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呼吸|膈肌

 疼痛康复研究 2020-11-05

像姿势功能一样,呼吸是任何生物体的基本功能。但是,呼吸或人体姿势模式的理想功能模型或规范尚未得到普遍定义。对人类而言,这其中发挥重要作用的是膈肌。

膈肌的功能是帮助气体交换与呼吸。吸入气体时,胸腔扩大(肋间肌同时参与此扩张过程),降低胸内压力:换句话说,胸腔的扩大制造了吸力,将空气吸入肺内。

膈肌放松时,气体因肺的弹性回缩,以及胸腔内膜组织与腹肌的共同施力而被呼出,腹肌搭配膈肌的收缩、负责类似拮抗肌的功能。

膈肌除了呼吸功能外,也透过提高腹部内压力,帮助排出人体内呕吐物、粪便与尿液。膈肌也在胃酸通过食管裂孔时,透过施压于食管,防止胃酸逆流。

膈肌具有三个主要功能:呼吸、生理和内脏。

从发育的角度来看膈肌功能

在人类胚胎中,膈肌的起源集中在颈部,可能是腹直肌(或腹直肌的“颈部部分”)的延伸。

在发育过程中,膈肌尾部下降并向前倾斜。这种发育在出生后继续进行,膈肌在4-6个月之间,在水平面上基本达到其特定位置。

膈肌的肌肉部分有两个不同胚胎起源的主要部分:肋部和脚部。

它们由不同类型的纤维形成,对胸腔和有目的的运动有特定的影响;例如,在呕吐或打嗝时,肋纤维活跃,而食道周围的脚纤维不活跃。

在个体发育过程中,膈肌参与呼吸。随着新生儿发育阶段(生命的前28天)的完成,膈肌开始参与姿势和括约肌功能。

随着姿势反重力作用的发展,膈肌的非呼吸功能逐渐显现——婴儿在仰卧时将下肢举过垫子时;开始支撑前臂并抬起头部。

健康新生儿的膈肌是扁平的,只有呼吸运动是通过膈肌的活动来实现的;它还不参与姿势和括约肌的功能。

随着中枢神经系统的成熟,当新生儿期结束时,肌肉协同激活就开始了。婴儿不再仅仅被动地躺在垫子上,而是开始将仰起头部和举起四肢,稳定、支持和平衡功能得到发展。

膈肌的这种联合体位-呼吸功能是躯干稳定的重要先决条件,然后是上肢和下肢的运动。

膈肌、腹部肌肉、背部肌肉和骨盆肌肉同时和对称的共同激活,使得呼吸模式和稳定功能之间相互关联。这样才能实现完美的运动控制。

躯干肌肉作为四肢功能的支撑基础。通过腹腔内压力调节,它们有助于脊柱稳定,同时确保呼吸功能并影响其他内脏功能(食物摄入、蠕动、排便、呕吐等)。在4个半月时,婴儿也开始协调呼吸和发声。

6个月大时,肋部呼吸完全建立。当膈肌腰段的联合活动继续发展时,在呼吸过程中,它必须同时稳定腰大肌的近端附着。

此外,新生儿横纹肌和食管区平滑肌的控制机制尚未完全发育,膈肌也参与了新生儿和婴儿的反流机制。食道和膈肌的联合括约功能在出生后的前6个月完全成熟。

在运动或任何姿势活动中,膈肌和盆底肌首先被激活。膈肌沿脚端方向下降,从上方加压腹内内容物,盆底肌肉向上托举;胸腹壁肌肉像腰带一样,从而增加腹内压力,稳定脊柱。

膈肌的姿势功能

姿势是身体各部分在外力作用下的一种主动维持,重力对其影响最大。然而,姿势并不是站立或坐着的同义词,而是任何姿势的组成部分,尤其是每一个有运动的动作。

姿势像影子一样跟随动作,是运动的主要前提

姿势稳定是由中枢神经系统控制的,在重力场中对身体各部分的主动(肌肉)维持和对抗外力的活动。

在静态情况下(即坐、立),通过肌肉活动确保关节的相对稳定性。这种稳定性允许在给定位置抵抗重力。

然而,姿势稳定是所有运动的组成部分。在需要产生力量的身体部分的每一个运动(即举起或握住物体、对抗或不对抗阻力的肢体运动)中,总会产生必要的收缩性肌肉力量来克服阻力。

