胸郭横隔膜
横隔膜
呼吸器系
詳細
起源L1～L3、剣状突起、第6～12肋骨とその肋軟骨
挿入中央腱
動脈心膜横隔膜動脈、筋横隔膜動脈、下横隔膜動脈
静脈上横隔静脈、下横隔静脈
神経横隔膜神経と下肋間神経
アクション吸気を助け、肋軟骨を圧迫する
識別子
ラテン横隔膜
ギリシャ語διάφραγμα
メッシュD003964
TA98A04.4.02.001
TA22327
FMA13295
筋肉の解剖学用語
横隔膜の構造を3D医療アニメーションの静止画で示す
横隔膜の構造を3D医療アニメーションの静止画で示す

胸部横隔膜、または単に横隔膜（/ ˈ d aɪ ə f r æ m / ; [ 1 ]古代ギリシア語: διάφραγμα、ローマ字表記:  diáphragma、直訳すると「仕切り」 ）は、ヒトおよび他の哺乳類において胸腔の底を横切るように広がる内部骨格筋のシート[ 2 ]である。横隔膜は呼吸において最も重要な筋肉であり[ 3 ] 、心臓と肺を含む胸腔と腹腔を隔てている。横隔膜が収縮すると胸腔の容積が増加し、そこに陰圧が生じて空気が肺に引き込まれる。[ 4 ]他のどの骨格筋よりも多くのミトコンドリアと毛細血管が存在することから、横隔膜の酸素消費量が高いことがわかる。 [ 3 ]

解剖学における「横隔膜」という用語は、クレモナのジェラルド[ 5 ]によって創始されました。この用語は、尿生殖横隔膜や骨盤横隔膜といった他の平坦な構造を指すこともありますが、「横隔膜」とは一般的に胸郭横隔膜を指します。ヒトの横隔膜はわずかに非対称で、大きな肝臓が横隔膜の右半分の下にあるため、右半分が左半分よりも高い位置（上方）にあります。

他の哺乳類にも横隔膜があり、両生類や爬虫類などの他の脊椎動物にも横隔膜のような構造がありますが、胸腔内の肺の位置など、解剖学上の重要な詳細は異なる場合があります。

構造

ブラントの1707年の著書『新アングリカナ語辞典』における横隔膜の定義

横隔膜は、筋肉と線維組織からなる上向きに湾曲したC字型の構造で、胸腔と腹部を隔てています。[ 6 ]ドームの上部表面は胸腔の底を形成し、下部表面は腹腔の天井を形成します。[ 7 ]

横隔膜はドーム状をしており、腹壁と胸壁を構成する構造物に末梢で付着している。これらの付着部から筋線維が中央腱に収束し、ドームの頂部を形成する。[ 7 ]末梢部分は、下胸郭孔の周囲から発生し、収束して中央腱に挿入される筋線維から構成されている。

横隔膜の筋線維は、中央腱から外側に放射状に伸びています。横隔膜は一つの筋肉ですが、呼吸運動の駆動力となる肋骨と、下肋骨と腰椎に筋肉を固定する「アンカー」として機能する大腿横隔膜という、2つの異なる筋肉領域から構成されています。肋骨横隔膜はさらに、腹側、内側、背側の3つの肋骨部に分けられます。[ 8 ] [ 9 ]

横隔膜の椎骨部分は、脚と弓状靭帯から発生する。右脚はL1-L3椎体とその椎間板から発生する。より小さな左脚はL1、L2椎体とその椎間板から発生する。[ 8 ] [ 7 ] [ 10 ]内側弓状靭帯は、L2椎体からL1椎横突起までの筋膜肥厚から発生し、大腰筋の筋体上を横切る。外側弓状靭帯はL1椎横突起から発生し、第12肋骨の外側に付着する。外側弓状靭帯も、腰方形筋を覆う筋膜肥厚から発生する。正中弓状靭帯は、左右の横隔膜脚の線維性部分から発生し、その背後には下行胸部大動脈が通っている。正中弓状靭帯からは横隔膜筋は発生しない。[ 8 ]両副腎は横隔膜脚と弓状靭帯の近傍に位置する。[ 11 ]

