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我们如何呼吸:肋间肌、膈肌和肋骨

吸气和呼气的顺序,以及膈肌和肋间肌如何协同工作

当我们吸气时,横膈膜收缩并下降,同时肋间肌和肋骨使胸部扩张。 压力差将空气吸入肺部。 在安静的呼气过程中,肌肉放松,肺部和胸壁的反冲将空气排出。 肺部不会自行充气。

直接测量术后肺功能的研究讨论于 我们关于肋骨重塑后呼吸和肺功能的文章。 本文解释了理解这些结果所需的呼吸机制。

肺部不会自行扩张

很容易想象,肺部先膨胀,使胸部扩张。 实际上顺序是相反的。

  1. 膈肌下降,肋骨上升,胸腔扩大。
  2. 胸腔内的压力低于外部压力。
  3. 压力差将空气吸入肺部。
标题为“呼吸是由多个结构共同创建的运动”的示意图。 图1显示了肋骨、肋间肌、膈肌和肺。 图2为吸气:横膈膜向下收缩,肋骨向上向外移动,使胸部扩大,压力降低,空气进入; 呼气时,隔膜向上放松,胸部变窄,空气离开。 图3显示了上肋骨的泵手柄运动、中肋骨和下肋骨的桶手柄运动以及肋骨11和12的卡尺运动。4显示了外部、内部和最内部的肋间肌。 图 5 将肋骨、膈肌、肋间肌和肺总结为一个系统。 原图内的标注为韩语,图注提供中文说明。

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图涉及呼吸的结构和运动。 1 主要结构 2 吸气和呼气 3 三根肋骨的位置运动 4 肋间肌结构 5 四种结构作为一个系统协同工作。 解释示意图; 不按比例。 为了清晰起见,动作被夸大了。 原图内的标注为韩语,图注提供中文说明。

肺部没有肌肉可以自行移动。 它们随着胸部的扩张而扩张。 因此,仅通过观察肺部或单根肋骨无法了解呼吸功能。

横膈膜是普通呼吸的核心

横膈膜是分隔胸部和腹部的大圆顶形肌肉。 吸气时,它收缩并下降,增加胸腔的垂直尺寸。 呼气时,它放松并上升,同时拉伸的肺部和胸壁的反冲将空气排出。 坐着时只需很少的努力就能安静地呼气。

隔膜的边缘附着在下肋骨的内表面上。 它的收缩不仅使其向下移动,而且还将下肋骨向上和向外抬起。 在动物实验中,其对下肋骨的升力大约有60%来自于直接的肌肉牵引。1

因为膈肌和下肋骨是这样连接的,所以有理由问下肋骨手术是否影响呼吸。 这个问题已经研究过了; 下文再次讨论研究结果。

肋间肌位于肋骨之间

肋间肌移动肋骨并稳定胸壁。 他们的角色因位置和方向而异。 外部和胸骨旁肋间肌在吸气时起作用,而内部肋间肌在呼气时起作用。2

在一项用针电极记录健康人肌肉活动的研究中,胸骨旁肋间肌和颈部斜角肌即使在安静呼吸时也能持续协同工作。 尝试仅使用隔膜呼吸将上胸腔向内拉。3 即使是安静的呼吸也不仅仅是隔膜的工作。

  • 膈肌主要扩张胸部 垂直。
  • 肋骨和肋间肌有助于扩张它 从前到后、从一侧到另一侧。

并非所有肋骨都朝同一方向移动

吸气时,肋骨通过围绕脊柱关节旋转而升起。 方向随其位置而变化。

上图的第三部分显示了三个动作。

  • 泵手柄运动 —肋骨和胸骨的前端向上和向前升高,增加了胸部的前后直径。 这在上肋骨中更为突出。
  • 桶柄运动 — 肋骨两侧上升,增加胸部宽度。 这在中、下肋骨处更为突出。
  • 卡尺运动 — 前端围绕后关节向侧面展开。 这描述了肋骨11和12,其前端不附接到胸骨。

在健康成人第 3-7 肋骨的 CT 研究中,完全吸气使第 3 肋骨向泵手柄方向旋转 11 度,向桶手柄方向旋转 13 度,使第 7 肋骨分别旋转 7 度和 10 度。4 将肋骨旋转分为这三个方向是呼吸力学研究中使用的一种方法。5 然而,没有发现直接测量人类肋骨11和12在呼吸过程中移动多少的研究。

重要的不是名称,而是整个胸廓会同时向多个方向运动。

安静的呼吸不同于运动

休息时,呼吸需要很小的力并且以横膈膜为中心。 在跑步或呼吸困难时,胸锁乳突肌等肌肉有助于进一步抬起胸部,腹部肌肉有助于呼气。

肋骨运动也发生变化。 一项 CT 追踪研究发现,安静呼吸时,桶手柄的运动量稍多,而完全吸气时,泵手柄的运动量大约是其四倍。6 身体根据其通气需求结合肌肉和肋骨运动。

这会让一根肋骨变得不重要吗?

