1.2 Особенности строения и функционирования основных дыхательных мышц.

Основными мышцами вдоха являются:

1. Диафрагма, при сокращении которой происходит уплощение ее купола и вместе с тем увеличение объема грудной полости в вертикальном направлении;

2. Наружные и внутренние межреберные мышцы. Первые имеют большее плечо силы и больший момент вращения при вдохе, а вторые, наоборот, при выдохе;

3. Мышцы, поднимающие ребра;

4. Верхняя задняя зубчатая мышца;

5. Нижняя задняя зубчатая мышца (при полном дыхании и при дыхании диафрагмой);

6. Квадратная мышца поясницы (при полном дыхании и при дыхании диафрагмой);

7. Подвздошно-реберная мышца (при том же условии).

Функция основных дыхательных мышц заключается в обеспечении акта вдоха.

Диафрагма —  мышечно-сухожильная перегородка между полостью грудной клетки и брюшной полости, является основной мышцей вдоха. При спокойном дыхании она обеспечивает 90% дыхательного объема.[8]

Движение ребер могут осуществлять практически все мышцы, которые к ним прикрепляются. Основные мышцы выполняют спокойное дыхание. Кроме диафрагмы основными дыхательными мышцами являются внешние и внутренние межреберные. При сокращении они тянут оба ребра друг к другу. Направление движения зависит от отношения рычагов, места приложения внешних сил и точки фиксации ребер. Точка прикрепления межреберных мышц в нижерасположенного ребра находится дальше от центра вращения, чем точка прикрепления выше расположенного ребра (для межреберных мышц - это позвоночник, а для межхрящовых - грудина). Поэтому суммарное действие их обусловливает общее поднятие ребер и увеличение сагиттального размера и объема грудной клетки. Результат действия сил при сокращении внутренних межреберных мышц противоположный, поэтому ребра опускаются. Это приводит к уменьшению сагиттального размера и объема грудной клетки. Поэтому внутренние межреберные мышцы являются мышцами выдоха.

Дыхательные мышцы также несколько возвращают ребра вокруг их продольной оси, что приводит к увеличению поперечного размера грудной клетки при вдохе и уменьшение при выдохе.

Усилия вдоха создают дыхательные мышцы вдоха (инспираторные мышцы). В результате сокращения мышечных волокон наружных частей диафрагмы верхняя ее часть, включающая сухожильный центр, смещается вниз. При этом несжимаемые органы брюшной полости оттесняются вниз и в стороны, растягивая стенки брюшной полости. При спокойном вдохе купол диафрагмы спускается приблизительно на 1.5 см, соответственно увеличивается вертикальный размер грудной полости. При этом нижние ребра несколько расходятся, увеличивая и обхват грудной клетки, что особенно заметно в нижних отделах.

Рисунок 4. Изменения объема грудной клетки и положения диафрагмы при спокойном вдохе (сплошные линии — выдох, пунктирные — вдох).[6]

1.3 Особенности строения и функционирования вспомогательных дыхательных мышц.

Вспомогательными мышцами вдоха являются:

1. Лестничные мышцы – передняя, средняя и задняя (при фиксированной шейной части позвоночного столба);

2. Грудино-ключично-сосцевидная мышца (при фиксированной голове);

3. Малая грудная мышца (при фиксированном поясе верхней конечности);

4. Подключичная ( при фиксированном поясе верхней конечности);

5. Большая грудная мышца своей нижней частью (при фиксированной плечевой кости);

6. Нижние пучки передней зубчатой мышцы (при фиксированной лопатке);

7. Передние мышцы шеи – грудино-подъязычная, грудино-щитовидная и другие (при фиксированной подъязычной кости).

Вспомогательные дыхательные мышцы участвуют в глубоком форсированном дыхании.

Увеличению вертикального размера грудной полости способствует разгибание позвоночного столба, главным образом в его грудном отделе. Поэтому к числу вспомогательных мышц можно также отнести мышцы, разгибающие позвоночный столб, в его грудном отделе, из которых наибольшее значение имеет мышца, выпрямляющая позвоночник.

Важнейшими вспомогательными экспираторным мышцами являются мышцы живота, сжимающие органы брюшной полости, а следовательно, усиливают поднятия диафрагмы. Кроме этого, мышцы живота, как и мышцы, сгибают позвоночник, способствуют опусканию ребер.

