息を吸う主役はどこにいる？―横隔膜から整理する呼吸筋の役割分担

呼吸運動は、呼吸筋が胸郭の容積を変えることで起こる。胸郭が広がると胸腔内圧（胸膜腔内圧）がさらに陰圧になり、肺が受動的に膨らんで肺胞内圧が大気圧より低くなるため、空気が気道を通って流入する（吸気）。肺そのものには自ら膨らむ筋はなく、換気はすべて胸郭と横隔膜の動きに依存している。

安静時の呼吸

吸気は能動的な過程で、主に横隔膜の収縮によって行われ、外肋間筋がこれを補助する。横隔膜はドーム状の筋で、収縮すると下降して胸腔を上下方向に広げる。安静時の換気量（1回換気量）の大部分（およそ3分の2～4分の3）は横隔膜の働きによる。一方、安静時の呼気は筋収縮をほとんど必要とせず、肺と胸郭の弾性によって元に戻る受動的な過程である。

努力呼吸

運動時や呼吸困難時には呼吸補助筋が動員される。吸気では胸鎖乳突筋、斜角筋群、大胸筋・小胸筋などが胸郭を引き上げる。呼気では内肋間筋や腹筋群（腹直筋、外腹斜筋、内腹斜筋、腹横筋）が収縮し、腹圧を高めて横隔膜を押し上げ、胸郭を引き下げる。 したがって、吸気に最も関与している筋は横隔膜である。

呼吸筋の整理

・安静吸気：横隔膜（主）、外肋間筋（肋骨を引き上げて胸郭の前後径・横径を広げる） ・努力吸気（呼吸補助筋）：胸鎖乳突筋、斜角筋群（前・中・後）、大胸筋・小胸筋、僧帽筋上部など ・安静呼気：原則として筋活動を要しない受動的過程（肺・胸郭の弾性収縮力による） ・努力呼気：内肋間筋、腹筋群（腹直筋、外腹斜筋、内腹斜筋、腹横筋）

神経支配

横隔膜は横隔神経（C3～C5）、肋間筋は肋間神経（胸神経前枝）、胸鎖乳突筋・僧帽筋は副神経が支配する。「C3, 4, 5 keeps the diaphragm alive」という語呂で覚えるとよい。

臨床との関連

・横隔神経麻痺：胸部X線で患側横隔膜の挙上がみられる。両側麻痺では臥位で呼吸困難が増悪する（腹部臓器が横隔膜を押し上げるため）。縦隔腫瘍、肺癌、心臓手術後などが原因となる。 ・頸髄損傷：C3以上の損傷では横隔膜も麻痺し、人工呼吸管理が必要となる。C4以下では横隔膜機能はある程度保たれるが、肋間筋や腹筋の麻痺により咳嗽力が低下する。 ・COPD：肺の過膨張で横隔膜が平低化して効率が落ちるため、呼吸補助筋（胸鎖乳突筋、斜角筋）を使った努力呼吸がみられる。 ・奇異性呼吸（吸気時に腹部が陥凹する）は横隔膜の疲労・麻痺を示唆する。