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Diaphragm function for core stability

By Hans Lindgren DC, 9 Jul.2011

The core stability from inside outでは、横隔膜が呼吸と姿勢支持という2つの機能を通して正しい体幹安定性を生成することを立証しました。 Kolarら(7)(8)をはじめとする多くの研究者(「Core stability from the inside out」参照)は、横隔膜が姿勢の安定化に重要な筋肉であり、また、随意制御により呼吸機能と姿勢のタスクを同時にこなすことを明らかにした

コアおよびコアスタビリティトレーニングの議論では、横隔膜はほとんど話題に上ることさえなかったのは、そう古いことではないだろう。 今でも、コア・スタビライゼーションに関するアドバイスをする「専門家」はたくさんいますが、横隔膜についてはまったく触れていません。 しかし、最近は横隔膜呼吸について言及されることが多くなってきました。 しかし、残念ながら、運動処方箋に「横隔膜呼吸を維持しながら運動するように」という最後のコメントとして付け加えられるだけであることが多いのです。

横隔膜呼吸とは

呼吸の際に横隔膜を使わないようにしようとしても無理です 横隔膜を使うことを妨げる病状がない限り、すべての呼吸は、あなたが望むと望まざるとにかかわらず、横隔膜によって行われます。 3465>

Diaphragm

横隔膜は、胸腔と腹腔を分けるドーム状の筋肉である。 横隔膜には非収縮性の中心腱（弧状筋）があり、そこから尾側および外側に向かって筋肉が放射状に伸び、下胸骨の内側に挿入される。 肋骨横隔膜は剣状突起と6本の下肋骨の内面および肋軟骨に挿入される。 肩甲骨繊維は弧状靭帯から伸び、上部腰椎の骨格と椎間板に挿入される。 右の肩甲骨横隔膜はL1-3椎骨に、左はL1-2椎骨にのみ挿入される。 横隔膜と胸郭の間の付着部（apposition）は、zone of apposition (ZOA)と呼ばれ、横隔膜が適切に機能するために非常に重要である。 付着域は腹筋によってコントロールされ、横隔膜の張力に影響します。 3465>

Zone of apposition (ZOA)

Zone of appositionは、胸郭のかなりの面積を占めるが、その面積は様々である。 立位で安静にしている場合、人間のZOAは内側の胸郭の総表面積の約30%を占める(11)。 横隔膜が収縮している間、横隔膜の肩甲骨部分は付着部 (10) (9) (12) で胸郭からはがれ、吸気時に横隔膜が下降する。 静かな吸気時には、横隔膜のドームはほぼ一定の形と大きさを保ちながら、付着帯は約15mm減少する。 肺の最大吸気容量では、ZOAはほぼゼロになる。 吸気時の横隔膜の軸方向変位は、主に付着筋繊維の短縮が原因である (2) (6)。 付着域が小さくなると、横隔膜の胸郭に対する吸気作用が低下する（9）。

横隔膜の機能

吸気時には横隔膜が収縮して腹腔内にピストンのように尾側に移動し、胸腔内に負圧が発生して空気を肺に送り込み、同時に腹腔内圧を上昇させる。

横隔膜は私たちの主要な呼吸筋ですが、多くの人はそれを適切に活性化する方法についてほとんど意識していません。 機能不全の呼吸パターンは、腰痛症の一般的な要因であり、実際に、他の確立した危険因子よりも腰痛の強い予測因子であることが多い(15)。

正しい横隔膜呼吸は腹式呼吸と同じか？

横隔膜呼吸はよく腹式呼吸と言われるが、それは正しくない。 横隔膜が収縮して腹腔内に下降すると腹腔内圧が上昇し、腹壁を膨張させることになります。 効率的な横隔膜呼吸では、腹壁の膨張は3次元的で、すべての方向にわずかに広がっていなければなりません。 腹壁は全腹筋の偏心収縮で横隔膜の作用に対抗する必要がある。 腹壁の対抗作用は横隔膜筋の長さ張力関係を制御する上で非常に重要である。 横隔膜を含むどの骨格筋も、長さが減少（収縮）すると収縮の力が減少する長さ-張力関係を持っています。 腹筋が偏心収縮することで生まれる反対方向の力が、横隔膜の付勢ゾーンとドーム形状を維持し、それによって横隔膜の力を増大させやすくしているのです。 腹式呼吸は腹部を前方に膨らませるだけで、横隔膜の動きに何の抵抗も与えず、したがって横隔膜の効率的な収縮能力を実際に低下させる。