Рисунок 5. Важнейшие вспомогательные инспираторные мышцы (А) и вспомогательные экспираторные дыхательные мышцы (Б)

К экспираторным относятся и мышцы брюшной стенки: их функция состоит в повышении внутрибрюшного давления, благодаря чему купол диафрагмы впячивается в грудную полость и уменьшает ее объем.

К вспомогательным респираторным мышцам относят ряд мышц шеи, груди и спины, сокращение которых вызывает перемещение ребер, облегчая действие инспираторов либо экспираторов.

К вспомогательным инспираторным мышцам относятся все мышцы, которые прикрепляются одним концом к ребрам грудины, а другим - к черепу, плечевому поясу или вышележащему позвонку. Это большие и малые грудные, лестничные, грудино-ключично-сосцевидные, трапециевидные мышцы, поднимающие лопатку.

Спокойный вдох протекает пассивно, практически на фоне расслабления мышц вдоха. При активном интенсивном выдохе «подключаются» мышцы брюшной стенки (косые, поперечная и прямая), в результате чего объем брюшной полости уменьшается и повышается давление в ней, давление передается на диафрагму и поднимает ее. Вследствие сокращения внутренних косых межреберных мышц происходит опускание ребер и сближение их краев. Вспомогательные мышцы выдоха сгибают позвоночник. [3]

При очень глубоком интенсивном дыхании или при повышении сопротивления вдоху в процесс увеличения объема грудной клетки включается ряд вспомогательных дыхательных мышц, которые могут поднимать ребра: лестничные, большая и малая грудные, передняя зубчатая. К вспомогательным мышцам вдоха относятся также мышцы, разгибающие грудной отдел позвоночника и фиксирующие плечевой пояс при опоре на откинутые назад руки (трапециевидная, ромбовидные, поднимающая лопатку).

Вспомогательные мышцы вдоха выполняют 2 основные и одну вспомогательную функции. Основные функции заключаются в обеспечении движений ключицы, лопатки, головы, руки, шеи и туловища, а также в фиксации перечисленных частей тела при работе руками. Однако при определенных условиях эти мышцы выполняют вспомогательную функцию, принимая участие в акте дыхания в качестве вспомогательных мышц вдоха. Для этого необходимо освободить их от основных функций. Это достигается обеспечением неподвижности перечисленных частей тела за счет перенесения веса рук, головы и туловища на опору. Лишь при таком условии сокращение вспомогательных мышц вдоха приводит к подъему почти всех ребер и ключицы и увеличению размеров грудной клетки. Так, при обеспечении неподвижности головы и шеи лестничные и грудино-ключично-сосцевидные мышцы принимают участие в акте вдоха, поднимая I и II ребра и ключицу, тем самым увеличивая вертикальный размер грудной клетки, что нецелесообразно лишь при синдроме передней лестничной мышцы. При обеспечении неподвижности ключицы, лопатки и плечевой кости фиксацией рук на опоре большая и малая грудные, передняя зубчатая и широчайшая мышца спины как вспомогательные мышцы вдоха поднимают почти все ребра, тем самым принимая участие, наряду с главными мышцами вдоха, в увеличении размеров грудной клетки. При условии фиксации туловища, таза и шеи на опоре в качестве вспомогательной мышцы вдоха начинает работать и подвздошно-реберная мышца. 

Неподвижность перечисленных частей тела достигается различными способами. Так, неподвижность ключицы, лопатки и плечевой кости может быть обеспечена фиксацией рук или на теле человека (на поясе, на гребнях подвздошных костей, на бедрах и т. д.), или на внешней опоре (на подлокотниках, на спинке стула, на столе, на рейке гимнастической стенки и т. д.). Неподвижность головы, шеи и туловища обеспечивается любой опорой для них (подголовник, спинка стула, стена, пол, кушетка и т. д.). При различных движениях руками вспомогательные мышцы вдоха не принимают участия в акте дыхания, а, наоборот, затрудняют экскурсии грудной клетки в связи с тем, что они выполняют свои основные функции.[10] Таким образом, при работе руками вспомогательные мышцы вдоха не только сами не участвуют в акте вдоха, но и затрудняют работу главных мышц вдоха, "закрепощая" грудную клетку. 

Ухудшение условий дыхания и постоянное напряжение вспомогательных мышц вдоха при работе руками приводят к их перенапряжению и развитию утомления.