第 30 章：胸椎肌肉的力学与病理力学（Mechanics and Pathomechanics of the Muscles of the Thoracic Spine）

30.1 后胸廓肌肉总览与浅层肌肉（Muscles of the Posterior Thorax / Superficial Layer）

本章延续上一章对胸椎骨性结构与运动学的讨论，转入胸椎肌肉的主题。这些肌肉既支撑并运动胸椎，也参与呼吸过程。本章目标包括：呈现胸区各肌肉的报道动作；讨论其功能意义；分析肌肉功能受损时的后果；考察其在呼吸中的角色。作用于胸区的肌肉包括肩带肌、后胸椎肌、腹肌以及胸廓固有肌（连接肋骨至胸骨、椎骨或彼此），其中肩带肌在第 9 章讨论、腹肌在第 33 章讨论。后胸廓肌肉按解剖分为浅、深两层：浅层由肩带肌组成，主要是斜方肌、大小菱形肌与背阔肌；深层则包含竖脊肌、横突棘肌以及棘间肌与横突间肌。

浅层肌肉附着于胸椎棘突。当其远端在肩胛和肱骨上的附着被固定时，可能使胸椎发生运动。正如双侧收缩的上斜方肌使颈椎伸展一样，斜方肌与大小菱形肌的双侧收缩或许可以协助支撑胸椎于伸展位，但支持这一作用的直接数据很少（仅在第 9 章肩带语境中提及）。

背阔肌在腰椎区域表现出伸展力臂，并参与腰椎伸展；但它在胸椎的屈伸角色存在争议——它斜跨胸廓由后表面走向前表面。经 MRI 测量的屈伸力臂表明，它至少到 T5 仍维持伸展力臂；也有观点认为它在肱骨端会对胸椎产生屈曲力臂。肌电图数据显示，在下端固定的情况下，背阔肌在同侧旋转时出现活动。斜方肌与菱形肌若远端固定，通过把棘突拉向远端附着，理论上可产生对侧旋转；目前尚无数据可以证实这些肌肉对胸椎运动的参与程度及其条件，仍需进一步研究。

报道称背阔肌紧张与胸椎过度后凸有关，但尚无研究验证这种关联。特发性脊柱侧凸患者表现出后胸肌萎缩（尤其凹侧），凸侧斜方肌 I 型纤维相对增多、II 型纤维轻度萎缩，提示斜方肌与菱形肌可能参与侧凸畸形形成。

30.2 后胸廓的深层肌肉：竖脊肌（Deep Layer / Erector Spinae）

后背部深层肌肉通过胸腰筋膜与浅层分隔。深层可进一步分为若干亚组：竖脊肌、横突棘肌，以及最深的棘间肌与横突间肌。

竖脊肌从骨盆延伸至枕骨，由髂肋肌、最长肌与棘肌三组构成。棘肌只见于胸段、颈段与枕部。髂肋肌起自髂嵴，向上止于肋角及下位颈椎的横突后缘（髂肋肌胸段的下端起自下六肋角的上缘，髂肋肌腰段的胸段成分起自髂嵴后上棘外侧约 5 cm 的髂嵴，向上止于全部 12 个肋角；髂肋肌腰段的腰段成分起自髂嵴，止于 L1–L4 横突与胸腰筋膜）。最长肌包括胸最长肌、颈最长肌、头最长肌；其中胸最长肌分胸段（pars thoracis）与腰段（pars lumborum）——胸段下端纤维加入竖脊肌腱膜、腰骶椎棘突与髂骨，向上止于全部胸椎的横突及下八或九肋；腰段下端起自髂后上棘，上端止于腰椎的横突与副突。髂肋肌与最长肌及其胸段、腰段成分由胸、腰脊神经背支支配。三组中髂肋肌与最长肌在胸段和腰段均有分布，使胸腰段共同伸展；胸段内的棘肌与髂肋肌胸段仅跨越胸区，仅使胸椎伸展。

