alexxlab

• Эндоскопическая абдоминопластика. Во время вмешательства может устанавливаться сетчатый аллотрансплантат, сшиваются краевые участки прямых мышц, укрепляются грыжевой сеткой потенциально слабые зоны апоневроза. Возможно одновременное проведение герниопластики. Преимуществом малоинвазивной операции является минимальный косметический дефект, однако этот метод неприменим при необходимости иссечения избыточной ткани.
• Пластика диастаза через разрез или проколы. Традиционное ушивание диастаза (использование сетчатого имплантата) рекомендовано при наличии дряблых и растянутых участков кожи, которые планируется удалить в процессе операции. В ходе герниопластики используется сетчатый имплантат и накладываются швы на влагалища прямых мышц. При значительных отложениях подкожного жира проводится абдоминопластика.

Рубрика здоровье: как вылечить плоскостопие

Почти 70% россиян страдают различной степенью плоскостопия. И проблема эта не так безобидна: из – за нее признают юношей негодными к военной службе. Не менее часто плоскостопие беспокоит и женщин. Как избежать плоскостопия или облегчить страдания вы узнаете из нашей беседы.

Что такое плоскостопие?
Плоскостопие — это нарушение свода стопы. Стопы уплощаются и перестают «пружинить» при ходьбе, отсюда и боли, и чрезмерная утомляемость. Если к вечеру ноги очень устают даже после обычной нагрузки, а при надавливании на середину подошвы возникает боль — это первые признаки плоскостопия. Иногда ноги отекают, но обычно это проходит к утру. На второй стадии плоскостопие напоминает о себе круглые сутки. Сильные боли в стопах и в голенях заставляют избегать длительных прогулок. Иногда приходится даже менять работу. При этом походка становится тяжелой, утиной — остальная часть тела еле поспевает за грудью, появляются проблемы с обувью. Уродующие шишки у основания больших пальцев представляют не только косметический дефект. Они постоянно натираются с великим трудом подобранной обувью. Стопа отклонена наружу настолько, что вернуть ее в физиологическое положение не представляется возможным.
Третья стадия — это запущенное заболевание. Хождение крайне затрудняется, стопы сильно деформированы и напоминают обычные очертания только своим расположением — ниже голеностопных суставов. Больные в этой стадии нетрудоспособны. Выручить их сможет только хирург.

Чем грозит плоскостопие?
В норме стопа вовсе не плоская, потому что мощные связки и мышцы формируют два свода — продольный (по внутреннему краю стопы) и поперечный (между основаниями пальцев). Столь сложная конструкция нужна не только для опоры, но и для того, чтобы гасить колебания при ходьбе и спасать организм от перегрузок, прежде всего головной мозг. Нормальные своды защищают от «тряски» не хуже иномарки, а вот плоская стопа — увы! — справляется с этим примерно так же, как колеса у телеги. При плоскостопии роль амортизатора берут на себя коленные и тазобедренные суставы и позвоночник, хотя для решения этой задачи они не приспособлены. Поэтому артроз, остеохондроз, сколиоз и нарушения осанки — обычные и частые спутники плоскостопия.

Как формируется плоскостопие?
Плоскостопие бывает врожденным, но чаще это беда приобретенная. У детей плоскостопие, как правило, возникает на фоне врожденной недостаточности соединительной ткани, при этом одним из важных факторов развития заболевания является неправильно подобранная обувь. Для правильного формирования свода стопы нужна постоянная стимуляция. Заставляют работать мышцы и связки жесткая трава, камни или песок, но обычно под ногами у нас только ровные поверхности. Дома — ковер, на улице — асфальт через толстую подошву кроссовок, которая замечательно пружинит при ходьбе и тем самым берет на себя естественную функцию стопы. Без нагрузки стопы начинают лениться, и своды «провисают». Результат — плоскостопие «на всю оставшуюся жизнь»

По статистике, более 65 процентов детей к школьному возрасту приобретают плоскостопие. Чтобы этого не произошло, внимательно подходите к выбору детской обуви. И, прежде всего, не давайте малышам донашивать чужие ботинки: разношенная колодка неправильно распределяет нагрузку на ступни. Детская обувь должна быть с небольшим каблучком, жестким задником и мягким супинатором — компенсируя отсутствие шишек и камней под ногами, он обеспечивает правильное формирование стопы.

Как возникает плоскостопие у взрослых?
У взрослых чаще встречается статическое плоскостопие, которое связано с чрезмерными нагрузками на ноги. Что приводит к нему? Прежде всего, избыточный вес: он ложится на ступни непомерным грузом. Усугубляет ситуацию долгое стояние на ногах, поэтому парикмахеры, учителя, продавцы, священники, сотрудники ГИБДД и хирурги рискуют больше других. Спортсмены тоже не застрахованы от этой беды: у конькобежцев и тяжелоатлетов плоскостопие – профессиональная болезнь. Нужно сказать, что женщины страдают плоскостопием в четыре раза чаще мужчин. Это легко объяснить.

Во-первых, при беременности увеличивается вес. К тому же у женщин, ждущих ребенка, вырабатывается особый гормон релаксин, который расслабляет связки.

А во-вторых, именно ногам приходится расплачиваться за красоту: в обуви на высоких каблуках и с острыми носами мы опираемся не на всю стопу, а лишь на головки плюсневых костей. Рано или поздно стопа перестанет сопротивляться этому насилию и приспособится к красивым туфелькам: станет удручающе плоской. При этом пальцы тоже не останутся в долгу — медленно, но верно деформируются. Поэтому врачи советуют приберечь шпильки для торжественных случаев, а в повседневной жизни отдавать предпочтение практичным, удобным моделям на невысоком каблуке с жестким задником.

Как узнать, есть ли у Вас или Вашего ребенка плоскостопие?
Для простого теста на плоскостопие вам понадобятся всего две вещи – жирный крем и листок бумаги. Смажьте кремом подошву и наступите на бумагу. Стойте ровно, иначе результат может быть ошибочным. Теперь внимательно рассмотрите след. В норме по внутреннему краю стопы идет выемка (отпечатка здесь нет), которая посередине занимает больше половины стопы. Если этой выемки нет вовсе или она узкая (половина стопы и меньше) – никуда не деться: вам нужен ортопед. Характерное положение больших пальцев стоп у Вашего ребенка — в разные стороны наружу – также указывает на вероятное плоскостопие. Вот еще несколько настораживающих признаков:
Нога словно выросла – приходится покупать обувь на размер больше.
Стопа стала широкой настолько, что вы уже не влезаете в любимые туфли;
Подбор обуви превращается в испытание, поскольку большинство моделей причиняет боль; на старой обуви каблуки стоптаны с внутренней стороны.
Окончательный диагноз врач-ортопед поставит на основании рентгеновских снимков или данных компьютерного исследования стоп.

Как вылечить плоскостопие?
К сожалению, радикально излечение плоскостопия возможно только в детстве. У взрослых развитие болезни можно лишь притормозить.

Вот основные способы

Гимнастика для ног
1.При исходном положении ноги врозь, носки «смотрят» внутрь, делайте попеременные повороты корпуса вправо и влево с поворотом соответствующей стопы на наружный край.
2. Затем несколько минут походите на носках.
3. Потом такое же время походите на пятках.
4. Немного походите с поджатыми пальцами ног.
5. Потом походите с поднятыми пальцами.
6. Несколько раз в день по 10-15 минут ходите на наружных краях стопы, как «мишка косолапый».
7. Попытайтесь несколько раз поднять с пола пальцами ног какой-нибудь мелкий предмет: карандаш, платок, костяшки домино.
8. Лягте на пол и крутите стопами ног влево и вправо, вперед и назад, сгибайте и разгибайте пальцы.
9. С детства приучите вашего ребенка читать, писать и рисовать, поставив стопу на наружный край. Еще лучше совместить эту пассивную позу с активной гимнастикой: во время сидячей работы и занятий пусть малыш как бы сгребает подошвами в кучку воображаемый песок. Если окажетесь на пляже, пусть сгребает песок реальный. Поскольку трудно держать под рабочим столом вашего ребенка кучу песка, положите ему туда круглую скалку, мячик из твердой резины — пусть катает эти предметы вдоль сводов стоп.

Самомассаж лучше делать после лечебной гимнастики, при полном расслаблении мышц. Основные приемы самомассажа таковы:
— голень надо поглаживать, растирать ладонями, разминать, поколачивать концами пальцев. Массируйте голень от голеностопного сустава к коленному, преимущественно внутреннюю поверхность голени;
-стопу следует поглаживать и растирать тыльной поверхностью согнутых пальцев. Подошвенную поверхность стопы надо массировать от пальцев к пятке; для самомассажа полезно использовать специальные резиновые коврики и массажные валики.

Ванны из трав
-Ванна из отвара дубовой коры
-Настойка из цветов бессмертника
-Настой из мяты перечной
-Настой из мяты и липового цвета
Такая ванна хорошо снимает усталость ног.

Когда стопа распарится, снова помассируйте ее. После такой процедуры и дети, и взрослые хорошо спят: сказывается успокаивающее влияние ванн через рефлексогенные зоны подошвы. Эта процедура не только снимает усталость, стресс, она и важна для гигиены ног. Хороши контрастные ванны: после горячей – холодная и так повторить несколько раз.

Ношение супинатора
Уберечь позвоночник и внутренние органы от постоянной встряски, которую им обеспечивают плоские стопы, помогут стельки-супинаторы. Они возвращают стопе нормальное положение и берут на себя функции амортизатора. Иногда еще используют подпяточник (он нужен при развитии пяточных шпор, а также, если одна нога немного короче другой). При малейших признаках деформации большого пальца стопы поможет межпальцевый корректор – небольшая мягкая распорка из силикона, которую вставляют между первым и вторым пальцем, благодаря чему большой палец уже не может отклоняться в сторону мизинца.
Подобрать все эти несложные и такие нужные приспособления поможет врач-ортопед. Если болезнь зашла далеко, он посоветует, лекарства для снятия боли, предложит физиотерапевтические процедуры.

