膈肌的解剖结构和生理功能
膈肌是最主要的呼吸肌,是本节阐述的重点。
(一)膈肌的解剖和生理 从胚胎学、形态学和功能学上分析,膈肌属于骨骼肌,但又不同于其他骨骼肌。膈肌收缩时对细胞外Ca2+内流有很强的依赖性,且一生中不停顿运动,这又与心肌类似。
1.膈肌组成 膈肌是一个解剖整体,由3部分组成:①膈肌肋间部,附着于肋骨边缘并终止于中心腱;②膈肌中心腱;③膈肌脚部,分左、右2个,起始于其上2~3个腰椎,纤维终止于中心腱。
2.膈肌运动 吸气时膈肌收缩、圆顶变平,腹腔脏器受压向下、向前移位,使胸廓的上下径增大;由于附着于肋骨的膈肌肋间部收缩,同时使6~10肋骨向外、向上旋转,胸廓下部横径增大。平静呼吸时,膈肌活动产生的VT 占总VT 的60%~80%,其余来自肋间外肌。深呼吸或用力呼吸时由于呼气肌和辅助呼吸肌参与,VT显著增大。
3.影响膈肌运动的因素 与其他骨骼肌样,膈肌收缩也遵循初长度-张力关系、力量-速度关系和刺激频率-力量关系。膈肌收缩力与其自身的形态、长度有关,如呼气末膈肌位置越向上弯曲,初长度长,收缩力大;若膈肌平坦(如肺气肿、严重哮喘发作)时,初长度缩短,收缩力减弱,甚至还会使胸廓下缘肋间内陷,导致胸腹矛盾运动。
膈肌收缩功能还与其他多种因素有关,如低钾、高钾、低磷、低钙、低镁、低蛋白血症、甲状腺功能亢进或甲状腺功能减低、低氧血症、高碳酸血症等。(https://www.daowen.com)
(二)膈肌肌纤维组成与收缩力、耐力的关系由于呼吸运动反复不停进行,故呼吸动作是体现肌力和耐力的综合性运动,膈肌纤维的组分必须与此相适应。人类膈肌由不同类型的肌纤维混合组成。早期根据收缩时间和代谢特征,膈肌纤维主要分为3类。
1.Ⅰ型(慢肌) 慢速氧化型肌纤维(SO),约占成人膈肌肌纤维的50%,含有丰富的毛细血管、肌红蛋白、线粒体,有利于有氧代谢,有较高耐疲劳能力。
2.Ⅱa型(快A 型) 快速氧化糖酵解型纤维(FOG),约占25%,含线粒体较高,能量供应足,也有一定的耐疲劳能力。
3.Ⅱb型(快B型) 快速糖酵解纤维(FG),约占25%,肌纤维的毛细血管、肌红蛋白及线粒体较少,有利于无氧酵解,故主要决定膈肌的收缩力,而耐疲劳能力较差。
上述3种肌纤维的组合能适应平时膈肌连续不断的运动,也能满足短时间的剧烈呼吸运动。根据肌原纤维ATP 酶染色的程度,膈肌纤维进一步分为4型,即除上述3型外,还包括Ⅱx型(见本章第三节)。
(三)膈肌做功 膈肌活动主要克服呼吸器官的弹性阻力和气道阻力产生通气,需消耗能量,产生呼吸功。健康人静息呼吸功非常低,其每分氧耗量仅占总氧耗量的2%~3%,即使剧烈运动时也大体相似。在严重肺疾病导致呼吸困难时,膈肌氧耗量显著增加,升至总氧耗量的25%以上。