横隔膜の肋骨部分は、下側の4本の肋骨（7～10本）の肋軟骨から生じます。[ 8 ]

横隔膜中央腱は、筋肉によって形成された円蓋の中央付近、胸郭後部よりも前部に近い位置にある、薄くて強い腱膜である。腱の中央部は心膜の上部に付着する。後部線維の両側は、傍結腸溝（肋骨が椎体の両側に付着する前の湾曲部）に付着する。[ 8 ]

オープニング

人間の横隔膜を下から横から見た図。開口部が見える。

横隔膜には、胸郭と腹部の間を移動する構造物が通る開口部が多数あります。大きな開口部は3つあり、大動脈（大動脈裂孔）[ 2 ] 、食道（食道裂孔）[ 3 ]、下大静脈（大静脈孔）[ 8 ]の3つです。さらに、小さな開口部が複数あります。[ 12 ] [ 13 ]

下大静脈は、中心腱の右葉と中葉の接合部にある四角形の開口部である大静脈開口部を通過し、その縁は腱状になっています。腱に囲まれたこの開口部は、吸気のたびに伸展して開きます。しかし、吸気時には大静脈開口部が実際には収縮しているという議論もあります。吸気時には胸郭圧が低下し、大静脈の血液が右心房に向かって上方に引き寄せられるため、開口部のサイズが拡大すると、より多くの血液が心臓に戻り、低下した胸郭圧による血液の心臓への還流効率が最大限に高まります。大動脈は横隔膜を貫通せず、左右の脚の間を横隔膜の背後を通っています。

横隔膜を貫通する構造はいくつかあり、左横隔膜神経が中央腱を貫通し、大胸部、小胸部、最小胸部内臓神経が両側脚を貫通し、リンパ管が横隔膜全体、特に横隔膜の後ろを貫通している。[ 8 ]

Nerve supply

The diaphragm is primarily innervated by the phrenic nerve which is formed from the cervical nerves C3, C4 and C5.[7] While the central portion of the diaphragm sends sensory afferents via the phrenic nerve, the peripheral portions of the diaphragm send sensory afferents via the intercostal (T5–T11)[8] and subcostal nerves (T12).

Blood supply

Arteries and veins above and below the diaphragm supply and drain blood.

From above, the diaphragm receives blood from branches of the internal thoracic arteries, namely the pericardiacophrenic artery and musculophrenic artery; from the superior phrenic arteries, which arise directly from the thoracic aorta; and from the lower internal intercostal arteries. From below, the inferior phrenic arteries supply the diaphragm.[7]

The diaphragm drains blood into the brachiocephalic veins, azygos veins, and veins that drain into the inferior vena cava and left suprarenal vein.[7]

Variation

The sternal portion of the muscle is sometimes wanting and more rarely defects occur in the lateral part of the central tendon or adjoining muscle fibers.

Development

胸部横隔膜は、受精後3週目に始まる胚発生の過程で、横褶曲および縦褶曲と呼ばれる2つの過程を経て発達する。横隔膜の原始的な中心腱である横隔膜中隔は、胚の前極で発生し、縦褶曲の際に胸部腹側領域に移動する。横褶曲により体壁が前方に移動し、腸管および体腔を囲む。体細胞側板中胚葉由来の胸膜腹膜膜および体壁筋芽細胞は、横隔膜中隔と会合して、予定食道の両側にある心膜腹膜管を閉鎖し、腹腔と胸膜心膜腔を分ける障壁を形成する。さらに、予定食道を取り囲む背側間葉組織は、横隔膜の筋脚を形成する。