Как часто нужно носить супинаторы?
При выраженном плоскостопии постоянно. Желательно даже вкладывать их в домашние тапочки, поскольку это единственный способ блокировать болезнь. В профилактических целях супинаторами надо пользоваться не более 3 — 4 часов в день, в остальное время, давая стопам разумную нагрузку. В этом есть резон: мышцы и связки стопы, естественно, привыкают к подпорке – настолько, что перестают работать самостоятельно.

Упражнения для укрепления мышц спины

Здоровая спина — это ровный позвоночник и сильный мышечный корсет вокруг него. Мы подолгу сидим и мало двигаемся, поэтому у многих людей слабые мышцы спины и пресса. Слабый мышечный корсет не держит позвоночник в правильном вертикальном положении. Это ведёт к сутулости, остеохондрозу, изнашиванию межпозвоночных дисков и грыжам. Укрепляйте мышцы спины, чтобы разгрузить позвоночник. Лучшая тренировка для этого — ходьба. Если вы каждый день ходите пешком по 6–8 км, можно не волноваться. Если нет, помогут упражнения для укрепления мышц спины.

Они подходят только для профилактики: если у вас уже остеохондроз или сколиоз, лучше подойдёт лечебная гимнастика. Также есть противопоказания:

• сильные боли,
• кровотечения,
• обострение хронических заболеваний,
• травмы позвоночника,
• болезни почек и сердечно-сосудистой системы,
• беременность.

Растяжка

Гибкость тканей вокруг позвоночника обеспечивает лёгкость движений, предотвращает негативное воздействие на суставы, снижает вероятность травм и готовит мышцы к физической активности. До и после каждой интенсивной тренировки выполняйте растяжку в медленном темпе.

Растяжка задней поверхности бедра лёжа

Это упражнение помогает подготовиться к укрепляющим спину упражнениям. Лягте на спину и согните колени, поднимите одну ногу, поддерживая заднюю часть ноги руками, старайтесь выпрямить колено, растягивая заднюю поверхность бедра. Задержитесь на 20-30 секунд и повторите 2-3 раза. Выполните для другой ноги.

Подтягивание коленей к груди

Это упражнение снимает нагрузку с выпрямляющих мышц позвоночника. Лягте на пол, спина расслаблена и прямая. Подтягивайте колени к груди, пока не почувствуете растяжения в пояснице, не делайте лишних движений. Задержитесь на 5 секунд и повторите 5 раз.

Прогиб в спине стоя

Встаньте прямо, руки на талии. Прогнитесь назад, выгибая спину, насколько можете. Сохраняйте равновесие. Вы должны чувствовать себя комфортно. Задержитесь на 5 секунд и повторите 5 раз. Это упражнение не только укрепляет мышцы спины, но и разминает переднюю часть тела.

Растяжка квадрицепса

Для равновесия держитесь одной рукой за опору, согните ногу, чтобы стопа касалась бедра. Возьмите рукой стопу и тяните ее к ягодице, пока не почувствуете растяжения в передней поверхности бедра. Также это упражнение можно выполнять стоя на четвереньках.

Силовые упражнения для укрепления мышц спины

Скручивания на верхний пресс

Лягте спиной на пол, руки положите вдоль тела, ноги согните в коленях, прижмите таз так, чтобы не было прогиба в спине или он был минимален. Поднимите плечи и голову, чтобы лопатки оторвались от пола. Задержитесь на 5-10 секунд, повторите 10 раз.

Скручивания на косые мышцы

Косые скручивания, как и все остальные упражнения на пресс, отлично укрепляют спину. Лягте спиной на пол, поднимите голову и перенесите плечи в сторону противоположного бедра, руками тянитесь вперёд. Задержитесь на 5 секунд. Повторите 10 раз, затем выполните такое же количество раз в другую сторону.

Подъем корпуса и ног

Лягте лицом вниз, руки вдоль тела. Напрягите ягодицы, поднимите голову и плечи как можно выше над полом, чтобы вы чувствовали себя над полом как супермен. Задержитесь на 5-10 секунд, повторите 10 раз.

Разноимённые подъёмы рук и ног

Техника аналогична предыдущему упражнению. В ней задействуются разноимённые пары рук и ног.

Лягте на пол лицом вниз, под лоб положите скрученное полотенце, руки вытяните над головой. Положите под таз и живот подушку. Сохраняя правое колено прямым, поднимите ногу на 3-5 см от пола и одновременно оторвите от пола левую руку. Задержитесь на 5 секунд. Сделайте другой ногой и рукой. Повторите 10 раз для каждой стороны.

Помимо этих советов, заведите несколько полезных привычек. Следите за осанкой и держите спину прямой. Если у вас сидячая работа, старайтесь чаще вставать и растягивать мышцы после длительного пребывания в одном положении, а также следить за правильной посадкой за столом. Эти привычки и упражнения для укрепления мышц спины помогут избежать проблем и исправить осанку.

Продольное и поперечное плоскостопие

ПЛОСКОСТОПИЕ — это деформация стопы, при которой происходит понижение (уплощение) ее свода.

В норме стопа имеет два свода – продольный (по внутреннему краю стопы) и поперечный (между основаниями пальцев). Оба свода стопы предназначены для удержания равновесия тела и предохранения организма от тряски при ходьбе.

Если нагрузка, действующая на стопу, уравновешивается крепкими связками и мышцами, в этом случае стопа функционирует нормально. В большинстве случаев плоскостопие возникает из-за слабости и переутомления мышц голени и стопы. Это может быть вызвано длительным стоянием или ходьбой, ожирением, тесной и не подходящей по размеру обувью.

Также плоскостопие способствует формированию неправильной осанки, однако возможен и обратный вариант, когда нарушение осанки, приводит к плоскостопию. Как результат – быстро устают ноги, в первую очередь страдают колени, из-за того, что они испытывают большую нагрузку. К тому же усиливается нагрузка и на позвоночник.

Классификация плоскостопия

• По локализации
• Поперечное
  Признаки: При поперечном плоскостопии передний отдел стопы расширяется. Опора производится на все головки плюсневых костей, а не на первую и пятую, как в норме. Резко увеличивается нагрузка на ранее не нагруженные 2-4 головки плюсневых костей, и уменьшается нагрузка на головку первой плюсневой кости. Также изменяется направление действия мышц, которые крепятся к большому (первому) пальцу стопы. Это вызывает отклонение большого пальца стопы кнутри. Головка первой плюсневой кости выступает кнаружи, а большой палец ложится на второй под разным углом. Такая деформация большого пальца стопы называется Hallux valgus (халюкс вальгус).
• Продольное
  При продольном плоскостопии происходит смещение костей стопы таким образом, что передняя часть стопы отклоняется кнаружи. Сухожилия малоберцовых мышц натягиваются, передняя большеберцовая мышца наоборот растягивается. Внешний вид стопы изменяется. Стопа становится удлиненной. Средняя ее часть расширена. Продольный свод опущен, вся стопа повернута кнутри. На внутреннем крае стопы через кожу видны очертания ладьевидной кости. Такое состояние стопы проявляется при походке, которая становится неуклюжей, с сильно разведенными в стороны носками. А также: происходит быстрая утомляемость ног, ноющие боли стоп и голени при ходьбе и стоянии, к вечеру может появляться отек стопы. Быстро изнашивается внутренняя сторона подошвы. Стопа становится шире. При резко выраженной деформации появляется постоянная боль в стопах, голенях, коленных суставах. Появляются боли в пояснице и мучительные головные боли. Снижается трудоспособность, непродолжительная ходьба затруднена. Появляются омозолелости кожи подошвы под головками плюсневых костей. Натяжение сухожилий разгибателей пальцев отклонение кнаружи большого пальца.
• Продольно-поперечное
• Плоско-вальгусные стопы
• Вальгусные стопы
• Функциональная недостаточность стоп
• По происхождению
• Врожденная плоская стопа: приблизительно в 3% случаев плоскостопия плоская стопа бывает врожденной. Установить раньше 5-6 лет нелегко;
• Травматическое: последствие перелома лодыжек, пяточной кости, предплюсневых костей;
• Паралитическое: следствие паралича подошвенных мышц стопы и мышц, начинающихся на голени;
• Рахитическое: вызвано нагрузкой тела на слабые кости стопы;
• Статическое: наиболее часто встречающееся плоскостопие. Возникает при слабости мышц голени и стопы, связочного аппарата и костей;
• Приобретенное: результат ношения неудобной обуви, сжимающей и стесняющей стопу, обуви на высоком каблуке.

Стадии плоскостопия

• Первая (начальная) стадия
  К вечеру ноги устают даже после обычной нагрузки. При нажатии на середину подошвы возникает боль. К утру, как правило, отеки проходят.
• Вторая стадия
  Плоскостопие напоминает о себе круглыми сутками невыносимыми болями в стопах и голенях. Длительные прогулки исключены. Походка становится тяжелой, нарушается осанка.
• Третья
  Хождение крайне затруднено, стопы сильно деформированы и напоминают привычные очертания только своим расположением. Появляются артрозы, артропатии, изменения позвоночника и другие осложнения. Больные нетрудоспособны.

Диагностика

• На первом этапе проводится осмотр специалистом, в данном случае врачом травматологом-ортопедом.
• Вторым этапом является аппаратная диагностика. Существуют различные методы диагностики плоскостопия. Широко распространенным методом является рентгенодиагностика. Для определения степени плоскостопия выполняют рентгенограммы обеих стоп в прямой и боковой проекциях с нагрузкой.

Лечение

Лечение плоскостопия направлено на устранение болевого синдрома, укрепление мышечно-связочного аппарата, улучшение трофики тканей и восстановление функции стоп. Своевременная диагностика гарантирует лучший результат в лечении, поэтому при обнаружении характерных признаков плоскостопия – рекомендуем не откладывать визит к врачу.

Функция продольных и круговых мышечных волокон в перистальтике пищевода, выведенная с помощью математического моделирования

World J Gastroenterol. 7 марта 2007 г .; 13 (9): 1335–1346.