正しい横隔膜呼吸

理想の横隔膜呼吸では、下肋骨を主に横方向に外側に膨らませる。 横隔膜の肋骨部（ZOA）は収縮時に胸郭下部と腹壁の両方を広げる（肋骨部は腰椎に付着しているため収縮が前方に向けられ腹部のみを変位させる）。 横隔膜が胸郭内壁に密着しているため、腹腔内圧が胸郭に伝わり、吸気時に横隔膜の収縮によって胸郭が外側に押し出される仕組みになっている（16）(11). これに加えて、横隔膜が胸郭への挿入部で肋骨を直接外側に持ち上げる運動（外旋）を行う。

適切な横隔膜呼吸の兆候

胸部の頭蓋運動なしに胸郭下部が拡張し、偏心収縮によってIAPを制御しながらわずかに拡張する腹壁全体の同調活動を伴う必要がある。

Dysfunctional breathing patterns

呼吸機能障害の物理的および心理的原因は分離しにくく、したがって機能障害的な呼吸は単純に定義することはできない。 原因が姿勢的、発達的、医学的、感情的であろうと、その症状は常に非常に類似している。 機能障害とみなされる呼吸パターンには、胸郭下部の側方への拡張が減少または欠如した上胸式呼吸、非同期呼吸や逆説的呼吸の傾向がある。 逆説的呼吸では、腹が引き込まれ、下部胸郭は吸気時に拡大するのではなく、狭くなる(13)。 横隔膜の逆説的な動きは、深呼吸中のMRIで評価され、吸気時にcrural部分が下方に動くと横隔膜のcostal部分が上方に動き、呼気時には逆の関係になることが示された。

機能不全呼吸の姿勢的徴候：

胸部

胸郭はしばしば硬く、高い位置に保持され、肋骨を外旋し、肋骨横隔膜繊維をその正常ドーム型位置からよりまっすぐで垂直な位置に引っ張られる。 このような姿勢では、肋骨と横隔膜の接触面積が減少し、横隔膜の収縮も減少します。 3465>

Accessory breathing muscles

Muscles including Scalenes, SCM, upper trapezius and Pectoralis are often hypertonic and over-developed from the increased vertical movement of the ribcage and elevation of the shoulders during in inspiration. 胸腰部伸筋は、体幹を安定させることができないため、背骨を安定させようと過緊張を起こします。 すべての呼吸は、肩の上昇と背中の伸展を伴います。

腹壁

腹横筋と同様に外腹斜筋と内腹斜筋の筋緊張が減少した腹壁の不均衡な活性化が一般的である。 特に上部では通常、腹直筋の過緊張が見られる。 したがって、機能不全の典型的な徴候は、仰臥位で腹直筋が著しく隆起し、腹壁下外側に凹んだくぼみができることである。 腹壁の位相性収縮と緊張性収縮の両方が、呼吸中の横隔膜の機能を補助する。 腹部の衰えは横隔膜の機能を損なう。 もし腹壁が横隔膜の収縮に抵抗を与えなければ、IAPを明確に増加させることなく下方に変位させるだけである。 腹筋が横隔膜の収縮に対抗することで、横隔膜の重要な付着域とドーム型が維持されるのである。 腹部が腹筋によって強く保持されすぎると、中心腱は下降できない。 その代わり、横隔膜が収縮すると、胸郭下部を頭側に引っ張り、肋骨を上昇させ、拡張させる。 もし肋骨が腹筋の強い収縮によって完全に固定されていれば、呼吸はすべて胸の上部と中部で行われることになります。 したがって、腹部の空洞化や腹筋の硬すぎる矯正は、横隔膜を理想的に活性化させるためには逆効果なのです。

理想的な腹部の活動は、横隔膜の作用が下の肋骨をより拡張させるために、腹腔の形と圧力を十分に維持することである。 必要な腹腔内圧は、横隔膜、骨盤底、腹壁の間の同調した活動によって作られ、維持される。 吸気時の腹壁の偏心収縮は、横隔膜と腹筋の密着領域と長さと張力の比率を維持し、体幹の安定と支持を生み出す重要な役割を担っています。 呼気時には、腹筋の収縮により横隔膜の長さとドーム形状が増大し、吸気時の効果的な収縮を可能にする

運動時には、肺から空気を押し出すために、呼気後期に腹壁の筋肉がしばしば大きく動員される。 この強制呼気により、次の吸気収縮の前に横隔膜繊維が長くなり、横隔膜はより多くの張力を発生することができ、吸気量が増加する。

