .T h e r ei s e v i d e n c et h a ts o m e s u b j e c t sa r e a b l et o i n h i b i tc h a n g e so f c h e s tc i r c um f e r e n c ed u r i n gr e s p i r a t i o n .I w i s ht o a c k n o w l e d g et h e a d v i c ea n dh e l p f u lc r i t i c i s mI r e c e i v e da t e v e r ys t a g e o f t h i sw o r k

f r o mmy c o l l e a g u e sa t t h e P n e u m o c o n i o s i sR e s e a r c hU n i t , a n d i n p a r t i c u l a rf r o m t h e D i r e c t o r ,Dr C .M . F l e t c h e r .I am d e e p l yi n d e b t e dt o Mr A . D . Thomas who d e s i g n e dt h e a m p l i f y i n gc i r c u i ta n d t o M e s s r sD u n l o pS p e c i a lP r o d u c t sL t d . ,who s u p p l i e dt h e f i n e - b o r er u b b e r t u b i n g .

APPENDIX

T h eb r i d g ec i r c u i ta n d a m p l i f y i n gc i r c u i to ft h em e r c u r y - i n - r u b b e rt r a n 8 d u c e r1 . T h eb r i d g ec i r c u i t( a ) T h ec i r c u i tc o n s i s t so f a b a s i cW h e a t s t o n eb r i d g e ( F i g .3 )w h e r eA a n d A a re t w om e r c u r y -

i n - r u b b e r t r a n s d u c e r sa n dR a n d R a r e t w o e q u a lv a r i a b l er e s i s t a n c e sm e c h a n i c a l l yc o u p l e d .When t h e b r i d g ei s b a l a n c e d ,a n ys l i g h tc h a n g ei n t h e v a l u e o fA, A o r o f b o t h ,u p s e t st h i sb a l a n c ea n dg i v e sr i s et o a n o u t o f b a l a n c ev o l t a g ea c r o s s t h e j u n c t i o n sb a n dd o f t h e b r i d g e .( b )By m a k i n gt h e me r c u r y - i n - r u b b e rt r a n s d u c e ri n t w o h a l v e s ,A a n d A ,a n d c o n n e c t i n g

t h e ma s t h e o p p o s i t ea r m sa b a n d c d o f t h e b r i d g e ,t h e s e n s i t i v i t yo f t h e i n s t ru me n ti s t w i c et h a tw h i c hi t w o u l db e i f b o t h t r a n s d u c e r sw e r e i n c o r p o r a t e da s o n e arm o f t h e b r i d g eo n l y .

( c )By m e c h a n i c a l l yl i n k i n gt h e tw o e q u a lv a r i a b l er e s i s t a n c e sR a n dR i t i s p o s s i b l et o b r i n gt h e b r i d g et o a b a l a n c ea t t h e i n i t i a ll e n g t ho f t h e me r c u r y - i n - r u b b e rt r a n s d u c e r s .I n p r a c t i c et h i sm e a n st h a t t h eb r i d g ec a n b e b a l a n c e dw h a t e v e rt h e r e s t i n gl e v e lo f c h e s tc i r c u m f e r e n c eo fa n i n d i v i d u a l .( d )F o r a n yg i v e nv a l u eo f A, A ,R a n dR t h e s e n s i t i v i t yo f t h e i n s t r u m e n ti s v a r i e db y a l t e r i n g

t h e f l o wo f c u r r e n t a c r o s s t h e b r i d g e ;t h i si s d o n e b y means o f a s m a l l v a r i a b l er e s i s t a n c ei ns e r i e sw i t h t h e b a t t e r y ,t h e c u r r e n tb e i n gi n d i c a t e db y a m i l l i a m e t e ri n t h e b a t t e r yc i r c u i t .

2 . T h ea m p l i f y i n gc i r c u i t( a ) S i n c et h e o u t p u t s i g n a lf r o m t h e b r i d g ei s s m a l l a c o n s i d e r a b l ed e g r e eo f d i r e c tc o u p l e d

( d . c . )a m p l i f i c a t i o ni s n e c e s s a r yt o d r i v e t h e r e c o r d i n gp e n , w h i c hl i k emos t c o mm e r c i a lf a s t -r e c o r d i n gi n s t r u m e n t sn e e d sa b o u t 5 W. C o n v e n t i o n a ld . c .a m p l i f i e r sa r e r a t h e r u n s t a b l ea n d t oe l i m i n a t et h i se r r o r a s much a s p o s s i b l e ,a t w o - s t a g ea m p l i f i e rw i t h v a l v e si n p u s h - p u l li s u s e d .Any c h a n g eo f t h e h i g ht e n s i o nv o l t a g ei s t h u s c o m p e n s a t e df o ra s i t a f f e c t sb o t h v a l v e ss i m u l -t a n e o u s l ya n d t h e r ei s n o n e e df o re l a b o r a t er e g u l a t i o n so f t h e p o w e rs u p p l y .

1 4 - 2


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2 1 2 0 . L . WADE( b )T h e r e c o r d i n gi n s t r u m e n t ,a H u g h e sp e n r e c o r d e r ,h a s a c e n t r e t a p p e dc o i l .T h i s i s c o n -

n e c t e dt o t h e a n o d ec i r c u i t so f b o t h t h e o u t p u tv a l v e sa n d i t i s t h e n p o s s i b l et o make u s e o ft h ef u l l - s c a l ed e f l e x i o no f t h e i n s t r u m e n te i t h e rs i d eo f i t s z e r o .