Джеймс Дж. Брассер, факультет машиностроения, Государственный университет Пенсильвании, Юниверсити-Парк, штат Пенсильвания 16802, США

Марк А. Никосия, факультет машиностроения, Университет Уайденер, Честер, Пенсильвания 19013, США

Анупам Пал, департамент биологических наук и биоинженерии, Индийский технологический институт Канпур, UP, 208016, Индия

Ларри С. Миллер, Отделение гастроэнтерологии, Медицинский центр Университета Темпл, Филадельфия, Пенсильвания 19140, США

Для корреспонденции: Джеймсу Дж. Брассеру, доктору философии, профессору машиностроения, биоинженерии и математики, факультет машиностроения, 205 Reber Building, Государственный университет Пенсильвании, Юниверсити Парк, Пенсильвания 16802, США. ude.usp@ruessarb

Телефон: + 1-814-8653159 Факс: + 1-814-8658499

Получено 11 января 2007 г .; Пересмотрено 3 февраля 2007 г .; Принято 8 февраля 2007 г.

Abstract

Мы суммируем из предыдущих работ функции циркулярных и продольных мышц в перистальтическом болюсном транспорте пищевода, используя сочетание экспериментальных данных, законов сохранения механики и математического моделирования. В то время как тонус круговых мышц создает давление радиального закрытия, чтобы создать локальную перистальтическую волну закрытия, продольный мышечный тонус имеет две функции: одна физиологическая с механическими последствиями, а другая чисто механическая. Каждая из этих функций независимо снижает напряжение отдельных круговых мышечных волокон для поддержания замыкания в результате сокращения продольной мышцы, локально скоординированной с повышением тонуса круговой мышцы.Физиологическая функция выводится путем объединения основных законов механики с одновременными измерениями внутрипросветного давления с помощью манометрии и изменений площади поперечного сечения мышц с помощью внутрипросветного ультразвукового исследования, по которому можно точно получить локальное продольное укорочение (LLS). Чисто механическая функция LLS была обнаружена в результате математического моделирования перистальтического транспорта пищевода с осевым движением стенки, создаваемым LLS. Физиологически LLS концентрирует кольцевые мышечные волокна там, где давление смыкания наиболее высокое.Однако механическая функция LLS заключается в снижении уровня давления, необходимого для поддержания закрытия. Комбинированные физиологические и механические последствия LLS заключаются в снижении напряжения и мощности круговых мышечных волокон на 1/10 того, что требуется для перистальтики без продольного мышечного слоя, огромное преимущество, которое может объяснить существование продольных мышечных волокон в кишка. Мы также рассматриваем понимание роли продольных мышц в опорожнении пищевода, рефлюксе и патологии.

Ключевые слова: Пищевод, Продольная мышца, Круговая мышца, Продольное укорочение, Перистальтика

ВВЕДЕНИЕ

На рисунке схематически изображено поперечное сечение пищевода. Собственная мышечная оболочка состоит из слоя выровненных по кругу мышечных волокон внутри и слоя продольно выровненных мышечных волокон без окружающих слизистых слоев слабо связанных тканей. Мышечная масса кругового и продольного мышечных слоев примерно одинакова.В состоянии покоя средняя по окружности толщина мышечной ткани, измеренная различными исследователями, составляет 1,1–1,4 мм в теле пищевода и 1,9–2,4 мм в брюшном пищеводе вблизи соединения с кардией желудка [1–6].

Схема поперечного сечения пищевода, показывающая первичные слои пищевода.

Функция кругового мышечного слоя собственной мышечной ткани пищевода очевидна. Перистальтика пищевода (а также сегментарное сокращение кишечника) требует закрытия просвета против сил сопротивления внутри вязкого болюса, что требует наличия окружных или «кольцевых» напряжений для создания приложенного давления на уровне, достаточном для сжатия просвета [7 ].«Перистальтика» подразумевает, что сокращение круговой мышцы распространяется как волна вдоль просвета пищевода, создавая бегущую волну сокращения и движущуюся точку закрытия просвета, которая заставляет болюсную жидкость двигаться вперед и, в конечном итоге, в желудок [7,8]. Как показано на рисунке, перистальтика создает давление жидкости на поверхности слизистой оболочки, равное давлению закрытия от напряжения кольца круговой мышцы. Аналогичный график можно построить для напряжения сдвига при трении просвета [8]. Внутри болюса давление жидкости должно обычно уменьшаться в направлении движения жидкости, чтобы заставить жидкость двигаться вперед против сил сопротивления трения в этом потоке с преобладанием трения.Осевой градиент давления очень мал в растянутой части болюса, но становится очень чувствительным к радиусу просвета, когда слой жидкости истончается [7]. Вблизи движущейся точки закрытия давление жидкости повышается в ответ как на радиальную закрывающую силу, так и на фрикционные напряжения, связанные с вытеснением жидкости из точки закрытия [7,8]. Проксимальнее хвоста болюса (рисунок) круговая мышца сдавливает слизистые оболочки, которые прижимаются к тонкому слою остаточной жидкости, которая смазывает поверхность раздела между слизистой оболочкой и поверхностью манометрического катетера (и, при отсутствии катетера, заполняет карманы). внутри складок слизистой).Над хвостом давление повышается в прямом ответе на тонический компонент кольцевого напряжения в круговом мышечном слое [9].

Замороженное изображение времени перистальтического транспорта жидкого болюса через пищевод с соответствующими пространственными вариациями внутрипросветного давления. A: рентгеноскопическое изображение и распределение давления (относительно атмосферного) одновременно с интерполированными данными манометрии высокого разрешения; B: Форма болюса и наложенное распределение давления из компьютерного моделирования математической модели.

Однако масса собственной мышечной ткани пищевода равномерно распределяется между кольцевыми и продольными мышечными волокнами [1,2]. Какова же тогда роль продольной мышцы в пищеводе и почему она там? Это вопрос, на который мы, по крайней мере частично, обращаемся в этом обобщающем резюме текущего понимания.

Рассмотрим на рисунке классические данные Доддса и др. [10], в которых четыре металлических маркера были вшиты в стенку нижней части пищевода кошек и отслеживались рентгенологически во время глотания.Они обнаружили, что вскоре после начала глотания все маркеры, кроме маркера на пищеводе, смещались вместе орально, что указывает на продольное укорочение верхнего отдела пищевода. Поскольку только продольно выровненные мышечные волокна могут генерировать активное напряжение, необходимое для укорочения верхнего отдела пищевода, мы заключаем, что продольные мышцы верхнего отдела пищевода сокращались локально в течение начального периода после глотания. Когда болюсный хвост проходил через маркер стенки в нижнем отделе пищевода, маркер перемещался внутрь, и относительное расстояние между парами маркеров, окружающих хвост, сокращалось, что означает локальное укорочение продольных мышечных волокон.Процесс продолжался по мере того, как болюсный хвост продвигался дистально, пока он не приблизился к пищеводному отверстию, после чего маркер пищеводного отверстия был потянут орально, образовалась ампула [11] и началось опорожнение пищевода. Тем не менее, относительное расстояние между соседними маркерами, окружающими хвост болюса, уменьшалось, поскольку внутренний нижний сфинктер втягивался в грудную полость, а затем возвращался в исходное положение после завершения опорожнения.

Классический эксперимент Доддса и др. [10], в котором движение четырех материальных точек в мышечной стенке пищевода кошек регистрировалось с течением времени одновременно с болюсной транспортировкой с помощью рентгеноскопии.

Основные особенности движений маркеров, наблюдаемых в пищеводе кошек Доддсом и др. [10], также более грубо наблюдались в различных исследованиях пищевода человека, где металлические зажимы диаметром 11 мм были прикреплены к поверхности слизистой оболочки и наблюдались флюороскопически во время глотания жидкости. [12-15]. Pouderoux et al [14], в частности, используя три зажима в дистальном отделе пищевода, наблюдали начальное растяжение с последующим укорочением во время транспортировки болюса, что согласуется с рисунком.

Здесь мы рассматриваем вопросы: (1) как продольная мышца сокращается локально в пищеводе человека во время перистальтики, (2) это сокращение каким-либо образом координируется с перистальтическим сокращением круговой мышцы, (3) почему сокращается продольная мышца во время перистальтики пищевода, и (4) есть ли преимущества для продольного сокращения мышц, которые имеют достаточное значение для объяснения существования продольного мышечного слоя, составляющего почти половину общей мышечной массы? Чтобы ответить на эти вопросы, мы объединяем литературу с двумя исследованиями, в которых применяются основные законы механики, эндолюминальный ультразвук и математическая модель для анализа локального сокращения продольной мышцы пищевода во время перистальтического транспорта.Мы следуем обзором других исследований, относящихся к функции продольных мышц пищевода, и завершаем кратким обсуждением и предположениями по крайней мере об одной причине, по которой эволюция создала кишечник с продольным мышечным слоем, столь же массивным, как слой круговых мышц, который явно лежит в основе функции кишечника .

МЕТОДЫ КОЛИЧЕСТВЕННОЙ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОДОЛЬНЫХ И ЦИРКУЛЯРНЫХ СОКРАЩЕНИЙ МЫШЕЧНИКОВ СОВРЕМЕННО

Применение манометрии для измерения тонуса круговых мышц

Круговое «кольцевое» напряжение в стенке пищевода представляет собой сумму неврологически индуцированного активного стресса (или «мышечного тонуса») в круговой мышце. , пассивная эластичность, возникающая исключительно из-за растяжения мышц, и вклад, возникающий из-за внешнего давления на поверхности мышц.Изменения в кольцевом напряжении напрямую отражаются в изменениях внутрипросветного давления «закрытия», так что манометрическое измерение внутрипросветного давления может быть использовано при изучении механики и физиологии тонуса круговых мышц. Это особенно актуально в районе хвоста болюса, где пассивные вклады незначительны, а давление напрямую отражает активную составляющую напряжения [9].

Взаимосвязь между внутрипросветным давлением и кольцевым напряжением определяется балансом сил по закону Ньютона на стенке пищевода, как показано на рисунке.Ниже приводится точное выражение цилиндрического пищевода с кольцевым напряжением полностью в пределах собственной мышцы (рис.)

Схема баланса сил через осевой сегмент собственной мышечной мышцы стенки пищевода, показывающая взаимосвязь между давлением закрытия (P _{закрытие} ) и среднее кольцевое напряжение (обруч S ) в круговом и продольном мышечных слоях.

