Грудная диафрагма , или просто диафрагма ( / ˈ d aɪ ə f r æ m / ; [1] Древнегреческий : διάφραγμα , романизированный : diáphragma , букв. «раздел»), представляет собой слой внутренней скелетной мышцы [2] у людей и других млекопитающих , который простирается через дно грудной полости . Диафрагма является важнейшей мышцей дыхания [3] и отделяет грудную полость , содержащую сердце и легкие , от брюшной полости : когда диафрагма сокращается, объем грудной полости увеличивается, создавая там отрицательное давление, которое втягивает воздух в легкие. [4] Ее высокое потребление кислорода отмечено большим количеством присутствующих митохондрий и капилляров ; больше, чем в любой другой скелетной мышце. [3]
Термин диафрагма в анатомии, созданный Жераром Кремонским [5], может относиться к другим плоским структурам, таким как мочеполовая диафрагма или тазовая диафрагма , но «диафрагма» обычно относится к грудной диафрагме. У людей диафрагма немного асимметрична — ее правая половина выше (выше) левой половины, так как большая печень покоится под правой половиной диафрагмы. Существует также предположение, что диафрагма ниже с другой стороны из-за наличия сердца.
У других млекопитающих есть диафрагмы, а у других позвоночных, таких как земноводные и рептилии, есть диафрагмоподобные структуры, но важные детали анатомии могут различаться, например, положение легких в грудной полости.
Диафрагма представляет собой изогнутую вверх С-образную структуру из мышц и фиброзной ткани , которая отделяет грудную полость от брюшной полости. [6] Верхняя поверхность купола образует дно грудной полости, а нижняя поверхность — крышу брюшной полости. [7]
Как купол, диафрагма имеет периферические прикрепления к структурам, которые составляют стенки живота и грудной клетки. Мышечные волокна от этих прикреплений сходятся в центральном сухожилии , которое образует гребень купола. [7] Его периферическая часть состоит из мышечных волокон, которые берут начало от окружности нижней грудной апертуры и сходятся, чтобы вставиться в центральное сухожилие.
Мышечные волокна диафрагмы расходятся наружу от центрального сухожилия. Хотя диафрагма представляет собой одну мышцу, она состоит из двух отдельных мышечных областей: реберной, которая служит двигателем в работе дыхания, и бедренной диафрагмы, которая служит «якорем»; прикрепляя мышцу к нижним ребрам и поясничным позвонкам. Реберная диафрагма далее делится на вентральную, медиальную и дорсальную реберные части. [8] [9]
Позвоночная часть диафрагмы возникает из ножек и дугообразных связок. Правая ножка возникает из тел позвонков L1-L3 и их межпозвоночных дисков. Меньшая левая ножка возникает из тел позвонков L1, L2 и их межпозвоночных дисков. [8] [7] [10] Медиальная дугообразная связка возникает из утолщения фасции от тела позвонка L2 до поперечного отростка позвонка L1, пересекая тело большой поясничной мышцы . Боковая дугообразная связка возникает из поперечного отростка позвонка L1 и крепится латерально к 12-му ребру. Боковая дугообразная связка также возникает из утолщения фасции, которое покрывает квадратную мышцу поясницы . Срединная дугообразная связка возникает из фиброзных частей правой и левой ножек, где нисходящая грудная аорта проходит позади нее. Ни одна диафрагмальная мышца не берет начало от срединной дугообразной связки. [8] Оба надпочечника лежат около диафрагмальной ножки и дугообразной связки. [11]
Реберная часть диафрагмы образуется из реберных хрящей нижних четырех ребер (7–10). [8]
Центральное сухожилие диафрагмы представляет собой тонкий, но прочный апоневроз около центра свода, образованного мышцей, ближе к передней, чем к задней части грудной клетки . Центральная часть сухожилия прикреплена сверху к перикарду . Обе стороны задних волокон прикреплены к параколическим желобам (изгиб ребер перед прикреплением к обеим сторонам тел позвонков). [8]
В диафрагме есть ряд отверстий, через которые проходят структуры между грудной клеткой и брюшной полостью. Есть три больших отверстия — одно для аорты ( аортальное отверстие ), [2] одно для пищевода ( пищеводное отверстие ), и одно для нижней полой вены ( полое отверстие ), [8] а также ряд более мелких отверстий. [12] [13]