発生学的横隔膜の最も初期の要素である横隔膜横隔膜は頸部で形成されるため、横隔膜を支配する横隔膜神経は頸髄（C3、4、5）から起始する。横隔膜横隔膜が下方に下降するにつれて横隔膜神経もそれに追従し、上部頸椎から心膜を迂回して最終的に横隔膜を支配するという迂回路を辿る。

関数

呼吸中の横隔膜の動きの影響を示すリアルタイム磁気共鳴画像

横隔膜は呼吸の主要な筋肉であり、呼吸において重要な役割を果たします。吸気時には、横隔膜が収縮して下方に移動し、胸腔の容積を拡大し、胸腔内圧を低下させます（この拡大には外肋間筋も関与します）。これにより、肺は強制的に拡張します。つまり、横隔膜の下方への動きによって胸腔内に部分的な真空状態が生じ、その真空状態を埋めるために肺が強制的に拡張し、その過程で空気が吸い込まれます。

胸腔の拡張は、2つの極端な状態と、その中間の状態で起こります。下肋骨が安定し、横隔膜の中央腱が可動性を持つ場合、収縮によって挿入部（中央腱）が起始部に向かって移動し、下肋骨が骨盤に向かって押し出され、胸腔が下方に拡張します。これはしばしば腹式呼吸と呼ばれます。中央腱が安定し、下肋骨が可動性を持つ場合、収縮によって起始部（肋骨）が挿入部（中央腱）に向かって持ち上げられ、他の筋肉と連携して肋骨がスライドし、胸腔が横方向と上方向に拡張します。

横隔膜が弛緩すると（上方向に動く）、肺と胸腔の内層組織の弾性反動によって空気が吐き出される。この機能を筋力で補助する（強制呼気と呼ばれる）には、横隔膜の収縮と拮抗する腹筋と連動して内肋間筋が働く。横隔膜機能不全は、長期の呼吸不全、人工呼吸器からの離脱困難、入院期間の延長、罹患率および死亡率の上昇など、患者のさまざまな合併症に関連するよく知られた要因である。[15] 研究では、横隔膜が薄いと肺コンプライアンスが高まり、呼吸不全の一因となる可能性があることが報告されている。さらに、疾患の初期段階での横隔膜の厚さの減少は、敗血症患者およびCOVID-19患者の予後マーカーとして機能する可能性がある。[ 16 ] [ 17 ]

横隔膜は呼吸以外の機能にも関与しています。腹腔内圧を高めることで嘔吐物、便、尿を体外に排出するのを助け、出産を助けます[ 18 ]。また、食道裂孔を通過する際に食道に圧力をかけることで胃酸の逆流を防ぎます。

臨床的意義

麻痺

横隔膜神経、頸椎、または脳幹のいずれかが損傷すると、横隔膜への神経供給が遮断されます。横隔膜神経の最も一般的な損傷は気管支癌であり、通常は横隔膜の片側のみに影響を及ぼすことが知られています。その他の原因としては、ギラン・バレー症候群や全身性エリテマトーデスなどが挙げられます。[ 19 ]

ヘルニア

A hiatus hernia is a hernia in which parts of the lower esophagus or stomach that are normally in the abdomen pass abnormally through the diaphragm and are present in the thorax. Hernias are described as rolling, in which the hernia is beside the oesophagus, or sliding, in which the hernia directly involves the esophagus. These hernias are implicated in the development of reflux, as the different pressures between the thorax and abdomen normally act to keep pressure on the esophageal hiatus. With herniation, this pressure is no longer present, and the angle between the cardia of the stomach and the oesophagus disappears. Not all hiatus hernias cause symptoms, although almost all people with Barrett's oesophagus or oesophagitis have a hiatus hernia.[19]

Hernias may also occur as a result of congenital malformation, a congenital diaphragmatic hernia. When the pleuroperitoneal membranes fail to fuse, the diaphragm does not act as an effective barrier between the abdomen and thorax. Herniation is usually of the left, and commonly through the posterior lumbocostal triangle, although rarely through the anterior foramen of Morgagni. The contents of the abdomen, including the intestines, may be present in the thorax, which may impact development of the growing lungs and lead to hypoplasia.[20] This condition is present in 0.8 - 5/10,000 births.[21] A large herniation has high mortality rate, and requires immediate surgical repair.[22]

Imaging

X-ray of chest, showing top of diaphragm.