Math

P _{закрытие} — давление на границе раздела слизистая и жидкость, необходимое для поддержания закрытия, а обруч S — общее среднее кольцевое напряжение (сила на единицу площади мышцы) в мышечных слоях (muscularis propria), T _мышца — общая толщина мышечных слоев, R _circ — радиус внутренней поверхности круговой мышцы, а P _thorax — давление в грудной полости вне просвета пищевода.Уравнение (1) является хорошим приближением для реального нецилиндрического пищевода, когда напряжение и толщина интерпретируются как средние по толщине и окружности мышечного слоя и, следовательно, зависят только от осевого расстояния x вдоль просвета (рисунок). (Обратите внимание, что «закон Лапласа» выводится из уравнения (1), предполагая, что T _мышцы намного меньше, чем R _вокруг . Однако этого никогда не бывает в сокращенном сегменте кишечника [16]).

Уравнение (1) показывает, что относительное внутрипросветное давление (закрытие P — P _{грудная клетка} ) увеличивается прямо пропорционально кольцевому напряжению (обруч S ) в полностью сокращенных областях, так что внутренний круговой радиус мышцы R _circ является фиксированным до такой степени, что толщина мышцы (T _muscle ) не изменяется при изменении напряжения в кольце.Таким образом, экспериментально мы интерпретируем изменения давления, измеренные манометром, как показывающие изменения тонуса круговых мышц. Как будет обсуждаться ниже, эти измерения были выполнены вместе с количественной оценкой локального укорочения продольных мышечных волокон с учетом предположения о фиксированной толщине мышц во время сокращения сегментов пищевода.

Применение внутрипросветного ультразвука для измерения местного продольного укорочения мышц

В то время как внутрипросветное давление отвечает на тонус круговых мышц из-за баланса сил, включающего кольцевое напряжение и внутрипросветное давление, нет соответствующего баланса между продольным напряжением и внутрипросветным давлением в трубчатом пищеводе.Таким образом, манометрия не дает прямой информации о продольных мышцах. Единственный способ напрямую измерить продольное мышечное напряжение — это имплантация тензодатчиков в мышечную стенку. Это было сделано на животной модели [17], но не на людях. У людей единственный доступный в настоящее время подход к измерению продольного сокращения мышц является косвенным, путем измерения относительных изменений в продольном смещении стенки, как показано на рисунке. Поскольку мышца может сокращаться только в ответ на неврологическую стимуляцию мышечного тонуса, сокращение локализованного осевого сегмента предполагает один из двух возможных сценариев.В ранее нестимулированном пищеводе локальное продольное укорочение подразумевает локальное увеличение активного напряжения (тонуса) в продольных мышечных волокнах в укороченном сегменте. В пищеводе с продольной стимуляцией локальное укорочение одного осевого сегмента вызывает растяжение соседних сегментов; Таким образом, укорочение ранее растянутых сегментов может возникнуть в результате расслабления ранее сокращенного соседнего сегмента. Таким образом, местное продольное укорочение может косвенно использоваться для обозначения продольного сокращения мышц, когда история продольного укорочения понятна.Для оценки продольных мышечных напряжений потребуется более сложная интеграция измерения с законами механики и моделирования [9], чем это возможно с помощью простого баланса сил, который дает уравнение (1).

В ряде исследований для измерения продольного укорочения сегментов пищевода у людей на поверхность эпителия накладывали металлические зажимы и измеряли их осевые движения рентгенологически [12-15]. Несмотря на то, что все эти исследования имеют более низкое пространственное разрешение и содержат меньше деталей, чем исследование Доддса и др. [10] на кошке (рисунок), результаты согласуются.Технические трудности и недостаток комфорта при эндоскопической установке зажимов ограничили возможность применения 1-3 зажимов. Кроме того, зажимы имеют большие размеры (11 мм), а относительное изменение длины между двумя зажимами, обычно расположенными на расстоянии 3-5 см, является средним значением по расстоянию между зажимами и, как было показано, значительно недооценивает более локализованное продольное укорочение [1 ]. Наконец, поскольку зажимы отмечают движение поверхности слизистой оболочки, которая перемещается относительно мышечной, существует неотъемлемая неопределенность в интерпретации относительного движения зажима как предполагаемого укорачивания мышц.

Практических ограничений клипс можно избежать, объединив основной закон механики с измерением поперечного сечения мышцы с внутрипросветной ультразвуковой визуализацией поперечного сечения мышцы пищевода. Принцип показан на рисунке. Представьте себе тонкий срез собственной мышечной мышцы в некотором осевом месте, x, в состоянии покоя (обозначен *), и тот же самый срез, содержащий ту же мышечную массу в более позднее время, например, во время прохождения волны сокращения (нет *).Мышца — это смесь жидкого и твердого материала в составе смеси мышечных волокон, коллагена и т. Д., Которые несжимаемы, а это означает, что плотность (масса на единицу объема) всегда одинакова. Таким образом, поскольку масса среза на рисунке одинакова до и после сжатия, то же самое и с объемом (объем = масса / плотность). Объем среза — это площадь поперечного сечения, умноженная на его толщину, так что L * A * = LA. Относительное укорочение среза составляет L / L *, что, следовательно, определяется следующим образом:

Применение принципа сохранения массы для количественной оценки локального продольного укорочения по измерению изменения площади поперечного сечения по внутрипросветным ультразвуковым изображениям, что приводит к L / L * = 1 / (А / А *).

Math

Уменьшение параметра продольного укорочения L / L ^* или, что эквивалентно, увеличение A / A ^* , количественно определяют продольное укорочение мышцы, локализованное в осевом положении измерения.

Для количественной оценки локального продольного укорочения (LLS) измеряют площади поперечного сечения мышечного слоя в расслабленном состоянии (A ^* ) и во время сокращения (A) с помощью внутрипросветного ультразвука (EUS) и методов анализа изображений. Никосия и др. [1], используя данные Миллера и др. [4], и Дай и др. [2] использовали специальную сборку, которая объединяла высокочастотный ультразвук с перфузионной манометрией для получения изображений поперечного сечения сегмента пищевода одновременно с внутрипросветное давление.Использовался ультразвуковой преобразователь с частотой 20 МГц, помещенный в катетер по французскому методу 6, вращающийся с частотой 15–30 Гц для получения изображения поперечного сечения пищевода на 360 градусов с толщиной осевого среза 0,1 мм и типичной глубиной проникновения 2 см. Изображения были записаны на видеокассету Super VHS со скоростью 30 кадров / с. Для количественной оценки внутрипросветного давления в том же месте к катетеру EUS приклеили второй катетер для французской ангиографии 3 и сделали небольшое боковое отверстие на том же уровне, что и ультразвуковой датчик для перфузионной манометрии.Два набора данных были синхронизированы с точностью до одного видеокадра при записи на рабочую станцию ​​Kay Elemetrics для глотания. Видеоизображения оцифровывались со скоростью 30 кадров / с в однобайтовом несжатом формате tiff, а давление оцифровывалось с частотой 250 Гц.

Следует отметить, что с помощью EUS измеряется местное продольное укорочение в фиксированном осевом направлении, аналогично измерению давления с помощью манометрии. На рисунке показано, что мышечный материал перемещается в осевом направлении относительно точки измерения, связанной с продольным укорочением в осевом сегменте, окружающем точку измерения.

Рисунок представляет собой пример поперечного сечения пищевода, как видно из EUS (A) в состоянии покоя, (B), когда головка болюса проходит через датчик EUS, и (C), когда пиковое внутрипросветное давление проходит через датчик. [исх. 1]. Черный кружок с белым контуром в центре каждого изображения — датчик EUS. На каждом изображении были очерчены внутренняя граница круговой мышцы и внешняя граница продольной мышцы, а координаты были получены с использованием специально разработанного программного обеспечения для обнаружения кромок с графическим пользовательским интерфейсом для интерактивного полуавтоматического обнаружения кромок [1].Помимо выделения границ мышц, была проведена количественная оценка белой полосы, которая идентифицирует соединительную ткань на границе между двумя мышечными слоями. (Поскольку граница между круговым и продольным слоями мышц была, как правило, менее заметна, чем внутренняя и внешняя границы мышечной оболочки, точность оцифрованных координат слоя соединительной ткани была соответственно менее точной).

Пример использования EUS с анализом изображения для определения площади поперечного сечения собственной мышечной мышцы (A) в состоянии покоя (*), (B) с растяжением на головке болюса и (C) при пиковом сократительном давлении .

На каждом изображении черная область в форме пирога, обращенная наружу от катетера к нижней части каждого изображения, создается в результате воздействия манометрического катетера на акустическую волну. Чтобы объективно определить края мышц через эту черную область, недостающие данные были оценены с использованием интерполяции кубическим сплайном из частей обнаруженных ребер на каждой стороне отсутствующего сегмента (рисунок). Края всегда накладывались на изображение, и пользователь корректировал сегменты, неправильно извлеченные автоматизированной системой анализа изображений.Следовательно, человеческое время, необходимое для сегментации сотен необходимых изображений, было очень большим, что ограничивало количество изображений, которые можно было оценить количественно. В конце концов, Никосия и др. [1] сегментировали и количественно оценили несколько сотен изображений по всей последовательности глотания с четырьмя нормальными субъектами.

Из оцифрованных данных координат трех краев каждого изображения были количественно определены площади поперечного сечения общей площади мышц, а также отдельные круглые и продольные области мышц.Учитывая трудности с точной оценкой соединительной ткани на многих изображениях, точность количественной оценки для отдельных продольных и круговых мышечных областей была ниже, чем точность всей мышечной области. Однако количественная оценка общей площади мышц и, следовательно, параметров укорочения LLS A / A ^* и L / L ^* с помощью уравнения (2) представляется достаточно точной. Кроме того, только этот подход позволяет проводить прямую количественную оценку местного продольного укорочения слоев мышц пищевода.