Нижняя полая вена проходит через отверстие полой вены, четырехугольное отверстие на стыке правой и средней листков центрального сухожилия , так что его края являются сухожильными. Окруженное сухожилиями, отверстие растягивается каждый раз, когда происходит вдох. Однако существует аргумент, что отверстие полой вены на самом деле сужается во время вдоха. Поскольку грудное давление уменьшается при вдохе и тянет кровь из полой вены вверх к правому предсердию, увеличение размера отверстия позволяет большему количеству крови вернуться в сердце, максимизируя эффективность пониженного грудного давления, возвращающего кровь в сердце. Аорта не пронзает диафрагму, а проходит позади нее между левой и правой ножками. [ необходима цитата ]
Существует несколько структур, которые проходят через диафрагму, в том числе: левый диафрагмальный нерв проходит через центральное сухожилие, большой, малый и меньший грудные внутренностные нервы проходят через двусторонние ножки, а также лимфатические сосуды, которые проходят через диафрагму, особенно позади нее. [8]
Диафрагма в основном иннервируется диафрагмальным нервом , который образован из шейных нервов C3, C4 и C5. [7] В то время как центральная часть диафрагмы посылает сенсорные афференты через диафрагмальный нерв, периферические части диафрагмы посылают сенсорные афференты через межреберные ( T5–T11) [8] и подреберные нервы (T12). [ необходима цитата ]
Артерии и вены, расположенные выше и ниже диафрагмы, снабжают и отводят кровь.
Сверху диафрагма получает кровь из ветвей внутренних грудных артерий , а именно перикардиодиафрагмальной артерии и мышечнодиафрагмальной артерии ; из верхних диафрагмальных артерий , которые берут начало непосредственно от грудной аорты ; и из нижних внутренних межреберных артерий . Снизу нижние диафрагмальные артерии снабжают диафрагму. [7]
Диафрагма отводит кровь в плечеголовные вены , непарные вены и вены, которые впадают в нижнюю полую вену и левую надпочечниковую вену . [7]
Иногда отсутствует грудинная часть мышцы, реже дефекты возникают в латеральной части центрального сухожилия или прилегающих мышечных волокнах.
Грудная диафрагма развивается во время эмбриогенеза , начиная с третьей недели после оплодотворения с двумя процессами, известными как поперечное складывание и продольное складывание. Septum transversum , примитивное центральное сухожилие диафрагмы, берет начало на ростральном полюсе эмбриона и перемещается во время продольного складывания в вентральную грудную область. Поперечное складывание переносит стенку тела вперед, чтобы закрыть кишечник и полости тела. Плевроперитонеальная мембрана и миобласты стенки тела из соматической боковой пластинки мезодермы встречаются с septum transversum, чтобы закрыть перикардио-перитонеальные каналы по обе стороны от предполагаемого пищевода, образуя барьер, который разделяет брюшинную и плевроперикардиальную полости. Кроме того, дорсальная мезенхима, окружающая предполагаемый пищевод, образует мышечные ножки диафрагмы.
Поскольку самый ранний элемент эмбриональной диафрагмы, поперечная перегородка, формируется в шейном отделе, диафрагмальный нерв , который иннервирует диафрагму, берет начало от шейного отдела спинного мозга (C3,4 и 5). По мере того, как поперечная перегородка спускается вниз, диафрагмальный нерв следует за ним, составляя его обходной путь от верхних шейных позвонков, вокруг перикарда , чтобы в конечном итоге иннервировать диафрагму.
Диафрагма является основной мышцей дыхания и функционирует при дыхании . Во время вдоха диафрагма сокращается и движется вниз, увеличивая объем грудной полости и снижая внутригрудное давление ( в этом увеличении участвуют также наружные межреберные мышцы ), заставляя легкие расширяться. Другими словами, движение диафрагмы вниз создает частичный вакуум в грудной полости, что заставляет легкие расширяться, чтобы заполнить пустоту, втягивая при этом воздух.