对于运动,躯干需要稳定,同时,四肢关节需要有足够的运动自由。为了达到这一目标,需要协调同心、等长和特别是离心的肌肉活动。

膈肌 、盆底、腹壁和脊柱伸肌在有目的的运动之前激活(灰色)

任何有目的的运动(包括四肢),执行运动的肌肉所附着的部分必须要稳定。例如,没有脊柱和骨盆的稳定,就不能进行髋关节屈曲。稳定的脊柱和骨盆确保髋屈肌(股直肌、髂腰肌、缝匠肌)的稳定,并保护关节。这样就不会在运动中过度劳累。

呼吸伴随着每一个动作也影响着姿势功能。呼吸运动是姿势功能的一个组成部分。呼吸不仅影响身体姿势,而且通过其有节奏的活动,还影响神经元的兴奋性。除了少数例外,吸气会触发大多数肌肉的兴奋,而呼气是抑制性的。

运动中,在激活上下肢肌肉(或任何运动)之前,膈肌收缩是很重要的。骨盆和腰椎的稳定在四肢的任何实际运动之前,必须得到保证。

由中枢神经系统控制的膈肌有助于确保体位控制。即膈肌同时有助于呼吸、身体稳定和其他非呼吸行为。

在生理正常的情况下,在与呼吸有关的姿势活动中,膈肌的偏移及其变平比在休息时呼吸更为明显。

通过脚端下降,或在吸气和姿势用力时变平,膈肌增加内脏器官的压力(起活塞的作用),增加的腹腔内压力作用于腹部和盆底肌肉。腹部肌肉的活动稳定了膈肌在肋骨的附着。

在剧烈的运动中,人们通常屏住呼吸来增加姿势的稳定,而膈肌主要是因为它的稳定功能而被激活的。

膈肌的内脏和括约肌功能

膈肌的内脏和括约肌功能是膈肌的附加功能。膈肌以两种重要的方式影响内脏:

  • 第一,在膈肌对呼吸和姿势功能内的内脏施加压力期间

  • 第二,在膈肌与食管下括约肌相互作用期间。

膈肌也是一块部分由迷走神经支配的骨骼肌。尤其是膈肌的脚部,由迷走神经核支配。

在这种神经支配下,膈肌的脚部分与吞咽完全协同激活,在吞咽过程中,脚部分需要放松,以便将食丸传送到胃。

相比之下,随着胃内压力的增加,需要激活脚部,同时增加食管下括约肌区域的压力,从而防止胃内容物返回食道。膈肌实际上是一个解剖单元中的两块肌肉,具有三个主要功能:呼吸、生理和内脏。

膈肌压力活动及其对内脏功能的影响

内脏运动与蠕动

在一个呼吸周期中,腹腔会发生有节奏的压迫,导致内脏的周期性运动。在吸气过程中,几乎所有腹腔和腹膜后区域的内脏器官都会向尾端方向移动几厘米。

这种器官运动和膈肌的压力活动部分地促进了食物和消化液的运输。通过这种方式,膈肌帮助消化过程,显著促进蠕动和食物推进。

分勉

胎儿的大小会影响膈肌的位置,在怀孕期间(胎儿生长)膈肌会逐渐向头端方向移动。

由于压力和位置的改变,膈肌的功能变得不那么活跃,这导致副吸气肌的活动增加,会引起颈部不适。

膈肌功能下降也表现为括约肌功能障碍,可能导致胃食管反流, 这可能是孕妇的反流现象显著增加的原因之一。

相比之下,膈肌的压力作用是在第二产程中胎儿发育和排出所必需的重要力量。

排便

与姿势性躯干稳定类似,在排便过程中,膈肌、腹部肌肉(特别是腹横肌)和盆底之间的正确协同激活也是必不可少的。

姿势功能障碍也会导致排便问题(便秘)。腹部支撑的薄弱导致排便推进受限是便秘患者最常见的障碍之一。

呕吐

膈肌在呕吐过程中也起着重要的作用,这时可以观察到膈肌肋部和脚部不同的功能分区。

最初,整个膈肌被激活(肋骨和脚部)并压迫胃,从而显著增加胃内压力。然后,脚部分被抑制,但肋骨部分继续有大的节律性收缩,胃内容物被泵入食道。

在呕吐过程中,膈肌的后部受到抑制,而前部通过这种载体产生力量,允许呕吐物向后移动到食道和口腔。

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