Применение математического моделирования для оценки давления закрытия

На рисунке показаны интерполированные данные манометрии с высоким разрешением, нанесенные в осевом направлении вдоль просвета во время перистальтического переноса. Неудивительно, что давление наиболее высокое в зоне полной окклюзии, проксимальнее хвостовой части болюса. В действительности измеренное давление находится в тонкой жидкой пленке между манометрическим катетером и слизистой оболочкой. Уравнение (1) показывает взаимосвязь между давлением жидкости, мышечным напряжением и геометрией.Таким образом, напряжение, необходимое мышцам для закрытия просвета над хвостовой частью болюса, представляет собой давление внутри болюсной жидкости в закрытом просвете. Это давление жидкости определяется деталями движения болюсной жидкости в ответ на движение поверхности слизистой оболочки, которая, в свою очередь, перемещает болюсную жидкость и создает давление и сопротивление силам трения на границе жидкость-эпителий. Движение поверхности слизистой оболочки возникает при круговом сокращении мышц, перемещающих поверхность слизистой оболочки в радиальном направлении (поперек просвета), и при сокращении продольных мышц, перемещающих поверхность в осевом направлении (вдоль просвета).

Мы задаем следующие функционально важные вопросы: если продольная мышца сокращается локально, каким-то образом скоординированная с круговым сокращением мышц во время перистальтики, влияет ли результирующее движение поверхности слизистой оболочки каким-либо образом на силу давления, которая поддерживает закрытие просвета (закрытие P в уравнении 1)? Если да, то является ли изменение полезным или вредным для эффективности перистальтики? На эти вопросы нельзя ответить экспериментально, потому что было бы необходимо повторить эксперимент с круговым сокращением мышц точно так же, как во всех экспериментах, но со степенью подавления продольного сокращения мышц без изменения физиологии круговых мышц.Однако основанная на физике математическая модель перистальтического переноса жидкости может применяться для заполнения определенных пробелов между экспериментально измеряемыми данными и решения вопросов, недоступных для эксперимента. (Под «основанным на физике» мы имеем в виду моделирование, основанное непосредственно на законах физики, которые в математической форме являются предсказательными.) Поэтому, чтобы ответить на поставленные выше вопросы, мы интегрируем математическую модель движения болюсной жидкости с данными изображения и давления пищеводного болюса. транспорт. В этом разделе мы опишем эту модель в общих чертах без математических уравнений.Математические детали можно найти в Pal & Brasseur [18] и Li & Brasseur [8].

На рисунке показан прогноз внутрипросветного давления для транспортировки болюса с формой болюса, характерной для перистальтики пищевода. Смоделированная геометрия болюса является идеализированной версией физиологической формы болюса (рисунок), чтобы уловить основные элементы транспорта болюса пищевода, необходимые для исследования. Этими важными элементами являются: (1) Точное математическое представление второго закона механики Ньютона, применяемого к движению жидкого болюса, внутриболусному давлению и напряжению трения внутри болюса, вызванному движением границы просвета, окружающей болюсную жидкость.Основное обсуждение этих физических эффектов при болюсном транспорте пищевода дано в [7]; (2) Определение формы болюса «капля слезы» при заданной скорости перистальтической волны, которая является репрезентативной для фактического болюса во время перистальтики. Как обсуждали Li & Brasseur [8], около хвоста болюса существует связь между формой болюса и давлением, которая, через уравнение (1), отражает способ увеличения кругового мышечного напряжения до пика проксимальнее хвоста болюса. [9]. Основная природа перистальтического сжатия мышц дает болюс в форме капли, как показано на рентгеноскопическом изображении транспорта болюса (например.g., рисунок) и как смоделировано на рисунке; (3) Диаметр смоделированного просвета пищевода в полностью сокращенной области проксимальнее болюсного хвоста является прямым отражением жидкого слоя, который покрывает манометрический катетер, как показано на рисунке, или смазывает складки слизистой оболочки во время транспортировки. В модели этот диаметр окклюзии представляет собой «эффективный» слой смазки, который для данной скорости перистальтических волн отражает максимальное сжатие круговой мышцы [7]. Пиковое давление сжатия мышц регулируется в соответствии с экспериментом путем регулировки этого диаметра окклюзии; (4) Для целей данного исследования наиболее важным преимуществом математической модели является возможность полностью задавать продольные движения поверхности просвета.Мы делаем это в соответствии с измеренным локальным укорочением продольной мышцы и измеренной координацией с круговым сокращением мышц. Тем не менее, мы исследуем последствия местного продольного укорочения (LLS) с нашей уникальной способностью с помощью модели систематически изменять вклад LLS в сократительное давление, от отсутствия вклада в измеряемый физиологический вклад, а также систематически исследовать последствия. выравнивания и несоответствия между продольным и круговым сокращением мышц.Благодаря этому уникальному свойству математической модели мы можем объяснить механическую функцию продольной мышцы, которую трудно объяснить только с помощью эксперимента.

На рисунке показаны основные элементы и параметры математической модели. Геометрия пищевода упрощена до прямой осесимметричной деформируемой трубки, по которой болюс фиксированной формы перемещается со скоростью волны c. Отклонения от осесимметрии не важны для интересующих нас эффектов продольной функции мышц.Объем болюса, длина болюса λ и радиус H указаны в соответствии с рентгеноскопическим изображением транспорта болюса пищевода. Как обсуждалось выше, толщина смазки Ε указывается в соответствии с манометрическим измерением пикового давления закрытия, P _amp (рисунок).

Схема основных элементов математической модели. A: Форма болюса с геометрическими параметрами. H — радиус головки болюса, λ — длина болюса, ε — толщина смазочного слоя в зоне сжатия, c — скорость перистальтической волны; B: Определение скорости поверхности слизистой оболочки в модели.Ub и Vb — соответственно осевая и радиальная составляющие поверхностной скорости материального элемента поверхности слизистой оболочки.

Чтобы изучить влияние местного продольного укорочения на давление закрытия, пространственно-временные движения поверхности слизистой оболочки явно указаны в расчетах модели, чтобы они согласовывались с (1) отсутствием продольного укорочения, (2) EUS и зажимом измерения LLS и (3) систематические вариации уровня LLS между отсутствием укорочения и измеренными уровнями укорочения.Кроме того, мы систематически меняем степень координации между локальным сокращением круговых мышц и LLS. Как показано на рисунке, в модели мы в конечном итоге указываем осевую (U _b ) и радиальную (V _b ) скорости каждой точки поверхности по осевой координате (x) и времени ( t ). Стандартная модель болюсного транспорта пищевода не включает продольное укорочение, поэтому в модели отсутствует осевое движение (U _b = 0).

При продольном укорочении осевая скорость становится ненулевой в соответствии как с формой распространяющегося болюса, так и с измеренным LLS, согласующимся с результатами EUS Никосии и др. [1] и маркерными исследованиями Доддса и др. [10] , Поудеру и др. [14].и Ши и др. [15]. Это будет обсуждаться в следующем разделе.

АНАЛИЗ ЭНДОЛЮМИНАЛЬНОГО УЛЬТРАЗВУКА С ИССЛЕДОВАНИЯМИ МАРКЕРОВ

На рисунке показан важный результат анализа EUS Никосии и др. [1]. Используя сохранение мышечной массы, уравнение (2), параметр LLS A / A * отображается в зависимости от времени вместе с внутрипросветным давлением во время транспортировки 10 мл жидких болюсов через середину пищевода (рисунок). Увеличение A / A ^* влечет за собой уменьшение L / L ^* , локальное укорочение сегмента пищевода на в аксиальном расположении ультразвукового датчика.Из уравнения (1) и анализа, проведенного в [9], мы можем интерпретировать изменение внутрипросветного давления закрытия как близкое приближение к изменению напряжения или тонуса кольца круговой мышцы. На рисунке нанесены средняя толщина мышцы, T _{, мышца} , и радиус просвета круговой мышцы, R _{, около} , на той же временной оси, что и на рисунке. Средние по ансамблю были выполнены для четырех нормальных субъектов с привязкой ко времени в виде пика в A / A ^* или максимального LLS.

Первичный результат Никосии и др. [1]. В (A) график, обратный локальному продольному укорочению (A / A * = 1 / (L / L *), см. Уравнение 2), показан вместе с давлением замыкания круговой мышцы (см. Уравнение 1), а в (B) — эффективная толщина собственно мышечной мышцы отображается вместе с эффективным радиусом просвета. Все переменные нанесены на график во время прохождения перистальтической волны с транспортировкой 10 мл жидкого болюса в средней части пищевода. Были получены средние значения по четырем нормальным испытуемым относительно пика LLS.

Результат Никосии и др. [1] (рисунок) важен по нескольким причинам. Это говорит нам о том, что во время перистальтического переноса болюса через середину пищевода продольная мышца сокращается и укорачивается очень локализованным образом, что тесно координируется с сокращением круговой мышцы. При фиксированном осевом расположении внутри пищевода продольное сокращение мышц предшествует сокращению круговых мышц, но продольные мышцы максимально укорачиваются, что совпадает с максимальным сокращением круговых мышц.Затем продольная мышца расслабляется, но медленнее, чем круговая. Результат Nicosia et al [1] в средней части пищевода был недавно воспроизведен Mittal et al [19] на 5 и 10 см выше LES. Мы можем связать этот результат с исследованиями маркеров на кошке, проведенными Dodds et al [10] на рисунке, где время максимального укорачивания трех отмеченных сегментов всегда происходило, когда хвостик болюса находился между маркерами. В сочетании с более точным результатом, показанным на рисунке, мы заключаем, что перистальтика пищевода может быть описана как перекрывающиеся перистальтические волны кругового и продольного сокращения мышц, которые пространственно выровнены, так что пики в продольном и круговом сокращении мышц возникают почти вместе, когда две волны распространяются одновременно вдоль. просвет пищевода.Исследование in vivo на модели , проведенное Nicosia & Brasseur [9], показало, что пространственное распределение давления вокруг хвоста болюса на рисунке является хорошим приближением кольцевого напряжения. Если бы можно было изобразить локальное напряжение в продольной мышце на том же графике, рисунок предполагает, что локальное распределение продольного напряжения достигло бы пика в том же месте, что и напряжение кольца и давление на рисунке, но было бы шире — LLS охватывала бы круговое сокращение мышц как перистальтические волны распространяются по телу пищевода.

Рисунок показывает, что по мере того, как болюс расширяет пищевод, происходит истончение мышечной ткани без изменения площади поперечного сечения мышцы и, следовательно, без LLS. Начало LLS совпадает с переходом от истончения к утолщению мышечного слоя, в то время как начало кругового сокращения мышц совпадает с переходом от расширяющегося просвета к закрытию. Когда просвет полностью закрыт, изменение толщины мышцы подразумевает изменение площади мышцы, однако истинным маркером LLS является относительное изменение площади поперечного сечения мышцы, а не толщины.