Расширение полости происходит в двух крайностях, наряду с промежуточными формами. Когда нижние ребра стабилизированы, а центральное сухожилие диафрагмы подвижно, сокращение перемещает вставку (центральное сухожилие) к истокам и толкает нижнюю полость к тазу, позволяя грудной полости расширяться вниз. Это часто называют дыханием животом . Когда центральное сухожилие стабилизировано, а нижние ребра подвижны, сокращение поднимает начала (ребра) вверх к вставке (центральному сухожилию), которая работает совместно с другими мышцами, позволяя ребрам скользить, а грудной полости расширяться вбок и вверх.
Когда диафрагма расслабляется (двигается в верхнем направлении), воздух выдыхается за счет процесса упругой отдачи легких и тканей, выстилающих грудную полость. Помощь этой функции с помощью мышечного усилия (называемого форсированным выдохом ) включает внутренние межреберные мышцы, используемые совместно с мышцами живота , которые действуют как антагонисты в паре с сокращением диафрагмы. Дисфункция диафрагмы является хорошо известным фактором, связанным с различными осложнениями у пациентов, такими как длительная дыхательная недостаточность, трудности с отлучением от искусственной вентиляции легких, длительная госпитализация, повышенная заболеваемость и смертность. [15] Исследования показали, что тонкая диафрагма приводит к большей податливости легких, что может способствовать дыхательной недостаточности. Кроме того, уменьшение толщины диафрагмы на ранних стадиях заболевания может служить прогностическим маркером у пациентов с сепсисом и пациентов с COVID-19. [16] [17]
Диафрагма также участвует в недыхательных функциях. Она помогает выводить рвоту , кал и мочу из организма, увеличивая внутрибрюшное давление, помогает при родах [18] и предотвращает кислотный рефлюкс , оказывая давление на пищевод , когда он проходит через пищеводное отверстие .
У некоторых животных, кроме человека, диафрагма не имеет решающего значения для дыхания; например, корова может выживать практически бессимптомно с параличом диафрагмы, если к ней не предъявляются огромные аэробные метаболические требования. [ необходима цитата ]
Если повреждены диафрагмальный нерв , шейный отдел позвоночника или ствол мозга , это приведет к разрыву иннервации диафрагмы. Наиболее распространенным повреждением диафрагмального нерва является рак бронхов , который обычно поражает только одну сторону диафрагмы. Другие причины включают синдром Гийена-Барре и системную красную волчанку . [19]
Грыжа пищеводного отверстия диафрагмы — это грыжа, распространенная у взрослых, при которой части нижней части пищевода или желудка, которые обычно находятся в брюшной полости, проходят/выпячиваются ненормально через диафрагму и присутствуют в грудной клетке. Грыжи описываются как вращающиеся , при которых грыжа находится рядом с пищеводом, или скользящие , при которых грыжа напрямую затрагивает пищевод. Эти грыжи участвуют в развитии рефлюкса, поскольку разное давление между грудной клеткой и брюшной полостью обычно действует, чтобы поддерживать давление на пищеводное отверстие диафрагмы . При грыже это давление больше не присутствует, и угол между кардией желудка и пищеводом исчезает. Однако не все грыжи пищеводного отверстия диафрагмы вызывают симптомы, хотя почти у всех людей с пищеводом Барретта или эзофагитом есть грыжа пищеводного отверстия диафрагмы. [19]
Грыжи также могут возникать в результате врожденного порока развития, врожденной диафрагмальной грыжи . Когда плевроперитонеальные мембраны не срастаются, диафрагма не действует как эффективный барьер между брюшной полостью и грудной клеткой. Грыжа обычно бывает слева и часто через задний пояснично-реберный треугольник , хотя редко через переднее отверстие Морганьи . Содержимое брюшной полости, включая кишечник , может присутствовать в грудной клетке, что может повлиять на развитие растущих легких и привести к гипоплазии . [20] Это состояние присутствует у 0,8 - 5/10 000 рождений. [21] Большая грыжа имеет высокий уровень смертности и требует немедленного хирургического вмешательства. [22]
Из-за своего положения, разделяющего грудную клетку и брюшную полость , жидкость, аномально присутствующая в грудной клетке, или воздух, аномально присутствующий в брюшной полости , могут собираться на одной стороне диафрагмы. Рентген может выявить это. Плевральный выпот , при котором жидкость аномально присутствует между двумя плеврами легких , обнаруживается с помощью рентгена грудной клетки, показывающего жидкость, собирающуюся в углу между ребрами и диафрагмой . [19] Рентген также может быть использован для выявления пневмоперитонеума , при котором в брюшной полости находится газ.