Due to its position separating the thorax and abdomen, fluid abnormally present in the thorax, or air abnormally present in the abdomen, may collect on one side of the diaphragm. An X-ray may reveal this. Pleural effusion, in which there is fluid abnormally present between the two pleurae of the lungs, is detected by an X-ray of the chest, showing fluid collecting in the angle between the ribs and diaphragm.[19] An X-ray may also be used to reveal a pneumoperitoneum, in which there is gas in the abdomen.

An X-ray may also be used to check for herniation.[20]

Significance in strength training

運動中に深い呼吸パターンをとるのは、より多くの酸素を「吸収」するためだと示唆する人もいます。しかし、肺毛細血管から動脈血への酸素の「吸収」、より正確には拡散は、呼吸の深さに関わらず起こります。運動中は呼吸数と横隔膜の働きが増加し、それが動脈血への酸素拡散速度を高めます。横隔膜の位置は、深い呼吸パターンの間、解剖学的には変化せず、むしろ付着域の低い位置に留まりますが、酸素拡散は増加しません。酸素拡散速度は、代謝需要の上昇に応じてのみ増加します。横隔膜は随意的および不随意的に制御されますが、運動中は不随意的な制御が主であり、運動の代謝需要と直接相関します。

その他の動物

両生類（左）、鳥類（中央）、哺乳類（右）の横隔膜と胸膜腔。a,下顎骨；b,オトガイ舌骨；c ,舌骨；d,胸骨舌骨； e,胸骨；f,心膜；g,横隔膜；h,腹直筋；i,腹腔；j,恥骨； k ,食道； l,気管；m, 腹腔頸部境界膜；n, 体背壁；o,肺；o',気嚢。[ 23 ]

咽頭と胃を隔てる膜の存在は、脊索動物に広く見られる。例えば、モデル生物である海生脊索動物ナメクジウオは、咽頭から水を排出する房孔を有しており、これはホヤ類やヌタウナギ類の構造と相同性があると主張（また異論もある）されている。[ 24 ]尾索動物の心外 膜は消化器官を咽頭および心臓から隔てているが、肛門は上部区画に戻り、排泄管を通して老廃物を排出する。

このように横隔膜は、上部の摂食区画と下部の消化管を分ける体制の中で出現したが、その起源は定義の問題である。魚類、両生類、爬虫類、鳥類の構造は横隔膜と呼ばれてきたが、これらの構造は相同ではないと主張されてきた。例えば、ワニ横隔膜筋は食道に付着せず、下部食道括約筋の圧力に影響を与えない。[ 25 ] 両生類と爬虫類では肺は腹部に位置しているため、横隔膜が収縮すると空気は肺に吸い込まれるのではなく、肺から排出される。鳥類と哺乳類では、肺は横隔膜の上方に位置する。シノサウロプテリクスの化石は非常に保存状態が良く、ワニと同様に横隔膜の下に肺があったことから、恐竜は活発な温血動物としての生理機能を維持できなかった、あるいは鳥類は恐竜から進化できなかったという主張がなされてきた。この説（1905年に提唱された）は、肺は横隔膜の下に起源を持つが、温血鳥類や哺乳類における呼吸の必要性が高まるにつれて、自然淘汰によって両系統において肺が腹腔から脱出するという並行進化が促されたというものである。 [ 23 ]

