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胸郭のしくみ

胸郭とは呼吸器を取り囲む壁

首からおなかにかけての胴体の部分

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胸郭は呼吸筋の筋収縮によって広がります。
その壁を構成しているのは、脊柱(胸椎)、肋骨、胸骨とそれに付着している外肋間筋、内肋間筋、胸膜筋などの筋肉です。胸郭の底部には横隔膜という筋肉があります。
腹部との境界が作られています。
胸郭の内側の空間(胸腔)には肺を含む呼吸器、心臓などの重要な臓器が納まっています。
呼吸運動は、肺の中に空気を出し入れする運動で、肺自体は自力で行なえるポンプ作用を持っていません。
そこで肺の中に空気を出し入れするために、胸郭を構成している筋肉が胸郭の形状を変え、胸腔の容積を変化させることによって肺を動かしています。
胸郭内の肺の表面は2枚の薄い膜(胸膜)で包まれていて、その外側の膜(壁側胸膜)は、胸郭に接し、内側の膜(肺胸膜)は肺表面をおおっています。
この外膜と内膜の間を胸膜腔と呼びます。
この部位の圧力は大気圧よりもわずかに低い(このことを胸腔内圧は陰圧)。
胸郭の形状が外肋間筋や横隔膜などの呼吸筋の活動によって左右、上下に広げられると胸腔の陰圧の度合いがさらに高まり、肺胞が膨らみます。
反対に、呼吸筋が弛緩し、もとの状態に戻るときには、胸腔内圧が上昇、肺胞から空気が押し出されます。
このとき、呼吸筋以外の胸郭の形状を支えている筋群も呼吸運動を補助するように働きます。
胸郭が密閉された空間を保っているためこのような胸腔内圧の変化が維持され、空気を出し入れが行なわれます。

吸う息と吐く息

呼吸運動とは、体外の空気を肺の中に出し入れする運動で、吸って(吸息きゅうそく)、吐く(呼息こそく)運動が規則正しく交互に繰り返されます。
肺(肺胞)の伸縮は、吸息運動や呼息運動によって胸腔の大きさが変化することで受動的に引き起こされています。
吸息時にみられる胸腔容積の変化は、おもに横隔膜と外肋間筋の収縮によって起きます。
横隔膜は、胸郭の底面にドーム状についている筋肉で、これが収縮するときドーム状の形は
平坦化しながら下降するので胸腔は広くなり、おなかが膨らむようになります。
このように横隔膜の運動を主とする呼吸運動を横隔膜呼吸または、腹式呼吸といいます。
一方、外肋間筋が収縮する場合には、肋骨と胸骨が脊柱に対して斜め上へ動くので、胸郭が引き上げられ、結果として胸郭が広がることになります。
このような胸郭の上昇による呼吸運動を肋間呼吸または、胸式呼吸といいます。
呼息の場合、呼息時の胸腔容積の変化は、吸息時に収縮した横隔膜や外肋間筋が弛緩することで起こります。
外肋間筋が弛緩すると、胸郭は重力の作用により自然に下降し、横隔膜はその弾性により平坦な状態からドーム状に戻ります。結果、胸腔の容積はもとの大きさに戻る(あるいは縮小する)。
このように、吸息では横隔膜や外肋間筋などの呼吸筋が活躍しているのに対し、呼息では、特別な筋活動がなくても、吸息が終われば、その後に自然と肺の中の空気が外に出ていくしくみになっています。
胸式呼吸は、胸郭の上下による呼吸。胸部を広げる。
腹式呼吸は、横隔膜の運動を主とした呼吸。腹部が膨らむ。

呼吸筋と呼吸運動

呼吸筋の活動は、肺に出入りする空気量の調節をする

成人が安静時に呼吸しているときには、1回の呼吸で約500mlの空気が肺に出入りしています。
1回の呼吸で出入りする空気量を1回換気量あるいは、1回呼吸(気)量といい、呼吸の深さを表す指標となり、同じ人であっても、1回換気量は姿勢によって変動し、激しく運動をしているときなどは著しく増大し、1.5〜3リットルに達することもあります。
呼吸の深さは、吸息と呼息の大きさによって決定され吸息の大きさは、主に横隔膜と外肋間筋の活動の大きさによって調節されます。
安静時の呼吸では、横隔膜は1.5〜3cmの幅で上下運動しています。
ところが深呼吸をするときや運動を行なっているときには、横隔膜が1cm下降する幅は5〜7cmに増えます。
横隔膜が1cm下降すると約250〜300mlの空気が流入するといわれ、横隔膜の下降の程度によって空気の流入量、呼吸の深さが変化します。
さらに横隔膜の働きに加えて胸郭の筋群(外肋間筋、胸鎖乳突筋、斜角筋)が補助的に呼吸運動に参加することにより、より多くの空気が吸い込めるようになります。
呼吸の深さは、呼息の大きさによっても変化し、通常、呼息は横隔膜と外肋間筋の弛緩によって受動的に行なわれ、歌を歌ったりする場合には能動的に息を吐き出さなければなりません。
このような場合には、呼息筋(呼気筋)である胸壁の内肋間筋が胸郭を強制的に下降させ、さらには腹壁の筋群である腹直筋や腹斜筋が腹圧を上げて横隔膜を上方へ押し上げ胸腔の容積を縮小させ、肺内の空気を強制的に押し上げ出しています。