Для проверки на наличие грыжи также может использоваться рентген. [20]
Принятие более глубокого образца дыхания обычно происходит во время физических упражнений, чтобы способствовать большему усвоению кислорода. Во время этого процесса диафрагма более последовательно занимает более низкое положение в пределах ядра тела. В дополнение к своей основной роли в дыхании, диафрагма также играет второстепенную роль в укреплении осанки ядра. Это особенно очевидно во время глубокого дыхания, когда ее обычно более низкое положение увеличивает внутрибрюшное давление, что служит укреплению поясничного отдела позвоночника. [23] [ необходим лучший источник ]
Ключом к настоящей стабилизации корпуса является поддержание повышенного ВБД при прохождении обычных дыхательных циклов. [...] Затем диафрагма выполняет свою дыхательную функцию в более низком положении, способствуя более высокому ВБД. [23]
Таким образом, если диафрагма человека в целом ниже, благодаря глубокому дыханию, то это способствует укреплению его корпуса в этот период. Это может быть подспорьем в силовых тренировках и других видах атлетических усилий. По этой причине, как правило, рекомендуется делать глубокий вдох или использовать более глубокий режим дыхания при подъеме тяжестей.
Существование мембраны, отделяющей глотку от желудка, можно проследить среди хордовых . Так, модельный организм , морской хордовый ланцетник , обладает атриопорой, через которую вода выходит из глотки, которая , как утверждается (и оспаривается), гомологична структурам асцидий и миксин . [25] Оболочковый эпикард отделяет пищеварительные органы от глотки и сердца, но анус возвращается в верхний отсек, чтобы выводить отходы через исходящий сифон.
Таким образом, диафрагма возникает в контексте плана тела, который отделяет верхний отсек для кормления от нижнего пищеварительного тракта, но точка, в которой она возникает, является вопросом определения. Структуры у рыб, амфибий, рептилий и птиц были названы диафрагмами, но утверждалось, что эти структуры не являются гомологичными . Например, мышца alligator aperture aperture не прикрепляется к пищеводу и не влияет на давление нижнего пищеводного сфинктера. [26] Легкие расположены в брюшном отделе амфибий и рептилий, так что сокращение диафрагмы выталкивает воздух из легких, а не втягивает его в них. У птиц и млекопитающих легкие расположены над диафрагмой. Наличие исключительно хорошо сохранившейся окаменелости синозавроптерикса , с легкими, расположенными под диафрагмой, как у крокодилов, использовалось для доказательства того, что динозавры не могли поддерживать активную теплокровную физиологию, или что птицы не могли эволюционировать от динозавров. [ необходима цитата ] Объяснение этого (выдвинутое в 1905 году) состоит в том, что легкие возникли под диафрагмой, но по мере того, как требования к дыханию увеличивались у теплокровных птиц и млекопитающих, естественный отбор стал благоприятствовать параллельной эволюции грыжи легких из брюшной полости в обеих линиях. [24]
Однако у птиц нет диафрагм. Они дышат не так, как млекопитающие, и не полагаются на создание отрицательного давления в грудной полости, по крайней мере, не в той же степени. Они полагаются на качательное движение киля грудины, чтобы создавать локальные области пониженного давления для снабжения тонких мембранных воздушных мешков краниально и каудально к фиксированному объему нерасширяющихся легких. Сложная система клапанов и воздушных мешков постоянно циркулирует воздух по абсорбционным поверхностям легких, что обеспечивает максимальную эффективность газообмена. Таким образом, у птиц нет возвратно-приливного дыхательного потока млекопитающих. При аккуратном вскрытии можно четко увидеть около восьми воздушных мешков. Они простираются довольно далеко каудально в брюшную полость. [27]
В статье использован текст, находящийся в открытом доступе, со страницы 404 20-го издания « Анатомии Грея» (1918 г.)
В этой статье использован текст из публикации, которая сейчас находится в общественном достоянии : Chambers, Ephraim , ed. (1728). Cyclopædia, or an Universal Dictionary of Arts and Sciences (1-е изд.). James and John Knapton, et al. {{cite encyclopedia}}: Отсутствует или пусто |title=( помощь )
Медиа, связанные с грудной диафрагмой на Wikimedia Commons