( c )T h e r e c o r d i n gi n s t r u m e n tc a n b e s w i t c h e d o u to f t h e c i r c u i t ,c o m p e n s a t i n gr e s i s t o r sb e i n g

a u t o m a t i c a l l ys w i t c h e di n s o t h a t t h e a m p l i f y i n gc h a r a c t e r i s t i c so f t h e c i r c u i tr e m a i nu n c h a n g e d .T h i s a r r a n g e m e n tp r e v e n t st h e d e l i c a t eg a l v a n o m e t e rb e i n g d a m a g e dwhen t h e i n s t r u m e n ti sb e i n ga d j u s t e do n s u b j e c t s .( d ) T h e s e n s i t i v i t yo f t h e r e c o r d i n gi n s t r u m e n ta t a n y f r e q u e n c yb e t w e e nz e r o a n d 6 0 c / s i s

n o w h e r em o r e t h a n 6% d i f f e r e n tf r o m i t s s e n s i t i v i t ya t z e r o f r e q u e n c y .

REFERENCES

ASTHMARESEARCH C O U N C I L( 1 9 3 7 ) .P h y s i c a lE x e r c i s e sf o rA s t h m a ,p p . 1 - 3 2 . L o n d o n :A s t h m aR e s e a r c hC o u n c i l .

DAL LY,J . F . H . ( 1 9 0 8 ) .An e n q u i r yi n t ot h e p h y s i o l o g i c a lm e c h a n i s m so f r e s p i r a t i o nw i t he s p e c i a lr e f e r e n c et o t h e movemen t o f t h e v e r t e b r a lc o l u m na n d d i a p h r a g m .J . An a t . ,L o n d . ,S e r .3 ,4 , 9 3 - 1 1 4 .

H E R x H E I M E R ,H . ( 1 9 4 9 ) .Some o b s e r v a t i o n so n t h e c o - o r d i n a t i o no f d i a p h r a g m a t i ca n d r i bm o v e m e n t si n r e s p i r a t i o n .T h o r a x ,4 , 6 5 - 7 2 .

J AM IN ,F. ( 1 9 0 6 ) .U e b e r S t a n du n d B e w e g u n gd e s Z w e r c h f e l l e s .Ve r h .K o n g r . i n n .M e d .2 3 ,5 6 5 - 5 7 2 .

J ONES ,F. W. ( 1 9 2 6 ) .Arbo r e a lMan, p p . 1 6 2 - 1 7 3 . L o n d o n :A r n o l d .K E I T H ,A . ( 1 9 0 7 ) .A m e t h o do f i n d i c a t i n gt h e p o s i t i o no f t h e d i a p h r a g ma n d e s t i m a t i n gt h e

d e g r e e so f v i s c e r o p t o s i s .J . A n a t . ,L o n d . ,S e r .3 , 3 , 2 6 - 2 9 .K E I T H ,A . ( 1 9 0 9 ) .T h em e c h a n i s m so f r e s p i r a t i o ni n m a n . I n H i l l ,L. E . ,F u r t h e rA d v a n c e si n

P h y s i o l o g y .L o n d o n :A r n o l d .MACMAHON,C . ( 1 9 3 4 ) .P r o p h y l a c t i ca n d r e m e d i a l b r e a t h i n g a n d p h y s i c a l e x e r c i s e s .B r i t .

J . T u b e r c .2 8 ,1 8 4 - 1 8 9 .MO R A N T ,G . M .& G I L SON ,J . C .( 1 9 4 5 ) .A R e p o r to n a S u r v e yo fB o d ya n dC l o t h i n gM e a s u r e m e n t s

o fR o y a lA i r F o r c eP e r s o n n e l .F a r n b o r o u g h :R o y a lA i r c r a f tE s t a b l i s h m e n t .S EWALL ,H . & P O L L A RD ,M . E . ( 1 8 9 0 ) .On t h e r e l a t i o nof d i a p h r a g m a t i ca n d c o s t a lr e s p i r a t i o n

w i t h p a r t i c u l a r r e f e r e n c et o p h o n a t i o n . J . P h y s i o l .1 1 ,1 5 9 - 1 7 8 .STAEHEL IN ,R . & S C H U T Z E ,A. ( 1 9 1 2 ) .S p i r o g r a p h i s c h eU n t e r s u c h u n g e na n G e s u n d e n ,Em -

p h y s e m a t i k e r nu n dA s t h m a t i k e r n .Z . k l i n .M e d .7 5 ,1 5 - 3 2 .V E R Z A R ,F. ( 1 9 4 6 ) .R e g u l a t i o no f l u n g v o l u m ea n d i t s d i s t u r b a n c e s .S c h w e i z .m e d .Ws c h r .7 6 ,

9 3 2 - 9 3 6 .WADE, 0 . L . & G I L SON ,J . C . ( 1 9 5 1 ) .T h e e f f e c to f p os t u reo n d i a p h r a g m a t i cm o v e m e n t sa n d

v i t a lc a p a c i t yi n n o r m a ls u b j e c t s .T h o r a x ,6 , 1 0 3 - 1 2 6 .WH I T N E Y,P . J . ( 1 9 4 9 ) .T h e m e a s u r e m e n to f c h a n g e si n human l i m b v o l u m eb y m e a n so f

a m e r c u r y - i n - r u b b e rs t r a i ng a u g e . J . P h y s i o l .1 0 9 ,5 .

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