肌电图数据证实，双侧收缩时竖脊肌整体参与躯干伸展。从直立位前屈时，竖脊肌离心收缩控制前屈；返回直立位时则向心收缩。当前屈到达最大幅度的约三分之二时，竖脊肌电活动消失并保持静默，直到躯干回到约 45° 时才重新出现活动。在最大屈曲位，脊柱后侧韧带与椎间盘提供主要支撑；这些组织的被动回弹加上浅层背肌与髋伸肌的作用帮助启动回直立过程。单侧收缩的髂肋肌与最长肌与侧屈及同侧旋转相关。竖脊肌整体在胸段的侧屈力臂约 25–35 mm，而伸展力臂约 50 mm；不同分段的力臂差异显著，至少某些段在伸展与侧屈方向均表现出较大力臂。从直立位前屈时竖脊肌离心收缩控制，向心收缩仅短暂启动伸展或侧屈；过度伸展或侧屈的延续由头与躯干重量产生的力矩促进；腹肌则离心收缩控制头与躯干的伸展力矩，侧屈由腹肌与对侧竖脊肌共同控制。竖脊肌胸段主要由 I 型（慢肌）纤维组成（约 75%），腰段 I、II 型纤维分布较平均（约 57% I 型）。胸段高比例抗疲劳纤维提示其在姿势支持与稳定肋椎关节中起主要作用。

30.3 横突棘肌与深层小肌群（Transversospinales / Interspinales / Intertransversarii）

横突棘肌群由半棘肌、多裂肌与回旋肌组成，其纤维从下方横突走行到上方棘突，因此得名。与竖脊肌类似，这些肌肉在腰段研究得更为充分。半棘肌胸段下端起自 T6–T10 横突肌腱，向上止于下两节颈椎与上四节胸椎棘突；多裂肌下端起自胸椎横突，肌束在横突之间向上内侧走行至不同长度的棘突——最浅束跨三或四节椎骨，中层跨两或三节，深层连接相邻椎骨；回旋肌胸段十一对，下端起自上位椎板的下缘与外侧面，上端止于下一椎骨的横突上后部。与竖脊肌一样，双侧收缩时它们参与躯干伸展；单侧收缩时参与躯干侧屈与对侧旋转。它们以离心收缩控制从直立位开始的屈曲与对侧侧屈；对侧旋转是通过把上方椎骨的棘突拉向下方的横突实现的。

胸段多裂肌较腰段更长、更薄，肌腱更长且倾斜角度更大，因此它们在胸段可能更多贡献于侧屈与旋转力矩，而不像腰段多裂肌那样主要承担椎体压缩载荷。多裂肌在胸段同样以 I 型纤维为主（约 75%），在腰段约为 63%。回旋肌在胸段最为发达，但因体积很小，力量有限；它们可能更多充当位置感受器而非力矩产生者，但仍需研究加以证实。

棘间肌与横突间肌仅在部分胸椎节段存在，主要位于胸段上端与下端，甚至在胸段完全缺如；在胸段它们走行于相邻棘突顶端之间（棘间肌）或连接相邻横突（横突间肌，通常为单一肌束）。它们的功能意义尚不清楚。

后胸深层肌肉的离散性损害难以识别。胸段竖脊肌对胸、腰段伸展力矩均有贡献，因此其薄弱会降低整体躯干伸展力量。特发性脊柱侧凸患者表现出后胸肌萎缩（尤其凹侧），且凸侧 I 型纤维百分比高于正常，但这些差异的临床意义仍不明确。

30.4 胸廓固有肌肉：后锯肌与肋间肌（Intrinsic Muscles of the Thorax / Serratus Posterior and Intercostals）

胸廓固有肌包括将肋骨连接至脊柱、至胸骨或至其他肋骨的肌肉。本组包括后锯上肌与下肌；外、内、最内三层肋间肌；胸横肌、肋下肌、肋提肌；以及膈肌。

后锯上肌起自下项韧带以及上 3 或 4 节胸椎与第 7 颈椎棘突，以四个肌齿下行外侧止于第 2–5 肋角附近的上面与浅面。后锯下肌以四个肌齿起自下四肋的外表面与下缘，止于上 2 或 3 节腰椎及下两节胸椎棘突、其上韧带，亦可能附着于胸腰筋膜；该肌在某些个体中缺如。后锯上肌走行方向支持上抬肋骨，因此可能在吸气时活动；后锯下肌则可能下拉肋骨，参与呼气。

肋间肌包括外、内、最内三层。外肋间肌起自肋结节，与肋横韧带后部纤维融合，沿下缘向前近达肋软骨，然后作为外肋间膜向胸骨走行；肌纤维在后方斜向下外，在前方斜向下内向前；下两肋间纤维可与外腹斜肌融合，上两三肋间纤维则不到肋末端。内肋间肌十一对，前方起自上七肋肋软骨和其余肋的软骨端，沿肋沟底向后至肋角，再延续为内肋间膜并与上肋横韧带融合；纤维斜向下前，与外肋间肌纤维几乎垂直；下两肋间纤维可与内腹斜肌融合。最内肋间肌与内肋间肌同向走行，但更靠内、更小且可变，常在较高胸段缺如，在后部与下数肋间隙的中四分之二段较明显。肋间肌薄且重叠，研究困难；外肋间是肋角至肋结节之间肋间隙唯一的肌腹；内肋间在肋软骨之间不被外肋间覆盖（即胸骨旁区，parasternal），因此多数对内肋间的研究实际是对胸骨旁肋间的研究。