機能不全の呼吸パターンの原因

発達：生後1年間の非理想的発達が安定化システムに影響を与え、しばしば姿勢の変化をもたらす。 呼吸に影響する発達異常の兆候は、短く硬い胸（ベビーチェスト）、腹斜筋の不十分な活性化による下部肋骨のはみ出し、およびしばしば腹壁の拡張が存在する弱い腹壁の突出である可能性がある。 胸が高く、腹壁が弱く、横隔膜の働きが著しく低下している状態。 医学的には、肺の呼気終末量が横隔膜の収縮力と胸郭への影響に大きく影響します。 慢性閉塞性肺疾患（COPD）、肺気腫、喘息などの疾患は、肺の過膨張を伴うことが多く、肺の中に空気が閉じ込められてしまう。 過膨張の結果、横隔膜が短くなり、ドーム湾曲が減少し、ZOAが減少します(3)。 研究により、慢性的な過膨張によって生じる横隔膜の寸法の変化は、ほとんど付着部のみに生じることが証明されている。 横隔膜の短縮は、そのパワーと効率を低下させる。 胸郭下部に付着する横隔膜の繊維は、垂直方向ではなく、横方向（低い扁平な横隔膜）に終了し、肋骨下部は通常の斜めの位置からより水平方向に移動する。 このような状況で横隔膜が収縮すると、胸郭下部を持ち上げて広げることができず、代わりに吸気時に下横肋骨が内側に引っ張られてしまう（Hooverのサイン(5)）。 Hodgesら(4)は、呼吸器疾患時には横隔膜と腹横筋の間の協調機能が低下することを示した。 心臓病も一般的に呼吸パターンに影響を与える。 感情：心理的、感情的な状態は、しばしば呼吸のコントロールを変化させる。 蛍光顕微鏡を使った研究では、緊張や感情的なストレスがかかると、横隔膜が扁平になり動かなくなることで、過緊張の徴候が見られることが分かっています。 呼吸障害は、健常者の11％、喘息患者の30％、不安に悩む人の83％に見られることが示されている(1)。 呼吸要求の増大は呼吸パターンを変化させ、しばしば呼吸筋が姿勢の義務を果たす能力を低下させる(4)。

適切な横隔膜呼吸によるその他の利点

前述のように、適切な横隔膜呼吸によって横隔膜は呼吸機能を果たすと同時に、腹腔内圧の上昇によって脊椎を安定的に支えることができる（コア）。 また、正しくシンクロした横隔膜呼吸は、吸気量を増やすことで肺の換気を良くし、下葉がより膨らみ、肺に送られる血液の大部分が下部に行くため、血液の酸素化レベルを高めることができます。 横隔膜吸気時に腹腔内の臓器が下方に押されると、機械的な影響がある ・機能不全の胸式呼吸は浅く、主に肺の上部を拡張させる ・横隔膜吸気時に腹腔内の臓器が下方に押されると、機械的な影響がある 十分なIAPによって腰椎が適切に支持され、機能不全の呼吸パターンのように副筋（首、胸、背中）が使われないと姿勢が改善される。

まとめ

体幹の安定化の鍵は、呼吸活動と姿勢の仕事を同時に行う横隔膜の効率を最大にすることである。 Kolar (7) (8)は、横隔膜は潮汐呼吸のときよりも姿勢タスクのときに腹腔内をさらに押し下げることを明らかにした。 姿勢タスクがより過酷になると、横隔膜の呼気位置は潮汐呼吸のときよりも低くなる。 つまりこれは、横隔膜を自発的に押し下げて腹腔内圧（IAP）を高め、腰椎の安定化をサポートすることができることを意味します。 本当の意味での体幹の安定化には、増加したIAPを維持しながら通常の呼吸サイクルを行うことが重要なのです。 これは、横隔膜、骨盤底、腹壁全体の活動が同調することで実現される。 そして、横隔膜は、高いIAPを促進するために低い位置で呼吸機能を実行します。 腹壁は横隔膜の働きに対抗する働きをします。 吸気時に横隔膜が収縮すると、腹壁は対抗してわずかに偏心収縮することで高いIAPを維持し、呼気時には逆に腹筋が集中的に収縮して横隔膜の偏心上動による圧力低下を補償します(14)。 腹壁の相反する活性化により、横隔膜の最適な長さとドーム形状が維持され、横隔膜の収縮効率が高まります。 横隔膜の適切な活性化には、胸部の位置とその付勢ゾーンへの影響が重要である。

コアの安定化は横隔膜の適切な機能から始まる！

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