しかし、鳥類には横隔膜がない。哺乳類とは異なる呼吸法で呼吸し、少なくとも哺乳類ほどには胸腔内に陰圧をかける必要がない。胸骨の竜骨を揺らすことで局所的に減圧領域を作り、薄い膜状の気嚢を通して頭側と尾側に、固定容積で拡張しない肺へと空気を送る。弁と気嚢からなる複雑なシステムによって、肺の吸収面を常に空気が循環し、ガス交換の効率を最大限に高めている。そのため、鳥類は哺乳類のような潮汐呼吸による相互呼吸を行わない。注意深く解剖すると、約8つの気嚢がはっきりと確認できる。それらは腹部のかなり尾側まで伸びている。[ 26 ]

参照

参考文献

Public domainこの記事には、グレイの解剖学（1918年）第20版の404ページからパブリックドメインのテキストが組み込まれています。

  1. ^ 「横隔膜」の定義「 . collinsdictionary.com .
  2. ^ a bキャンベル NA (2009)。生物学: オーストラリア版(第 8 版)。シドニー: ピアソン/ベンジャミン・カミングス。 p. 334.ISBN​ 978-1-4425-0221-5。
  3. ^ a bスペンサーの肺病理学（第5版）ニューヨーク：マグロウヒル、1996年、p. 1. ISBN 0071054480。
  4. ^ 「医療イラストとアニメーション、健康と科学のストック画像とビデオ、Alila Medical Mediaでのロイヤリティフリーのライセンス」。www.alilamedicalmedia.com。
  5. ^ Arráez-Aybar LA, Bueno-López JL, Raio N (2015年3月). 「トレド派の翻訳者と解剖学用語への影響」Annals of Anatomy - Anatomischer Anzeiger . 198 : 21– 33. doi : 10.1016/j.aanat.2014.12.003 . PMID 25667112 . 
  6. ^ Oliver, Kaitlin A.; Ashurst, John V. (2024)、「解剖学、胸郭、横隔膜神経」、StatPearls、Treasure Island (FL): StatPearls Publishing、PMID 30020697 
  7. ^ a b c d e f g h i Drake RL, Vogl W, Tibbitts AW (2005). Gray's anatomy for students . Illustrations by Richardson PR. Philadelphia: Elsevier/Churchill Livingstone. pp.  134– 135. ISBN 978-0-8089-2306-0。
  8. ^ a b c d e f g h i j k l m Ryan S (2011). 「第3章」診断画像のための解剖学（第3版） Elsevier Ltd. p. 117. ISBN 9780702029714。
  9. ^ Poole, David (1997年6月1日). 「健康と疾患における横隔膜の構造と機能」 .スポーツと運動の医学と科学. 29 (6): 738– 754. doi : 10.1097/00005768-199706000-00003 . PMID 9219201 . 
  10. ^ Moore K (2014).臨床指向解剖学（第7版）. ボルチモア: Walters Kluwer. p. 306.
  11. ^ Perrier ND, Boger MS (2005年12月5日). 「2: 外科解剖学」.副腎：診断的側面と外科的治療(PDF) . Springer Science & Business Media. ISBN 9783540268611. 2022年3月3日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。2022年3月3日閲覧。
  12. ^ Sinnatamby CS (2011). Last's Anatomy (第12版). Elsevier Australia. p. 186. ISBN 978-0-7295-3752-0。
  13. ^ a b Moore KL, Dalley AF, Agur AM (2017). Essential Clinical Anatomy . Lippincott Williams & Wilkins. p. 536. ISBN 978-1496347213。
  14. ^ a b Nason LK, Walker CM, McNeeley MF, Burivong W, Fligner CL, Godwin JD (2012年3月). 「横隔膜の画像診断：解剖と機能」. Radiographics . 32 (2): E51– E70. doi : 10.1148/rg.322115127 . PMID 22411950 . 
  15. ^ Supinski GS, Morris PE, Dhar S, Callahan LA (2018年4月). 「重篤疾患における横隔膜機能不全」 . Chest . 153 ( 4): 1040–1051 . doi : 10.1016/j.chest.2017.08.1157 . PMC 6026291. PMID 28887062 .  
