橫膈膜的解剖及功能詳解

橫膈膜,可以說是整個呼吸動作中最重要的肌肉:橫膈膜的上升使肺縮小與下降使肺擴張,是驅動整個呼吸過程的主要引擎。如果沒有橫膈膜的話,呼吸將會變得十分困難。

橫膈膜的解剖及功能詳解

橫膈膜的解剖

橫膈膜就在我們的肋骨下方,與一般常見到一束束的肌肉不同,它是一整片且半球形的肌肉,彷彿橫切了我們的身體,將我們身體的胸腔與腹腔分開,並連結了胸骨柄、肋骨和腰椎。

橫膈膜前、外、後側分別的連結位置

前:橫膈膜的前方,連結了胸骨柄的劍突(xiphoid process)

外:橫膈膜的前方和外側與腹橫肌,共同連結了第6到第12節肋軟骨。

後:橫膈膜的後方,連結了弓狀韌帶(rcuate ligaments)與第1 到第3 腰椎。

解剖上來說,橫膈膜雖然說看起來像是一片,但其實可分為三個區域,每個區域的功能也有所不同:

肋骨橫膈 /costal diaphragm

橫膈腳 /cural diaphragm

中央韌帶/central tendon

橫膈膜的解剖及功能詳解

多功能的橫膈膜

橫膈膜被認為是人體主要的呼吸肌肉,在正常的潮汐呼吸中,橫膈膜承擔了約80%的呼吸工作。但其實並不是所有的部位都是控制呼吸的起伏。透過調節腹內壓力,它與姿勢穩定有關,並有助於排尿、排便和分娩。它對心功能和淋巴流動也很重要,此外,它在嘔吐、吞嚥和抗反流屏障中發揮作用。

這三個部位中,控制呼吸的主要是藉由:肋骨橫膈(costal diaphragm)完成,而肋骨橫膈旁邊的「橫膈腳(cural diaphragm)」功能就不太一樣了,它圍住了-食道與腸胃之間的通道-賁門,它可以讓我們在維持呼吸的情況下幫助食物進入胃中。

橫膈膜與肋骨貼合區域 (ZOA)

橫膈膜的解剖及功能詳解

胸廓下緣與橫膈膜貼合的區域稱為Zone of apposition (ZOA),這個區域對橫膈膜功能非常重要。這個區域受到腹肌控制且影響橫膈的張力。橫膈的位置及與下段胸廓的是大大的影響了橫膈膜的效能。

ZOA是個堅硬卻面積變化很大的區域。站姿休息時,這個區域佔了內側胸廓30%。橫膈腳在吸氣的時候會從這個區域離開胸廓,使得橫膈收縮往下。ZOA在平靜吸氣時會減少15mm,同時橫膈頂端仍會繼續保持原本的大小及形狀。在肺部最大吸氣量時,這個區域會接近0mm。ZOA肌肉縮短是主要造成橫膈膜在胸廓垂直軸向位移的原因。如果ZOA受限,會造成橫膈在胸廓上的呼吸動作減少。

橫膈膜與呼吸

正常的呼吸都得依靠橫膈膜,幾乎整個呼吸過程都由橫膈膜主導。吸氣時,橫膈膜收縮往下,有如活塞進入腹腔內。造成胸腔負壓,讓空氣進入肺,也同時增加了腹內壓。

橫膈膜的解剖及功能詳解

橫膈膜幾乎參與了所有的呼吸模式,無論它是處於理想功能狀態還是功能失調狀態。即使你盡力嘗試,也不可避免地會使用到它。常聽到有教練說“用橫膈膜呼吸”的指令,其實沒有任何價值。只有後側橫膈膜向下的胸式呼吸和腹式呼吸是兩種常見的呼吸功能障礙模式,這兩種呼吸模式都降低了呼吸能力和核心穩定性。

理想的橫膈膜呼吸主要是下肋骨側方的擴張,橫膈膜收縮時,肋骨端橫膈(ZOA)的收縮會擴張下段胸廓以及腹壁,橫膈膜腳端,由於解剖走向連線到腰椎,收縮時,只會造成腹部往前的方向。ZOA可以將腹內壓傳送到胸廓。形成吸氣時,橫膈膜收縮影響胸廓使其往外的機制。這時橫膈膜在連線胸廓處對肋骨形成往外、往上的動作(外旋)。

橫膈膜與核心穩定

我們想像腹部是一個罐裝汽水,橫膈膜正是最上面的瓶口,骨盆底肌則是瓶底。

橫膈膜的解剖及功能詳解

當我們吸氣,橫膈膜會收縮、往下降(往骨盆底肌的方向),大氣壓大於肺內壓,肺內壓又大於胸內壓,空氣得以進入體內。此時,因為橫膈膜往下降,腹肌與骨盆底肌會反射性的離心收縮產生壓力,把橫膈膜推上去。這個反射性離心收縮產生的壓力,稱作「腹內壓」,可以增加腰椎穩定度,也是大家常說的核心穩定。橫膈膜不能隨意移動軀幹,但是它的收縮透過增加腹腔的壓力來促進軀幹(脊柱)的穩定。