不。每根肋骨都对胸壁有贡献,提供肌肉附着,保护器官并在呼吸过程中移动。 以下两种说法都过于简单化:

  • “还有很多肋骨,丢一根也没关系。”
  • “肋骨的任何改变都必然会导致肺功能的严重丧失。”

呼吸是由整个胸腔、膈肌、肋间肌和肺部共同产生的。 改变一个部件的效果必须被衡量,而不是猜测。

那么肋骨重塑后呼吸还能保留吗?

到目前为止测量的结果如下。

  • 当保留肋骨并改变其角度时 — 在一项对 294 名 18-38 岁女性接受 RIBXCAR 的研究中,6 个月和 1 岁时的肺活量和 FEV1 与术前测量值没有显着差异。7
  • 当肋骨被移除时 — 一项研究比较了 11 名切除了 11 号和 12 号肋骨的女性与 11 名在手术组中未发现较低 FEV1 和呼气肌力量的女性。8

潜在的机制可能有助于解释这种差异。 去除肋骨也会去除肌肉附着部位。 角度改变手术保留了膈肌和腹部肌肉的骨骼和附着部位。 然而,这是一种机械解释; 目前还没有这两种操作的直接比较。

限制很明显。 RIBXCAR 研究是由该技术的开发人员在一个中心进行的,没有对照组,随访期限为一年。 参与者是没有肺部疾病的年轻女性。 没有测量运动期间的呼吸和呼吸肌力量。 这就是为什么简单的保证是不够的。 改变哪些肋骨,改变的范围和方法确定答案。 →详细研究结果

关于手术后呼吸的知识

  • 疼痛可能会使呼吸变浅。 手术后疼痛会导致呼吸浅和肺扩张不完全。 这就是为什么充分的疼痛控制和深呼吸练习很重要。
  • 如果突然出现胸痛或呼吸困难,请立即联系医疗团队。 气胸并不常见,但也有可能发生,可通过胸部影像学评估。
  • 不建议患有哮喘或慢性阻塞性肺病的人进行手术。 有限的呼吸储备会增加风险。

→ 风险与安全 · → 不建议手术时

肋骨不仅仅是要移除的结构

肋骨保护内脏,提供肌肉附着并参与呼吸。 目的不应该是改变尽可能多的肋骨。 了解它们的功能,识别影响身体轮廓的结构,并只改变必要的部分。

腰围也不是由一根肋骨决定的。 胸部宽度、下肋骨方向、骨盆宽度、胸部和骨盆之间的间隙以及腹部肌肉和脂肪都有贡献。 我的第一个问题是哪些结构创造了这个人的形状。

咨询时可提出的问题

  • 在我的情况下,哪些肋骨会被处理,处理到什么程度?
  • 我有呼吸道疾病或吸烟史。 可以手术吗?
  • 如何控制疼痛?之后我应该如何练习呼吸?
  • 如果我出现呼吸困难或胸痛,我应该何时联系谁?

“不是可以改变多少,而是需要改变多少。”

我认为这是涉及胸腔的手术中最重要的原则。

参考文献

  1. Wilson TA, De Troyer A. Effects of the insertional and appositional forces of the canine diaphragm on the lower ribs. J Physiol. 2013;591(14):3539-3548. doi:10.1113/jphysiol.2013.253286
  2. De Troyer A, Kirkwood PA, Wilson TA. Respiratory action of the intercostal muscles. Physiol Rev. 2005;85(2):717-756. doi:10.1152/physrev.00007.2004
  3. De Troyer A, Estenne M. Coordination between rib cage muscles and diaphragm during quiet breathing in humans. J Appl Physiol Respir Environ Exerc Physiol. 1984;57(3):899-906. doi:10.1152/jappl.1984.57.3.899
  4. Wilson TA, Rehder K, Krayer S, et al. Geometry and respiratory displacement of human ribs. J Appl Physiol (1985). 1987;62(5):1872-1877. doi:10.1152/jappl.1987.62.5.1872
  5. Capano JG, Moritz S, Cieri RL, Reveret L, Brainerd EL. Rib Motions Don't Completely Hinge on Joint Design: Costal Joint Anatomy and Ventilatory Kinematics in a Teiid Lizard, Salvator merianae. Integr Org Biol. 2019;1(1):oby004. doi:10.1093/iob/oby004
  6. Luu BL, McDonald RJ, Bolsterlee B, et al. Movement of the ribs in supine humans for small and large changes in lung volume. J Appl Physiol (1985). 2021;131(1):174-183. doi:10.1152/japplphysiol.01046.2020
  7. Manzaneda Cipriani RM, Adrianzen GA. Respiratory Function Assessment After Waist Reduction Through Scarless Ultrasound-Guided Monocortical Fracture (RibXcar) Surgery for Body Contouring. Aesthet Surg J Open Forum. 2026;8:ojag007. doi:10.1093/asjof/ojag007
  8. Aburub A, Darabseh MZ, Badran R, et al. Ant-waist surgery adversely affects lung function: a cross-sectional study. Multidiscip Respir Med. 2024;19(1):984. doi:10.5826/mrm.2024.984

肋骨重塑是一种选择性的美容手术。 适合性和结果因个人的解剖结构和健康状况而异。 应在检查、测试以及与医疗团队进行彻底讨论后做出决定。

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→ 当不推荐该程序时