Функция продольной мышцы с опорожнением пищевода

Обратите внимание на рисунок, что дистальный сегмент пищевода кошки сначала удлиняется, а затем укорачивается в продольном направлении по мере приближения болюсного хвоста (только дистальнее точки пикового кругового / продольного сокращения мышцы). Это начальное удлинение также было измерено с помощью зажимов в дистальном отделе пищевода человека [14,15], но не наблюдается ни в данных рисунка из середины пищевода (ни в [19]). Первоначальное удлинение, по-видимому, является результатом натяжения дистального отдела пищевода сверху против первоначально неподвижного LES, пока болюсный хвост не войдет в середину пищевода (рисунок) и не образует ампулу, предшествующую открытию пищеводного отверстия и опорожнению пищевода [11].Ghosh et al [20] использовали комбинацию одновременных данных манометрии / рентгеноскопии и математического моделирования процесса открытия пищеводного отверстия диафрагмы и опорожнения пищевода, чтобы показать, что круговая мышца дистального отдела пищевода подвергается быстрому повышению тонуса, что приводит к быстрому повышению внутриболевого давления, чтобы заставить открыть расслабленный сегмент сфинктера, а затем поддерживать высокое давление, пока болюсная жидкость направляется через перерыв в желудок.

Ghosh et al [20] утверждали, что продольное укорочение играет роль в этом процессе, вытягивая внутренний компонент гладкомышечного сфинктера или по поверхности формирующейся ампулы, как предполагают данные Dodds et al [10] в Фигура .Поскольку гладкие мышцы сфинктера предназначены для поддержания тонуса в сокращенном состоянии покоя, они хорошо подходят для создания устойчивого тонуса над ампулой, если это необходимо во время опорожнения пищевода. Таким образом, гипотеза состоит в том, что активное подавление тонуса LES прекращается не тогда, когда LES возвращается в состояние покоя после опорожнения пищевода, а, скорее, до начала опорожнения, когда LES вытягивается или помещается на поверхность ампулы за счет сокращения продольной мышцы в тело пищевода.Таким образом, LES способствует открытию пищеводного отверстия диафрагмы за счет увеличения внутриболусного давления во время формирования ампулы и транссфинктерному потоку за счет поддержания высокого ампульного давления. Отсюда следует, что иммобилизация LES с помощью фундопликации может объяснить недостаточное генерирование мышечного тонуса, необходимого для открытия перерыва и запуска опорожнения пищевода, и, следовательно, для полного опорожнения пищевода с помощью одной перистальтической волны, как это постоянно наблюдалось.

Теперь возникает вопрос механики: как получается, что LES не растягивается или не растягивается до тех пор, пока перистальтические круговые / продольные мышечные волны не войдут в дистальный отдел пищевода? Почему LES изначально остается в исходном положении? Второй закон Ньютона гласит, что LES перемещается или перемещается только в том случае, если на сфинктерный сегмент пищевода действует некоторая сила, которая уравновешивает каудальную силу.По-видимому, до тех пор, пока болюсный хвост не перейдет в самый дистальный отдел пищевода, тяга тела пищевода вверх на сфинктерном сегменте недостаточна для преодоления каудального натяжения диафрагмально-пищеводных связок. Однако, когда перистальтическая волна входит в нижнюю часть пищевода, баланс сил на сегменте сфинктера должен измениться. Учитывая, что диафрагмально-пищеводные связки являются чисто эластичными элементами и, следовательно, не могут генерировать тонус, должно быть так, что общая восходящая сила, создаваемая продольной мышцей, должна увеличиваться по мере приближения перистальтической круговой / продольной волны к пищеводному отверстию и образования ампулы.Этот вывод подтверждается Dai et al [2], которые измерили A / A ^* при пиковом внутрипросветном давлении на разных расстояниях от LES во время проглатывания болюсов объемом 5 мл. Их результат показан на рисунке; уровень местного продольного укорочения увеличивается по мере того, как перистальтическая волна проходит в нижнюю часть пищевода, что свидетельствует о соответствующем увеличении или продольном напряжении желудочно-пищеводного сегмента. Таким образом, продольные мышцы, по-видимому, играют важную функциональную роль в процессе открытия пищеводного отверстия диафрагмы и опорожнения пищевода.

По данным Dai et al [2], локальное продольное укорочение при пиковом внутрипросветном давлении во время глотания болюса 5 мл воды в различных местах над верхним краем зоны высокого давления нижнего сфинктера пищевода. В среднем 20 нормальных субъектов.

Однако есть еще одна, более важная роль одновременных волн локального продольного укорочения и кругового перистальтического сокращения мышц, которую мы опишем далее.

ОБЪЯСНЕНИЕ ДЛЯ ЛОКАЛЬНОГО ДЛИННО-ДИНАЛЬНОГО УКОРОЧЕНИЯ: ПРИМЕНЕНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ И МЕХАНИКИ

Как обсуждалось выше в контексте уравнения (1), давление, необходимое для поддержания закрытия проксимальнее хвоста болюса, создается за счет объединения кольцевых мышечных обручей. напряжение по толщине мышцы, которое представляет собой сумму сил отдельных кольцевых мышечных волокон в поперечном сечении, показанном на рисунке.Отсюда следует, что если продольный сегмент пищевода укорачивается, круговые мышечные волокна будут сжаты в более узком продольном сегменте, и количество волокон, которые вносят вклад в кольцевое напряжение в этом суженном сегменте, увеличивается. Следовательно, общая сила, доступная для поддержания закрытия, больше для того же самого усилия на отдельные волокна из-за увеличения количества волокон в узком сегменте. И наоборот, для данной общей закрывающей силы, необходимой для поддержания закрытия фиксированного продольного сегмента, локальное продольное укорочение уменьшит силу, приходящуюся на круговое мышечное волокно, за счет увеличения количества круговых мышечных волокон, задействованных для создания данной закрывающей силы.

Механические и физиологические последствия местного продольного укорочения

На рисунке показано максимальное местное продольное укорочение L / L ^* = 1 / (A / A ^* ) ≈ 1/3. Это означает, что в три раза больше круговых мышечных волокон, доступных для создания давления закрытия после LLS, что снижает силу, требуемую каждым волокном, на 1/3. Это значительная экономия силы и, соответственно, энергии, необходимой для воздействия на перистальтику пищевода. Это увеличение продольной плотности мышечных волокон может быть описано как «физиологическое» объяснение существования продольного мышечного слоя [1].

Другой способ привести тот же аргумент — использовать баланс сил, уравнение (1) и рисунок. Выше хвоста болюса радиус R _около остается фиксированным. До сих пор мы сосредоточились на взаимосвязи между напряжением обруча (S _обруч ) и давлением закрытия (P _{закрытие} ) в уравнении 1. Однако локальное продольное укорочение увеличивает площадь поперечного сечения мышцы A ≈ (2πR _около ) T _мышца , так что увеличение площади в три раза (рисунок) с фиксированным R _circ также увеличивает толщину примерно в три раза.Таким образом, для того же давления закрытия, P _{закрытия} , кольцевое напряжение и, следовательно, средняя сила волокна может уменьшиться, по меньшей мере, в три раза.

Однако уравнение (1) также порождает следующий вопрос: одинаково ли давление закрытия P _{закрытия} с локальным продольным укорачиванием и без него? То есть, если бы эволюция не создала продольный мышечный слой, было бы давление, необходимое для поддержания замыкания (левая часть уравнения 1), таким же? Причина, по которой давление закрытия может быть другим, заключается в том, что бегущая волна LLS заставляет поверхность слизистой оболочки перемещаться в осевом направлении (рисунок).По мере приближения хвостовой части болюса к материальной точке на поверхности слизистой оболочки материальная точка перемещается или перемещается; затем, когда хвост проходит эту материальную точку, он меняет направление и движется каудально. Поскольку над хвостом имеется тонкая пленка жидкости, давление в области хвоста очень чувствительно к геометрии хвоста [8], так что осевые движения поверхности слизистой оболочки вблизи хвоста могут повлиять на давление жидкости и фрикционные напряжения там. Например, может случиться так, что давление около хвоста, необходимое для поддержания закрытия, выше в результате осевых движений, связанных с LLS, чем без него, и в этом случае усиление силы мышечных волокон от сжатия мышечных волокон за счет физиологическая стимуляция продольной мышцы будет компенсироваться увеличением давления закрытия.Итак, ответ на вопрос важен для роли продольной мышцы в перистальтике пищевода. Однако на эти вопросы невозможно ответить с помощью эксперимента in vivo , поэтому мы используем возможности математического моделирования для расширения измеряемых данных in vivo до данных, недоступных для физиологического эксперимента.

Механические последствия местного продольного укорочения

Базовая математическая модель [18], на основе которой можно предсказать давление закрытия, была описана в разделе «МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ» выше, а основные параметры движения болюса показаны на рисунке.Однако осевые движения поверхности просвета в модели были описаны только в общих чертах, в отсутствие данных о локальном продольном укорочении из рисунка. Эти данные использовались для определения и параметризации граничных осевых и лучевых скоростей U _b и V _b всех материальных точек на моделируемой поверхности слизистой оболочки. LLS моделировали как продольную волну сокращения мышц, которая распространяется вместе с волной кругового сокращения мышц, как показано на рисунке.Волна продольного сокращения мышцы была смоделирована как волна продольного сокращения с заданной формой L / L ^* против осевой координаты x, которая движется с заданной геометрией просвета с той же болюсной скоростью c. Пик в LLS был смещен от пика внутрипросветного давления на указанную величину ∆. Форму и ширину L / L ^* определяли по данным на рисунке, принимая скорость волны 3 см / с (типично для болюсного транспорта через середину пищевода). Пик LLS, (L / L ^* ) _max , варьировался: от отсутствия укорочения (L / L ^* = 1, подразумевая отсутствие осевого движения поверхности слизистой оболочки, или U _b = 0), до физиологическое значение укорочения, (L / L ^* ) _max = 0.35), приводя к поверхностным движениям, подобным верхним маркерам на рисунке. Смещение между продольной и круговой волнами сокращения мышц ∆ (рисунок) также систематически варьировалось от 0 до ± 2 см. Математические детали приведены в [18].

