Очень важно подчеркнуть, что функцией межреберных мышц является и ротация грудного отдела позвоночника, что так часто не принимают во внимание. Действительно, дыхание представляется более важным, и потому о постуральной функции межреберных мышц обычно не упоминают.

Биомеханика акта дыхания (см. рис. 45.7—45.9)

Подвижность стенки грудной клетки во время вдоха представляет собой комплексный интегрированный процесс, требующий искусной координации действия многих мышц. Объем легких контролируется тремя основными движениями. На рис. 45.7 показаны: (1) подъем грудины (см. рис. 45.7, а), при котором за счет ротации ребер вокруг сочленений их с позвоночником увеличивается переднезадний диаметр грудной клетки, и (2) расширение нижних межреберных промежутков (см. рис. 45.7, б), что способствует увеличению латерального диаметра грудной клетки благодаря ротации ребер вокруг их грудинных сочленений [35]. Направленное вниз, подобное ходу поршня, движение диафрагмы обеспечивает третий вид подвижности (см. рис. 45.8) грудной клетки. Подъем грудины можно сравнить с движением ручки устаревшего насоса, а латеральную подвижность ребер — с движением ручки (по одной на каждой стороне).

Ось ротации ребра определяется его сочленениями с телом позвонка и поперечными отростками. Так как большинство ребер вклинивается косо почти под углом 45° к горизонтальной линии, когда ребро поворачивается вверх, это увеличивает объем грудной клетки, что и ассоциируется с процессом вдоха. Верхние ребра, прикрепляющиеся к грудине короткими хрящами ребер, двигаются в унисон, в то время как нижние ребра, которые прикрепляются длинными реберными хрящами, обладают большей свободой и могут двигаться независимо от движения грудины [18].

Движения во время вдоха, очень напоминающие движения ручки насоса, в результате которых приподнимается грудина (и вызывающие преимущественно переднезаднее расширение грудной клетки), зависят в первую очередь от функции межреберных мышц, которые располагаются по бокам грудной клетки. Межреберные мышцы, вызывающие движения, подобно ручке ковша, на каждой стороне грудной клетки (увеличивая, расширяя, поперечный диаметр грудной клетки), располагаются около средней линии и рядом с грудиной и позвоночником, особенно окологрудинные внутренние межреберные и околопозвоночные мышцы, поднимающие ребра. Эти взаимоотношения были установлены при помощи вычислений на основе трехмерного ограничивающего элементарного анализа грудной клетки [35] и были подтверждены экспериментально на собаках [30].

Несоответствие, существующее между месторасположением дыхательных мышц и их воздействием на подвижность ребра, противоречит предположениям, высказанным врачами и иногда принимаемым за действительность. С первого взгляда может показаться, что расположенные рядом с грудиной межреберные мышцы поднимают грудину при выполнении ими движения ручки насоса, а нижние латеральные межреберные мышцы поднимают латеральные ребра при движениях ребер по типу ручки ковша. Вместе с тем верно и обратное. Предложенные способы освобождения напряженных в области грудины или нижних латеральных ребер являются вполне подходящими, но большинству врачей не удается с их помощью исправить функциональные нарушения.

Низведение диафрагмы через ее активность во время вдоха и пассивный ее подъем во время выдоха показаны в сагиттальных срезах на рис. 45.8. Соответствующее увеличение объема легких показано на фронтальных срезах также на рис. 45.8. При сокращении диафрагмы поднимаются и растягивается нижний реберный край и нижние ребра, если подаержка и сопротивление обеспечиваются к сухожильному центру диафрагмы за счет содержимого брюшной полости [39].

Дыхательные мышцы, в наибольшей степени ответственные за эти виды подвижности ребер, показаны на рис. 45.9 в очень упрошенной форме, стрелки указывают направление силового вектора, продуцируемого сокращением мышцы.

