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足と靴のお悩みブログ

足と靴のお悩みについて、理学療法士がお答えします。

横隔膜の鍛え方(どこ?、効果、メリット、呼吸、トレーニング、

こんにちは!今回は、横隔膜について、文献を元に記載していきます!!

 

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●このブログをみて得られるメリット

・横隔膜について記載されている文献を一気見出来る

 

目次 

・横隔膜の解剖

・横隔膜の役割

・横隔膜と腰痛の関係

・左右の横隔膜での違い

・横隔膜トレーニングの考え方、目的

・横隔膜の具体的なトレーニング方法

・まとめ

 

・横隔膜の解剖

▶︎まず、解剖についてみていきます。

 

↓以下文献より一部抜粋

 

【文献①】

▶︎横隔膜の筋線維,その複雑な構造から付着部によって, 胸骨部,肋骨部,腰椎部の 3 つのグループに分けることができる.

 

▶︎胸骨部の筋繊維は剣状突起に付着

▶︎肋骨部は,肋骨 7 番から 12 番の内側面に付着しており,腹横筋と合流する部分がある.

▶︎腰椎部の筋繊維は弓状靭帯 と腰椎 1 番から 3 番の椎体の前部に付着している.

※弓状靭帯が大腰筋,腰方形筋,そして腹横筋と筋膜を通 して繋がっていることを考えると,これらの筋肉群の活動状態が横隔膜に影響を及ぼし,逆もまた然りである。

 

↑このように、横隔膜は3つに分類できます。

 腹横筋、大腰筋、腰方形筋と筋・筋膜でつながっているということがポイントかと思います!

 

・横隔膜の役割

 

▶︎では次は、横隔膜の役割について記載していきます。

 

↓まずは文献より一部抜粋したものをご覧ください。

 

【文献①】

▶︎横隔膜は体幹安定筋呼吸筋(ガス交換)としての機能がある。

 

▶︎腰部・体幹において,重要とされる深層の腹横筋,内 腹斜筋,多裂筋,骨盤底筋群,そして横隔膜は,脊柱の安定性に寄与している

 

▶︎Wallden は,横隔膜は複雑な複合体であり,横隔膜ほ ど構造的にも体の中心にあり,身体的,生化学的,そして精神的にも中心の役割を果たしている筋肉はないと述 べている.

 

▶︎主呼吸筋としての役割だけでなく,姿勢維 持,脊柱の減圧,体液の流動性,内臓機能の安定,情動の制御,消化などあまりよく知られていな い機能も含めると,一つの筋肉がこれだけ多くの役割を 果たしていることに驚かされる. 

 

▶︎胸郭内に空気が入り膨らむ吸気時には,腹腔も同 じように膨らみ,呼気時には胸郭から空気が出ていくた め萎み,腹壁の求心性収縮により腹腔も同じように萎むため,胸郭と腹腔はシンクロしながら呼吸動作を繰り返 している。

 

▶︎通常このポンプは胸腔と腹腔のバランスが取れている 場合問題なく働くが,特定の疾患や疾病によって変化さ せられることがある.

(側弯,胸椎の後弯,神経 筋疾患,肥満,喘息,肺気腫、精神的なストレスなど)

 

▶︎脊柱の安定化 には横隔膜の役割を無視することはできず,姿勢維持に 加えて呼吸機能の正常化はもちろん,嚥下,発声などと 統合され,バランスを取る必要がある.

▶︎アスリート のパフォーマンスを考えた時に,体幹レーニングは重 要であるという認識は周知されているが,この際,横隔 膜の役割を考慮し,腹壁の筋肉群の強化のみならず,呼 吸機能と統合しながらコンディショニングを進めていく べきであることが示唆されている。

 

【文献②】
▶︎呼吸運動は胸腔の拡大運動によって行われており、中でも主要な呼吸筋として横隔膜が挙げられる。

横隔膜は左右の横隔神経によってそれぞれ支配され、吸息運動における主動作筋として働く。また、安静時 1 回換気量の約 70% を横隔膜が担う とされている。

 

↑役割について簡単にまとめると、

 

・大きくはガス交換と姿勢維持(脊柱の減圧)の役割がある。

・その他:体液の流動性,内臓機能の安定,情動の制御,消化など

 

こんな感じですね!!

特に理学療法士の私としては、「姿勢維持」という部分が重要かと思います!!

 

・横隔膜と腰痛の関係

 

▶︎横隔膜の機能低下は腰痛とも関わっており、文献も多数存在します↓

 

【文献①】

▶︎最近の MRI を用いた研究では,腰痛患者の横隔膜は,健 常者に比べ薄く,呼吸のテンポも早いことがわかった.