肌电图数据显示，外肋间在旋转时参与对侧旋转，内肋间参与同侧旋转，与腹斜肌类似。但纤维短，提示完整旋转幅度需要其他肌肉配合。对外、内肋间在呼吸中的作用存在争议：一些研究支持外肋间参与吸气、内肋间参与呼气，但多数研究确认内肋间的胸骨旁部分至少在吸气时活动；也有研究观察到两组肌在吸气和呼气时都有活动。同时活动提示两组肌共同作用以稳定胸廓，抵抗胸腔内压力变化及膈肌移位。通气力学基于气体压力与体积的关系：体积增加则压力降低（吸气时空气入肺），体积减少则压力增加。胸腔内压对柔顺的胸壁有相同效应：吸气时低压会使肋骨塌陷，呼气时高压会使肋骨扩张。内、外肋间纤维几乎垂直，因此能够共同作用以使胸壁变硬、稳定肋骨，防止吸气时塌陷与呼气时扩张。

肋间肌薄弱可见于颈段或胸段脊髓损伤及其他神经肌肉与肌骨疾病。其薄弱难以单独评估，因为它们与膈肌协同工作，故评估依赖临床观察与肺功能测试（包括最大吸/呼气压与肺活量）。研究表明，呼吸肌可以训练，训练后可改善功能。临床相关现象——反常呼吸：脊髓损伤患者若肋间肌弛缓性麻痹，吸气时（膈肌收缩降胸底，胸腔内压降低）肋骨不能稳定而向内塌陷，胸围减小而非增大；若仅有肋间肌活动而膈肌不动，吸气时胸廓扩张，但膈肌被吸进胸腔使腹围减小。反常呼吸可在临床观察中提供呼吸功能信息。胸廓固有肌的紧张可能继发于胸段手术后或见于胸段侧凸凹侧，限制肋笼运动、限制胸廓扩张；侧凸患者因胸廓扩张受限而肺功能下降，牵伸训练可能改善其肺功能。

30.5 胸横肌、肋下肌、肋提肌与膈肌（Transversus Thoracis / Subcostales / Levator Costarum / Diaphragm）

胸横肌（又称三角肌，triangularis sterni）、肋下肌位于胸廓深面，肋提肌位于胸后侧，研究均较少。胸横肌由胸骨下三分之一后表面、剑突以及下方 3 或 4 节真肋肋软骨胸骨端附近的纤维呈放射状上行止于第 2–6 肋软骨的下缘与内面，下部肌束水平走行并与腹横肌上纤维连续，上部肌束斜向上外；功能为下压下位肋骨、参与呼气。肋下肌走行与内肋间肌平行，位于肋间血管神经与胸膜之间，主要在下胸段，功能上似乎下压肋骨，但尚无研究验证。肋提肌十二对三角形肌束起自 C7 与 T1–T11 横突尖，下行外侧止于下一肋上外缘（介于结节与角之间），下四对可能有第二肋的附加附着；其走行与外肋间后缘平行；功能为上抬肋骨。

膈肌是一块特殊的肌肉，呈近乎环形的肌性板，中央为腱膜，仅在周边有骨性附着。收缩时由周边向中央腱牵拉。其胸骨部附着于剑突后表面（可缺如），肋部附着于下六肋软骨与肋的深面，腰部附着于腰椎、内外弓状韧带；这些周边附着汇于无骨性附着的中央腱。膈肌由膈神经（C3-5）支配。膈肌收缩把周边拉向中央腱，使中央腱下移、胸腔垂直长度增加。膈肌下移使腹腔体积缩小、腹压升高；若腹壁松弛，腹腔脏器被推向前方，腹腔前后径增加。在腹内脏器限制膈肌继续下移后，膈肌的持续收缩转而使下位肋骨上抬，继续增加胸腔体积。因此膈肌的动作明确增加胸腔体积，是无可置疑的吸气肌。膈肌位置深不能直接触诊，但可通过观察腹部内容物的运动推断其收缩。