橫隔膜具有呼吸和穩定脊椎的雙重功能,它可以自主控制收縮以獨立呼吸並穩定姿勢。這兩項功能並非分開運作,而是同時執行,所以讓橫隔膜的雙重功能被同時活化、協調作用,是正確的核心穩定的關鍵。

肩頸痠痛

一般的呼吸方式大致上可分成兩種:一者為先前提過的「腹式呼吸」或稱「橫膈呼吸」,另一者為「胸式呼吸」。

身體放鬆休息時,或是對於換氣的需求量並沒有太高時,多會使用「橫膈呼吸」模式進行呼吸;此時若是橫膈膜無力會造成腹內壓不足,將無法有效完成呼吸與穩定脊椎的雙重功能,而橫隔膜的呼吸功能將由其他呼吸方式輔助進行。例如:主要以胸部肌肉啟動的「胸式呼吸」,或是對肌肉負擔量更大、主要以頸部肌肉作用的「頸式呼吸」。

頸部周圍的肌肉如斜角肌〈Scalene〉、胸鎖乳突肌〈sternocleidomastoid, SCM〉、提肩胛肌〈levator scapulae〉等,就會代償收縮,由其附著點─ ─第一、第二肋骨開始,試圖拉起整串肋骨進行胸腔擴張。

橫膈膜的解剖及功能詳解

橫膈膜的解剖及功能詳解

我們每天需要進行大約20000次的呼吸,長期下來這些肩頸的肌肉便會因過度使用而疲勞、產生緊繃,甚至因此壓迫到其下方經過的神經,此時受到影響的神經,其支配區域,如:肩頸、手臂、手指便會發出「疼痛」、「痠麻」的警訊;除此之外,無力的橫膈膜與不足夠的腹內壓,也會使頸椎周圍的肌肉張力不均,增加關節壓力,讓頸椎因肌肉張力不均而旋轉、偏移,造成小面關節的夾擠與椎間盤突出的發生,進而導致落枕或頭痛等等的症狀。

腰背疼痛

人體在動作時,首先橫膈肌會先於腹部肌群先啟動,若是橫膈膜無力,亦會造成腹部肌肉活化不平衡,使深層核心肌群,如腹內斜肌、腹橫肌,肌張力減少;肌肉無力,便無法產生足夠的腹內壓去穩定支援脊椎,特別是在胸腰交界處(TL junction)、腰椎以及骨盆最易產生影響。

其中胸腰交界處(TL junction)不穩定,會形成骨盆前傾,那麼在啟動髖屈肌時,根據肌肉特性,肌肉收縮讓二邊肌肉附著點互相靠近,腰椎的前突(Lordosis)就會增加,使後側的豎脊肌變緊,多裂肌、腰方肌(Quadratus Lumborum)代償收縮,引發下背緊繃與疼痛。

橫膈膜的解剖及功能詳解

橫膈膜與胃食道功能

膈腳在很大程度上參與胃食管功能,如吞嚥,嘔吐,並有助於胃食管反流屏障。

胃食道逆流

許多胃食道逆流是橫膈功能障礙所致。食道穿過橫膈的食道裂孔之後進入胃臟,而胃臟上方,連線食道的開口就是賁門。吸氣時橫膈會下壓,橫膈下壓不僅會推動所有腹腔臟器,讓每個器官產生獨特的律動方式,同時還會將賁門閉鎖。反之若橫膈過高,賁門就不易閉合,胃酸就容易噴出灼傷食道,形成功能性食道逆流,並衍伸出更多的消化系統的相關疾病,嚴重還有可能會提高食道癌的風險。

橫膈膜的解剖及功能詳解

嘔吐

嘔吐的生理過程很複雜。在乾嘔階段,橫膈膜與腹部肌肉一起作為單個肌肉強烈收縮,增加胃壓。然而,胃內容物不能容易地穿過橫膈膜,因為由於膈腳收縮導致的食管胃交界處的壓力同時增加。

在嘔吐週期的下一階段,膈腳和肋膜膈肌分離其活動,使膈肌膜鬆弛,允許胃內容物的排出和肋膜攣縮以增加腹壓,從而迫使胃內容物向外。

總結

專業的你,現在應該知道,橫膈膜的功能不只是呼吸這麼簡單,它還具有影響整個身體的多個非通氣功能。除了以上提到的核心繫統、胃食道功能影響等、橫膈膜與心臟功能、淋巴系統也有千絲萬縷的關係。人是一個整體,牽一髮而動全身,因此,在評估及訓練過程中,多考量可能存在的因素,說不定治療效果會更好。

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