▶︎吸気の際,腰痛患者は,健常者よりも横隔膜の下降 する長さが小さいことがわかっていて,腰痛患者の横隔膜は健常者に比べて疲労しやすいという報告もされて いる。

 

▶︎Kolar らは,腰痛患者の横隔膜の下降が健 常者に比べて少ないだけではなく,上肢や下肢に負荷を 与えた際は,吸気時も呼気時も横隔膜の活動域が少なく なり,位置が高くなることを示した。

 

▶︎腰痛患者の横隔膜の状態は, 健常者に比べ薄く,そして四肢に対する負荷に対して, 腹腔内圧のコントロールや腹壁との協調性を失っている と考えられる。

 

【文献⑥】

▶︎健常群に比べ腰痛群では%FVC,PEmax,上部・下部胸部スケール値が低下しており,慢性腰痛者では呼吸機能が低下している可能性が示された。

 

※努力性肺活量(FVC,%FVC),最大吸気圧(PImax)、最大呼気圧(PEmax)

 

↑こんな感じですね。腹腔内圧のコントロールが出来ていないと、呼吸障害・腰痛になりやすいので、併せて評価・アプローチする必要がありそうです。

 

 

・左右の横隔膜での違い

 

▶︎横隔膜は、解剖学的な要因によって左右で機能に差が生まれやすくなっています。

 

以下、文献より一部抜粋↓

 

【文献①】

▶︎弓状靭帯から走行する右半横隔膜の脚部は,3 つの腰椎 椎体に付着するのに対し,左半横隔膜の脚部は 2 つであ る.

▶︎また左の半横隔膜は右の半横隔膜より常に下に位置し,これらは右にある肝臓のポジションに支えられているか,もしくは左にある心臓の重さによる影響を受け ている

▶︎肝臓に支えられておりドーム状の形を取りや すい右半横隔膜と,心臓の重さにより平らな吸気ポジションになりやすい左半横隔膜は,左右の肋骨の内旋能力に差を生むと考えられ,同時に胸郭のバイオメカニクスに影響を与えるものと考えられる。


▶︎Terada らは,慢性足関節症のグループにおいて,左半横隔膜の収縮性に有意な差を認めており,慢性足関節症患者の横隔膜の機能不全と中枢神経系の変化を指摘している.

▶︎半横隔膜のポジションの違いが,胸郭や肋骨の回旋能力のみならず,腰部や頸部、そして足関節まで影響を及ぼしてい る可能性を考慮すべきである。

 

【文献②】

▶︎横隔膜は左右の横隔神経によって支配されることから、片側横隔神経を切除した結果、1回換気量や吸気時の呼吸流速は低下し、それに伴い換気時間は増加した。さらに、非切除側の横隔膜においては筋活動量が増加した。

 

▶︎両側の横隔神経を切除し、横隔膜の機能を完全に停止させた結果、1回換気量は大きく低下し、末梢血酸素飽和度は約9%低下した。

 

▶︎片側横隔神経切除により対側横隔膜の筋活動が増加すると言われている

 

↑正常でも、左側の横隔膜は右側と比べて機能が低くなりやすいということですね。

 特に差が大きいと、各関節の障害を招く可能性があるので要注意ですね!!

 

・横隔膜トレーニングの考え方、目的

 

▶︎では、横隔膜トレーニングについてです。

 具体的な方法について後述しますので、ここではトレーニングに対する考え方や目的について記載していきます。

 

↓以下、文献より一部抜粋

 

【文献①】

▶︎適切な圧力の受け渡しを胸郭と腹腔の間で行う正常な呼吸のポンプは,肋骨の適切な内旋能力が求められるが,適切な肋骨の内旋能力は胸郭の回旋運動にとっても必須である.

 

▶︎1 つの胸椎と肋骨で形成されるリングにつき 13 もの関節があるとされる胸郭において,そのバ イオメカニクスエビデンス化するのは難しいとしなが らも,胸椎・肋骨の骨運動,関節運動において,胸椎右回旋時には右肋骨の外旋(肋骨後方の後方回旋),左肋 骨の内旋(肋骨後方の前方回旋)が起こると報告してい る.

 

▶︎腰痛患者には横隔膜の厚さ,そして横隔膜と腹壁の筋肉群との協調性を取り戻すことが治療アプローチのヒン トになるわけだが,横隔膜を患者自身が直接,横隔膜の状態を把握し,筋収縮でコントロールすることは難しい.