Мышцы, обеспечивающие вдох

К мышцам, ответственным за акт вдоха, относятся диафрагма, окологрудинные (межхрящевые) внутренние межреберные мышцы, лестничные, верхние и латеральные наружные межреберные мышцы и мышцы, поднимающие ребра. Диафрагма, являющаяся главной дыхательной мышцей человека, не полностью расширяет грудную клетку, а увеличивает размеры живота и нижней части грудной клетки. Расширение краниальной, т. е. расположенной ближе к голове, части грудной клетки осуществляют другие дыхательные мышцы, в частности лестничные и окологрудинные межхрящевые мышцы [21]. От точек своего прикрепления к ребрам волокна реберной части диафрагмы направляются центрально к противоположным ребрам на некотором расстоянии [19]. Это очень важно, потому что сокращение таких мышечных волокон приводит к подъему нижних ребер, когда опущение купола диафрагмы ограничено содержимым полости живота [17, 20].

Во время спокойного вдоха электрическая активность диафрагмы предшествует активности наружных межреберных мышц [4]. Диафрагма обеспечивает 70–80 % силы вдоха [37]. Это может объяснить, почему парадоксальное дыхание представляет собой весьма серьезное нарушение дыхания. При чрезмерном расширении легких вследствие обструкционных заболеваний диафрагма оказывается в невыгодном положении, а иногда, в силу сложившихся обстоятельств, уплощенная диафрагма может выполнить обратное действие, толкая реберный край, а не приподнимая его вверх и кнаружи [30].

Во время спокойного дыхания наружные межреберные мышцы первого межреберного промежутка (между I и II ребрами) почти всегда бывают весьма активными, вторая пара мышц — просто активной, а третья пара — лишь иногда активной. По мере усиления дыхания в акт вдоха вовлекаются наружные межреберные мышцы, расположенные дальше в каудальном направлении [4].

По результатам мониторинга передней лестничной мышцы установлено, что почти все лестничные мышцы активны при спокойном вдохе (см. рис. 45.9) и активируются, вероятно, незадолго до того, как начнут сокращаться окологрудинные внутренние межреберные (хрящевые, но не межкостные) мышцы [4]. Активность лестничных мышц во время вдоха предотвращает направленное вниз всасывание воздуха, вызываемое поршневым действием диафрагмы в результате смешения ее вниз и внутрь. Направленное вниз смещение грудины скорее вызывает уменьшение объема грудной полости, чем его увеличение. Активность лестничных мышц возрастает во много раз при увеличении интенсивности дыхания [4].

Расположенные сзади мышцы, поднимающие ребра (см. рис. 45.3), активность которых при спокойном дыхании незначительна [4], становятся исключительно активными по мере увеличения вентиляции легких [30]. Проксимально эти мышцы прикрепляются к позвоночнику, но не к другим ребрам. Они приподнимают грудную клетку благодаря эффекту рычага. Незначительные, направленные вверх движения ребер в непосредственной близости к позвоночнику резко возрастают на уровне грудины.

Мышцы, обеспечивающие выдох

Во время спокойного дыхания выдох является в значительной степени пассивным процессом, зависящим от эластичности легких. К мышцам, ответственным за выдох в периоды повышенной функциональной потребности организма в кислороде, относятся мышцы живота, внутренние межреберные мышцы, поперечная мышца груди и подреберные мышцы. Самая последняя (XI) пара межреберных мышц наиболее важна для выдоха, а ЭМГ-исследование показало, что, когда активность межреберных мышц развивалась во время форсированного выдоха, повторно в процесс мышцы вовлекались, начиная с XI пары, а затем активировались более высоко расположенные межреберные мышцы. ЭМГ-активность поперечной грудной мышцы проявлялась только во время выдоха [4].

Когда мышцы живота функционируют как дыхательные мышцы, обеспечивающие выдох, они отжимают содержимое брюшной полости вверх, а грудную клетку толкают вниз, ускоряя тем самым выдыхание воздуха и опустошение легких по сравнению с пассивным выдохом. Таким образом, эти мышцы