Схема параметризации локального продольного укорочения в модели. Форма параметра укорочения L / L * является фиксированной, в то время как максимальное значение LLS и смещение между продольной и круговой волнами сокращения мышц варьируются.

Первичный результат Pal & Brasseur [18] показан на рисунке. На рисунке давление закрытия нанесено вдоль оси болюса для различных уровней местного продольного укорочения, при этом продольная и круговая волны сокращения мышц идеально выровнены (∆ = 0). Толщина смазочного слоя Ε была зафиксирована на значении, при котором пиковое давление закрытия в отсутствие LLS составляло примерно 150 мм рт. Мы обнаружили, что скоординированная перистальтическая волна местного продольного укорочения постепенно снижает пиковое давление закрытия, причем очень значительно, с увеличением уровня LLS.На физиологическом уровне LLS, измеренном Nicosia et al [1], уровень давления, необходимого для поддержания закрытия, составляет одну треть того, что потребовалось бы в отсутствие продольной мышечной волны, согласованной с перистальтической волной круговой мышцы. Это очень существенное снижение давления, необходимого для поддержания того же уровня закрытия просвета, и является полностью механическим эффектом, который возникает из-за изменений в напряжениях жидкости, возникающих из-за относительно незначительных осевых перемещений поверхности просвета, вызванных LLS, связанными с продольная перистальтика мышц.

Первичный результат от Pal & Brasseur [18]. A: Математическая модель расчета давления во время перистальтического транспорта пищевода с различными уровнями местного продольного укорочения, от измеренного физиологического уровня до отсутствия укорочения; B: Расчет пикового давления закрытия как функции расстояния △ между волнами сокращения круговой мышцы и продольной мышцей (рисунок).

На рисунке мы изображаем влияние смещения между пиком LLS и волнами кругового сокращения мышц на пиковое давление закрытия для разных уровней LLS.В то время как минимум является относительно широким, мы обнаружили, что эффект LLS на снижение давления закрытия максимален, когда круговые и продольные волны сокращения мышц выровнены с точностью до 1 см или по оси времени с точностью до 1/3 секунды. с рис.

Объяснение существования продольной мышцы

Используя комбинацию внутрипросветного ультразвука с анализом изображений, законы механики и математическое моделирование, мы пришли к убедительному функциональному объяснению существования продольной мышцы в пищеводе.Комбинированные волны перистальтического сокращения продольных и круговых мышц имеют два положительных мультипликативных последствия для тонуса круговых мышц и энергии, необходимой для перистальтики пищевода. Во-первых, локальное сокращение продольной мышцы укорачивает продольный размер осевых сегментов и увеличивает концентрацию круговых мышечных волокон в месте максимального кругового мышечного сжатия почти в 3 раза, тем самым уменьшая силу, требуемую каждым круговым мышечным волокном почти на 1 раз. / 3 по сравнению с тем же пищеводом без продольного мышечного слоя.Во-вторых, локальные осевые движения поверхности слизистой оболочки, вызванные перистальтической волной локального продольного укорочения, снижают уровень приложенного давления, необходимого для локального закрытия просвета, также примерно в три раза в результате локальных изменений напряжений жидкости внутри смазочный слой. Конечный результат — общее снижение силы волокон примерно на 1/9, или примерно на 10%, что потребовалось бы при отсутствии продольного мышечного слоя! Чтобы получить это преимущество, сокращение продольных мышц охватывает сокращение круговых мышц.

Кроме того, учитывая, что мощность, необходимая отдельным мышечным волокнам для транспортировки болюса через пищевод, пропорциональна силе волокон, координация продольных и круговых перистальтических волн мышц значительно снижает потребность в энергии для круговых мышечных волокон. Поскольку снижение силы волокон настолько велико, даже если принять во внимание дополнительные потребности в мощности продольных мышц, чистая экономия энергии будет значительной. Действительно, комбинированные физиологические и механические преимущества настолько велики, что можно экстраполировать это наблюдение как возможное объяснение существования продольных мышц и местного продольного сокращения мышц по всему желудочно-кишечному тракту, включая кишечник и сфинктеры.

СВЯЗАННЫЕ НАБЛЮДЕНИЯ

Поняв, как интерпретировать данные EUS в контексте с LLS, исследование EUS, предшествующее исследованию Nicosia et al [1], теперь может быть интерпретировано в контексте обсуждений выше. Более того, три дополнительных исследования с участием клипов дают дополнительную информацию.

Miller et al [4] были первыми, кто сообщил об измерениях толщины мышц одновременно с внутрипросветным давлением во время болюсного транспорта пищевода. Они сообщают о результатах, по существу эквивалентных результатам по толщине и давлению на рисунке, показывая увеличение и уменьшение толщины мышц, окружающих давление, как на рисунке.В более позднем исследовании Dai et al [21] показали, что период сокращения круговых мышц с болюсным транспортом через тело пищевода, который определяется длительностью перистальтического давления, сильно коррелирует с периодом продольного сокращения мышц. по данным LLS ( r = 0,92), что дополнительно подтверждает интеграцию сокращения продольных и гладких мышц в перистальтику пищевода.

В интересном исследовании одновременных изменений давления и толщины мышц выше и ниже локального баллонного растяжения пищевода над LES, Ямамото и др. [22] показали, что периферически индуцированное повышение тонуса круговых мышц выше локального баллонного растяжения сильно коррелирует. с местным увеличением толщины мышц.Ниже растяжения баллона не увеличивались ни давление, ни толщина мышц. Поскольку эти исследования проводились в отсутствие болюса, мы можем интерпретировать увеличение толщины как увеличение площади поперечного сечения мышцы и, следовательно, наличие местного продольного укорочения над растяжением, но не ниже. Мы пришли к выводу, что существует сильная корреляция между круговым и продольным сокращением мышц, связанная с местным обсуждением. Основываясь на исследованиях первичной перистальтики, разумно предположить, что корреляция между круговым и продольным сокращением мышц сохраняется после сдувания баллона и инициирования вторичной перистальтики — ассоциация, которая была предложена в исследованиях клипов Shi et al [15].

Pehlivanov et al [6] показали значительную корреляцию между максимальной толщиной мышцы и амплитудой давления во время болюсного транспорта пищевода, что мы теперь можем интерпретировать как корреляцию между LLS и давлением закрытия, как было явно показано Никосией и др. [1]. Эти результаты подтверждают физиологическое объяснение продольной функции мышц, обсуждавшееся выше, поскольку более высокая степень LLS будет означать более высокую концентрацию круговых мышечных волокон и, потенциально, более высокое давление закрытия (уравнение 1, рисунок).Пехливанов и др. [23] далее показали, что эта корреляция ослабевает у пациентов с пищеводом «щелкунчик» и диффузным спазмом пищевода, предполагая, что патология циркулярных и продольных мышц во время транспортировки болюса может быть взаимосвязана. Интересно, что Balaban et al [24] продемонстрировали корреляцию между утолщением собственной мышечной мышцы пищевода в течение минуты и болью в груди при отсутствии перистальтики и сокращения круговых мышц. В отсутствие болюса увеличение толщины мышцы подразумевает увеличение площади поперечного сечения мышцы, поэтому мы можем заключить, что зарегистрированная боль в груди была связана с устойчивым укорочением продольной мышцы пищевода.

Используя зажимы для слизистой оболочки в дистальном отделе пищевода, Kahrilas et al [13] показали, что продольное укорочение нарушается грыжей пищеводного отверстия диафрагмы. Этот результат понятен в свете баланса между продольным мышечным напряжением или напряжением и эластическим напряжением в каудальных диафрагмально-пищеводных связках, как обсуждалось выше. Исследование зажима слизистой оболочки, проведенное Shi et al [15], предполагает, что временная релаксация нижнего отдела пищевода (tLESR) может быть связана с продольным укорочением дистального отдела пищевода и, следовательно, желудочно-пищеводному рефлюксу может предшествовать продольное сокращение мышц и укорочение пищевода.Недавнее исследование, опубликованное Pandolfino и др. [25], с гораздо большим количеством субъектов, сочетающих два зажима слизистой оболочки с манометрией высокого разрешения, предоставляет убедительные доказательства того, что это так. Физиология и функция местного продольного укорочения при рефлюксе и в различении нормального рефлюкса от патологического пока не изучены.

ОБСУЖДЕНИЕ: ВАЖНОСТЬ ПРОДОЛЬНЫХ МЫШЦ

Исследования, проведенные в течение последних нескольких лет, значительно расширили наше понимание продольной функции мышц пищевода.В частности, теперь у нас есть разумное объяснение того, почему эволюция привела к созданию продольного мышечного слоя. Перистальтика лежит в основе функции пищевода. С механической точки зрения перистальтика требует силы и мощи. С физиологической точки зрения, перистальтические силы возникают при генерации тонуса мышечных волокон, который регулируется и контролируется в пространстве-времени посредством центральных и кишечных нервно-мышечных взаимодействий. В основе люминального транспорта в пищеводе, транспорта и перемешивания в кишечнике, а также регулирования транспорта в сфинктерах лежит контролируемое открытие и закрытие локализованных сегментов просвета циркулярно выровненными мышечными волокнами.Таким образом, эффективность функции круговых мышц лежит в основе эффективности функции кишечника. Мы наблюдали (рисунок), что при пиковом закрывающем давлении площадь и толщина кругового мышечного слоя в пищеводе примерно в три раза больше, чем в состоянии покоя, что означает, что при отсутствии продольного мышечного слоя круговая мышца должна быть в три раза толще, чем произвела эволюция. Таким образом, принимая во внимание продольный мышечный слой той же толщины, что и круговой мышечный слой, и предполагая одинаковую плотность продольных и кольцевых мышечных волокон, наличие продольного мышечного слоя подразумевает 33% -ную экономию необходимого количества мышц. волокна.