 

▶︎横隔膜の筋繊維に含まれている受容体の数が,通常の筋肉に含まれる受容体より少ないからである。

 

▶︎同時に横隔膜の構造的なアドバンテージは,胸 郭を構成する肋骨の形状に影響を受けており,受容 体の数が少なく直接的に変化を促すことが難しい横隔膜 の構造的最適化は,胸郭の形状変化に頼る必要がある.

 

▶︎肋骨上部では「ポンプハンドル」のように矢状面上を 中心に,肋骨下部では「バケツハンドル」のように前額 面状を中心に動作している

 

▶︎吸気時外旋をし,上・前・外側方向

▶︎呼気時には下・後・内側方向 に回旋して動くことを考慮して,適切に横隔膜のドー ムが上昇と下降を行う環境を作る必要がある.

 

▶︎横隔膜と胸郭の形状変化を考えた時に特に重要であるのは,横隔膜の付着部である肋骨の 7 番から 12 番の動作安定性である.

 

▶︎構造的アドバンテージを活かすためには,ドームの半径を小さくすることが必要であり、そ れに付随するのが肋骨の内旋運動である.

 

▶︎肋骨下部に付着する腹横筋内腹斜筋が肋骨の内旋筋として適切であり,肋骨の内旋,ならびに呼気を伴った腹横筋や内腹斜筋を中心とする腹壁筋群の求心性,そして遠心性収縮を制御する能力が腰痛患者への横隔膜アプロー チの鍵となると考えられる.

 

▶︎Courney が述べているように呼吸療法,または呼吸 セラピーと呼ばれるテクニックは数多存在し,確かに効 果を上げているものがある.主にこれらが効果を上げて いる理由としては,呼吸の機能不全を是正する,呼吸機 能を補正することで治癒能力を刺激する,または精神 的,情動的状態を制御することである。

 

▶︎腰痛患者に対 しても呼吸を取り入れたトレーニングを実施した際,コ ントロール群と同じく腰痛も減少したが,呼吸を取り入 れたグループは腰椎の安定筋である横隔膜,腹横筋,そ して腰部多裂筋が厚くなったとの報告もある。

 

【文献②】

▶︎体幹の固定性を得るためには,あらゆる姿勢や動作で持続的な腹腔内圧を維持できる筋持久力高い体幹伸展筋力が必要な際に腹腔内圧を高めるなどコントロールする能力が重要になると考える。

 

▶︎腹腔内圧が体幹安定性を補助し,少ない筋活動量で姿勢を維持できることがシミュレーションにより導き出された。

 

【文献③】

▶︎骨盤中間位と比べて骨盤後傾位では呼気筋力および胸郭拡張差,横隔膜移動量が有意に低下すること が判明した。

 

【文献④】

▶︎COPD では閉塞性換気障害と,呼吸困難感の最大要因である肺の過膨張が起こり,横隔膜は平坦化する。

▶︎最近の研究で,横隔膜や腹横筋は体幹 の安定化と呼吸の維持を図る二つの作用を持つことが明らかにされており,姿勢制御機構としての呼吸筋の役割についての重 要性が報告されている。横隔膜の平坦化という病態から横隔膜などの local muscle の機能低下が生じ,バランス能力の低下へと 繋がったのではないかと考える。

 

【文献⑤】

▶︎脊柱アライメントは体幹伸展筋力の与える影響が大きく,体幹伸展筋力の低下が脊柱後弯を増強させることを報告 した。

 

▶︎今回の結果から,腹腔内圧の設定で姿勢保持に必要な体幹伸展筋力が減少する結果となった。

 

▶︎これは腹腔内圧が体幹伸展筋力を補助し,体幹安定性を高めるといえる。本モデル上では,腹腔容積が変化しないため設定した腹圧が直接体幹に作用する が,生体では腹横筋や横隔膜,骨盤底筋などの筋力や筋硬度が必要となり,体幹の安定化に重要な役割を果たす。

 

↑このような感じです。

 

簡単に要点をまとめると、

・横隔膜のトレーニング時は肋骨の内旋に着目する。

・横隔膜は腹横筋、多裂筋などとともに、腹腔内圧のコントロールに関与している。

・腹腔内圧がコントロール不良であると、

 ▶︎脊椎後弯(体幹伸展筋力低下)

 ▶︎バランス能力低下

 ▶︎呼吸機能障害

 などが生じる。

・腹腔内圧をコントロールするためには、

 ①あらゆる姿勢や動作で持続的な腹腔内圧を維持できる筋持久力

 ②高い体幹伸展筋力が必要な際に腹腔内圧を高めるなどコントロールする能力

 ↑上記2つの能力が必要になる。

↑このような感じでしょうか?
 では次は具体的なトレーニング方法について述べていきます!