膈肌薄弱或瘫痪可见于高位颈髓损伤（C3）合并肋间肌与斜角肌薄弱的患者，这些患者吸气功能严重受损，至少需要间歇性机械通气。即使肋笼肌完好，膈肌本身薄弱也会显著损害吸气装置；单纯的膈肌薄弱会导致反常呼吸——吸气时腹围减小。临床相关现象——瓦尔萨尔瓦动作（Valsalva maneuver）：在深吸气末屏气并收缩腹肌，胸腹压同时持续升高，见于举重或排便等用力收缩动作。深吸气末膈肌已收缩使腹压升高，腹壁肌收缩进一步增加腹压；同时胸腔充满气体、气道关闭使胸内压升高。高胸压阻碍静脉回流与心肺血流，对高血压或心肺疾病患者有危险，需指导其避免。

30.6 呼吸过程中的肌肉活动（Muscle Activity During Respiration）

呼吸肌的主要作用是调节胸腔体积，从而控制腔内压力。吸气肌使胸腔体积增大，呼气肌使其减小。

吸气肌：膈肌是最主要的吸气肌，约占肺活量（vital capacity）的 60%、潮气量（tidal volume）的 70%。但膈肌并非唯一的吸气肌。肋间肌可直接升降肋骨或间接稳定胸廓；胸骨旁肋间肌与颈段斜角肌在安静吸气时也参与，在膈肌增加胸腔垂直与横向尺寸的同时于矢状面上抬升肋骨。站立位安静呼吸更多依赖肋笼运动而非腹部起伏。随着呼吸用力增大，会动员更多肌肉，包括胸锁乳突肌、舌骨上肌群以及胸大、小肌。呼吸阻力增大时，更多动员附着于上肋笼的肌而非膈肌。

呼气肌：肋笼与肺的被动回弹提供安静呼气所需的大部分胸腔体积减小。膈肌、胸骨旁肋间肌与斜角肌的活动延续至呼气早期，以离心收缩控制肋笼回弹。在用力呼气（如咳嗽或喷嚏）时，则由肌肉主动收缩促进胸腔体积减小。腹壁肌收缩压缩腹腔内容物并下压肋骨，将膈肌推向上方、减小胸腔体积；腰方肌与竖脊肌也可下压肋骨。肩带肌随肩的位置与稳定情况可充当吸气或呼气的辅助肌；斜方肌与背阔肌据报道在呼吸时均有活动。

呼吸评估必须包含对患者呼吸模式的仔细观察以及对呼吸功能的评估；呼吸肌可训练，训练可增加肌耐力、改善运动表现，训练方法包括在增加的气流阻力下吸气等。慢性阻塞性肺疾病（COPD）患者慢性呼吸阻力增加，常动员胸锁乳突肌与斜角肌等吸气辅助肌；促进膈肌使用的训练有助于改善轻中度 COPD 患者的呼吸泵效率。

30.7 本章个人批注

本章把胸椎肌肉分成两大块写——后胸廓肌（伸脊柱、动脊柱）与胸廓固有肌（动肋骨、参与呼吸）——逻辑上和上一章骨学一脉相承：先有骨与关节的形态作底，再把肌肉按位置和功能挂上去。最值得停下来想一想的是两个细节：第一是竖脊肌在胸段"前屈三分之二后电静默"这一现象，作者把它作为肌电证据证明后侧韧带与椎间盘在最大屈曲位承担主要支撑，这意味着任何"过度前屈训练"或"腰背肌过度强化"在胸段并没有充分的肌肉学基础，胸段的稳定性更多是被动的，这与我之前对腰段竖脊肌的认知有显著差别；第二是膈肌从"下移中央腱"转为"上抬下肋"这一力学转换，作者把腹内脏器当作限制器，这给膈肌的双重动作提供了清晰的物理解释，而不是把吸气肌仅仅当成一个抽象的"主要吸气肌"。后锯肌、肩带肌作为呼吸辅助肌的地位也很有趣：作者明说肩的位置和稳定情况决定其角色，这意味着在肩带功能受限的患者身上，呼吸也可能连带受影响——这给康复治疗提供了一个思路。竖脊肌胸段 25–35 mm 侧屈力臂对比 50 mm 伸展力臂这组数字也很实用：伸展力臂约为侧屈的两倍，这与功能相一致——从直立位前屈控制主要靠伸展力矩侧屈控制靠侧屈力矩，竖脊肌在伸展方面更有优势。总体而言本章没有引入新概念，只是把第 29 章的骨学内容和第 4 章肌肉力学原理应用到胸段，并在呼吸这一节系统性地把上节骨学（胸廓）和肌肉（膈、肋间肌）整合起来，过渡到下一章对胸椎受力分析。