  16. ^ Corradi F, Isirdi A, Malacarne P, Santori G, Barbieri G, Romei C, 他 (2021年4月). 「COVID-19肺炎で入院した患者において、横隔膜筋量の低下は予後不良を予測する：探索的パイロットスタディ」Minerva Anestesiologica . 87 (4): 432– 438. doi : 10.23736/S0375-9393.21.15129-6 . PMID 33594871 . S2CID 263501203 .  
  17. ^ Emekli E, Bostancı Can EZ (2023年4月). 「重症COVID-19患者における横隔膜径、筋量、骨密度の予後予測価値」 . Journal of Intensive Care Medicine . 38 (9): 847– 855. doi : 10.1177/08850666231169494 . PMC 10099913. PMID 37050868 .  
  18. ^ Mazumdar MD. 「正常分娩第2段階」 . Gynaeonline . 2010年2月24日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2018年6月12日閲覧。
  19. ^ a b c Colledge NR, Walker BR, Ralston SH編 (2010). Davidson's Principles and Practice of Medicine (第21版). エディンバラ: Churchill Livingstone/Elsevier. pp. 644, 658– 659, 864. ISBN 978-0-7020-3085-7。
  20. ^ a b Hay WW編 (2011). Current diagnosis & treatment : pediatrics (第20版). ニューヨーク: McGraw-Hill Medical. p.  602. ISBN 978-0-07-166444-8。
  21. ^ Chandrasekharan PK, Rawat M, Madappa R, Rothstein DH, Lakshminrusimha S (2017-03-11). 「先天性横隔膜ヘルニア - レビュー」 .母性保健・新生児学・周産学. 3 6. doi : 10.1186/s40748-017-0045-1 . PMC 5356475. PMID 28331629 .  
  22. ^ Nguyen L, Guttman FM, De Chadarévian JP, Beardmore HE, Karn GM, Owen HF, Murphy DR (1983年12月). 「先天性横隔膜ヘルニアの死亡率。肺総重量は、どんな場合でも不十分なのか？」 Annals of Surgery . 198 (6): 766– 770. doi : 10.1097/00000658-198312000-00016 . PMC 1353227. PMID 6639179 .  
  23. ^ a b Keith A (1905). 「哺乳類の横隔膜と胸膜腔の性質」 .解剖学生理学ジャーナル. 39 (Pt 3): 243– 284. PMC 1287418. PMID 17232638 .  
  24. ^ Kozmik Z, Holland ND, Kalousova A, Paces J, Schubert M, Holland LZ (1999年3月). 「ナメクジウオのペアボックス遺伝子AmphiPax2/5/8の特性：視覚支持細胞、腎、甲状腺様構造、咽頭鰓裂における発達的発現パターン、ただし中脳後脳境界領域では認められない」. Development . 126 (6): 1295–1304 . doi : 10.1242/dev.126.6.1295 . PMID 10021347 . 
  25. ^ Uriona TJ, Farmer CG, Dazely J, Clayton F, Moore J (2005年8月). 「アメリカアリゲーター（Alligator mississippiensis）の食道の構造と機能」 . The Journal of Experimental Biology . 208 (Pt 16): 3047– 3053. doi : 10.1242/jeb.01746 . PMID 16081603 . 
  26. ^ Dyce KM, Sack WO, Wensing CJ (2002).獣医解剖学教科書（第3版）. フィラデルフィア: Saunders.

パブリックドメイン この記事には、現在パブリックドメインとなっている出版物のテキストが含まれています：  Chambers, Ephraim編 (1728). Cyclopædia, or an Universal Dictionary of Arts and Sciences (第1版). James and John Knapton, et al.{{cite encyclopedia}}:欠落または空|title=(ヘルプ)

  • ウィキメディア・コモンズの胸郭横隔膜に関連するメディア
「 https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=胸郭横隔膜&oldid=1322589929」より取得