 

・横隔膜の具体的なトレーニング方法


▶︎基本的には、呼吸を伴ったエクササイズになります。

↓以下文献より一部抜粋↓

【文献①】

①アンチパラドックス呼吸

▶︎仰臥位で胸骨と臍に手を当て,胸郭と腹腔が同時に膨 らむように吸気する.呼気の際は同時に萎むように呼吸 をする.呼吸のテンポは,吸う 1:吐く 3:止める 1 とし,ゆっくりとしたペースで呼吸を繰り返す.座位, 立位でも可.胸郭と腹腔に置いた手の高さが常に揃って いるように注意して行う.

 

※胸郭に空気が入り吸気ポジションのまま呼吸を繰り返している場合は胸に置いた手の方が高くなり,臍に置いた手のみ動く傾向にある.

 

②肋骨内旋呼吸

▶︎仰臥位で肋骨縁のあたりに両手を起き,吸気時の肋骨の外旋,呼気時の肋骨の内旋を認識する.呼気時には特 に注意して肋骨の内旋を促し,獲得した内旋を失わない ように次の吸気に移る

※呼吸のテンポはアンチパラ ドックス呼吸と同じ.



↑これらのトレーニングは、両側の肋骨内旋を促すものになります。

↓では次は、主に機能低下しやすい左横隔膜に着目したトレーニング方法です。

③90-90 ヒップリフト w/ ライト・アーム・リーチ & バ ルーン

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▶︎仰向けで両足を壁に休め,膝と股関節を 90 度に位置 させる.

▶︎10-15 cm のボールを膝の間に挟んで,左手に 風船を持つ.

▶︎両かかとは壁を蹴らずに,地面に向かって 引き,ハムストリングの活性化を感じる.

▶︎ここから右手 を天井に向かって伸ばしながら,風船にゆっくりと息を 吹きこむ.

▶︎息を吐き切ったら 3 秒間その状態を保ち,風 船の口は摘まずに,舌を郊外にあてたまま,鼻から息を 吸い,さらに風船を膨らませ右腕を天井に伸ばす.

※これ を 4 呼吸繰り返す。

 

④オール・フォー・レフト・ポステリア・ミディアスタ イナム・エクスパンション in レフト・トランク・ロー テーション

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▶︎四つん這いの状態になり,左手の下に 3 cm ほどのブロックを入れる.

▶︎背中を丸め骨盤を後傾させ,息を吸い ながら両手を地面に押す.

▶︎この姿勢を保ちながら 4-5 回 ゆっくりと呼吸をする。

 

↑このような感じですね!

 普段の動作時に活かすという意味では、立位や座位でも実施することが大切ではないかと思いました!!

 

・まとめ

 

▶︎今回は、横隔膜についてまとめてみました!

 呼吸機能以外に、姿勢制御・内臓機能の安定・情動の制御など、役割が多岐に渡るため、大変重要な筋肉ですね!

 

▶︎今後の臨床に活かしていけたらと思います。

 

▶︎今回はこれで終わります。  

 最後までお読み頂きありがとうございました😊

 

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【文献①】大貫.呼吸機能と体幹,横隔膜の関係性について.日本アスレティックレーニング学会誌 第 5 巻 第 1 号 27-34(2019)

 

【文献②】高位ら.呼吸機能に対する横隔膜の役割.Vol.39 Suppl. No.2 (第47回日本理学療法学術大会 抄録集)2012

 

【文献③】岡田ら.端坐位における骨盤肢位が呼吸機能に及ぼす影響 呼吸筋力,胸郭拡張差,横隔膜移動量における検討.Vol.44 Suppl. No.2 (第52回日本理学療法学術大会 抄録集)2017

 

【文献④】山口ら.男性慢性閉塞性肺疾患患者のバランス能力に関する研究 ~COPD 総合評価別の差異に着目して~.Vol.42 Suppl. No.2 (第50回日本理学療法学術大会 抄録集)2015

 

【文献⑤】畠山ら.腹腔内圧が体幹安定性に及ぼす影響 3次元体幹筋骨格モデルによるシミュレーション解析.Vol.42 Suppl. No.2 (第50回日本理学療法学術大会 抄録集)2015

 

【文献⑥】木庭ら.若年者における慢性腰痛と呼吸機能の関連.Vol.42 Suppl. No.2 (第50回日本理学療法学術大会 抄録集).2015