Однако экономия намного больше, чем просто сокращение на треть количества требуемых мышечных волокон. Создавая локальную волну продольного сокращения мышц, координируемую с круговым сокращением мышц, продольный мышечный слой генерирует контролируемые осевые движения поверхности слизистой оболочки, которые влияют на фрикционные напряжения и напряжения давления в слое жидкой смазки между слизистой оболочкой и катетером или в складках слизистой оболочки. . Следствием этих изменений является уменьшение на две трети силы давления, необходимой для закрытия просвета и обеспечения перистальтического транспорта, и, следовательно, силы натяжения каждого кольцевого мышечного волокна.Значительное уменьшение силы круговых мышц также подразумевает значительное снижение мощности, необходимой для транспортировки болюса, и, следовательно, энергии, необходимой для волокон круговой мышцы во время перистальтики. Если предположить, что осевые напряжения, вызванные продольным сокращением мышц, в лучшем случае сопоставимы с кольцевыми напряжениями во время перистальтики, дополнительная мощность, необходимая продольной мышце, будет порядка или меньше, чем круговая мышца, и чистая экономия составит не менее одной трети. снова получается. Таким образом, наличие продольного мышечного слоя существенно снижает количество мышечных волокон, необходимых для перистальтического болюсного транспорта, и энергию, необходимую для мышц, участвующих в процессе транспортировки.Мотивация существования продольного мышечного слоя ясна.

В то время как механические последствия продольной функции мышц в перистальтике пищевода несколько прояснены, очень мало известно о нейрофизиологии, которая контролирует координацию между продольной и круговой перистальтикой мышц, или о функции и физиологии продольных мышц, не связанных с перистальтика. Более того, несмотря на то, что были некоторые дразнящие намеки на роль продольных мышц в патологии, очень мало известно, гораздо меньше понимания о патологии продольных мышц, ее роли в дисфункции кишечника и ее связи с заболеваниями желудочно-кишечного тракта.

Сноски

S- редактор Лю Й. L- редактор Alpini GD E- редактор Ma WH

Ссылки

Сообщается о продольной дисфункции мышц пищевода при эозинофильном эзофагите

Корсапати, Х. и др. . Нарушение функции продольных мышц пищевода при эозинофильном эзофагите. Кишечник 58 , 1056–1062 (2009).

Согласно новому исследованию, у пациентов с пищеводным эзофагитом (ЭЭ) наблюдается избирательная дисфункция продольных мышц пищевода.

Предоставлено: Г. Т. Фурута, Детская больница Денвера, Аврора, CO

Патология и физиология ЭЭ плохо определены. Корсапти и его коллеги решили изучить продольные мышцы пищевода при ЭЭ после того, как они заметили некоторые удивительные результаты при обследовании внешне здорового человека.Продольная функция мышц была ненормальной у этого пациента, и команда предсказала, что у человека есть ЭЭ; они были правы в своем диагнозе.

«… определенные продукты воспаления, выделяемые в EE, могут выборочно влиять на продольную функцию мышц»

Исследователи объединили ультразвуковую визуализацию с манометрией для одновременной регистрации продольной и круговой мышечной функции во время перистальтики, вызванной глотанием, у пациентов с ЭЭ ( n = 10) и здоровых людей ( n = 10).Толщина продольной мышцы (маркер мышечного сокращения) заметно снижается, а мышечный ответ на эдрофоний (стимулятор мышечного сокращения) притупляется у пациентов с ЭЭ. Умеренная асинхронность круговых и продольных мышечных сокращений также была очевидна у пациентов с ЭЭ, но не у здоровых людей. «Мы считаем, что наше исследование является первым, которое показывает избирательную дисфункцию продольной мышцы при ЭЭ, — объясняет Равиндер Миттал, член исследовательской группы. — Фактически, ЭЭ является первым клиническим заболеванием, при котором одна мышца (круговая мышца) относительно нормально функционирует в пищеводе, но другая (продольная мышца) демонстрирует серьезную дисфункцию.”

Команда подозревает, что определенные продукты воспаления, выделяемые в ЭЭ, могут выборочно влиять на продольную функцию мышц.

Об этой статье

Цитируйте эту статью

Jones, R. При эозинофильном эзофагите сообщается о дисфункции продольных мышц пищевода. Нат Рев Гастроэнтерол Гепатол 6, 562 (2009). https://doi.org/10.1038/nrgastro.2009.155

Ссылка для скачивания

Практический подход к тренировке синергии мышц

Как сказано в курсе персонального тренера NASM CPT, мышцы не работают в одиночку для создания движения.Они работают вместе в синергии для создания скоординированных движений. Здесь мы определим четыре мышечные подсистемы, узнаем, как эти взаимодействия работают вместе, и как выбрать упражнения для развития оптимальной производительности.

Цель этой статьи — предоставить фитнес-профессионалам краткий обзор и определение четырех подсистем человеческого тела. Мы разберем и объясним структуру и функции этих четырех подсистем и их отношение к движению человека (большая часть этой информации поступает из программы NASM Corrective Exercise Specialization ).

Наконец, мы опишем стратегии программирования упражнений для тренировки этих подсистем, чтобы максимизировать скоординированное движение.

Прежде чем обсуждать отдельные подсистемы, важно быстро проанализировать синергию мышц. Одна из наиболее важных концепций при обсуждении движения человека заключается в том, что мышцы задействуются нервной системой в виде групп, известных как мышечная синергия. Мышцы редко работают изолированно.

Это упрощает движение, позволяя мышцам и суставам работать как единое целое.Совместное движение вызывается мышцами, натягивающими кости. Поскольку мышцы задействуются в качестве синергии, несколько мышц передают силу на свои кости, создавая движение в суставах. Например, во время простого разгибания плеча широчайшая мышца спины, большая круглая мышца и задняя дельтовидная мышца работают вместе как единое целое, выполняя паттерн движений.

При более внимательном рассмотрении мышечной системы исследование Бергмарка (1) предположило, что существуют две различные, но взаимозависимые системы, которые позволяют нашему телу эффективно распределять силы.Эти системы включают в себя локальную мышечную систему, также известную как система стабилизации, и глобальную мышечную систему, часто называемую системой движений.

Местная мускулатура состоит из мышц, которые преимущественно участвуют в поддержке и стабилизации позвоночника. Мышцы местной мышечной системы не обеспечивают грубых движений; они скорее обеспечивают стабильность и поддержку при совместном движении. Обычно они располагаются в непосредственной близости от сустава, что делает их идеальными для увеличения жесткости и стабильности суставов, таких как поперечный живот, мультифидус и тазовое дно.

С другой стороны, глобальная мышечная система отвечает преимущественно за движения туловища и конечностей и в основном состоит из крупных поверхностных мышц, таких как прямая мышца живота, широчайшая мышца спины и внешние косые мышцы живота. В этой статье мы сосредоточимся на глобальной мышечной системе. Однако важно помнить, что для оптимального движения и производительности требуется правильная активация и задействование обеих систем.

Четыре мышечные подсистемы

Человеческое тело состоит из четырех общих мышечных синергий:

1. боковая подсистема
2. глубокая продольная подсистема
3. задняя косая подсистема
4. передняя косая подсистема.

Эти подсистемы упрощают описание и обзор функциональной анатомии. Тем не менее, для профессионалов фитнеса крайне важно думать об этих подсистемах, работающих как единое целое. Для простоты объяснения эти четыре подсистемы были упрощены, но человеческое тело одновременно использует все четыре из этих подсистем во время деятельности.

Боковая подсистема

Латеральная подсистема (рис. 1) состоит из средней ягодичной мышцы, растяжения широкой фасции, приводящего комплекса и контралатеральной (противоположной) квадратной мышцы поясницы.Боковая подсистема участвует в стабильности фронтальной плоскости и отвечает за тазово-бедренную стабильность во время движений одной ногой, таких как походка, выпады или подъем по лестнице.

Ипсилатеральная (на той же стороне) средняя ягодичная мышца, растягивающая широкая фасция и приводящие мышцы в сочетании с контралатеральной квадратной мышью поясницы контролируют таз и бедро во фронтальной плоскости.

Дисфункция боковой подсистемы проявляется в чрезмерной пронации колена, бедра и / или стоп во время повседневных движений и упражнений.Другими словами, вы можете увидеть впадину колена человека внутрь (медиальное смещение) и / или свод стопы во время таких движений, как приседание или ходьба (2).

Глубокая продольная подсистема

Глубокая продольная подсистема (рис. 2) состоит из выпрямляющего позвоночника, грудопоясничной фасции, крестцово-бугристой связки и двуглавой мышцы бедра. Глубокая продольная подсистема помогает стабилизировать тело с нуля. В частности, он обеспечивает передачу усилия в продольном направлении от ступни и лодыжки к туловищу и обратно вниз.

Доминирующая роль глубинной продольной подсистемы заключается в управлении силами реакции опоры во время ходьбы (2).

Подсистема заднего косого обзора

Задняя косая подсистема (рис. 3) состоит из большой ягодичной мышцы, широчайшей мышцы спины и грудопоясничной фасции. Задняя косая подсистема работает синергетически с глубокой продольной подсистемой, распределяя поперечные плоские силы, создаваемые вращательными движениями.

Большая ягодичная мышца и широчайшая мышца спины прикрепляются к грудопоясничной фасции, которая соединяется с крестцом.Расположение волокон этих мышц перпендикулярно крестцово-подвздошному суставу (КПС). Таким образом, когда контралатеральная большая ягодичная мышца и широчайшая мышца спины сокращаются, они создают стабилизирующую силу для КПС.

Кроме того, задняя косая подсистема передает силы из поперечной плоскости в движение в сагиттальной плоскости, когда мы ходим или бежим. Задняя косая подсистема также имеет первостепенное значение для других вращательных действий, таких как размахивание клюшкой для гольфа, бейсбольной битой или метание мяча.

Дисфункция любой структуры задней косой подсистемы может привести к нестабильности КПС и боли в пояснице. Ослабление большой ягодичной мышцы и / или широчайшей мышцы спины может также привести к увеличению напряжения в подколенных сухожилиях и может вызвать повторное растяжение подколенных сухожилий (2).

Подсистема переднего косого обзора

Передняя косая подсистема (рис. 4) состоит из внутреннего косого, внешнего косого, приводящего комплекса и внешних ротаторов бедра.Как и задняя косая подсистема, эта система также функционирует в ориентации поперечной плоскости, только от передней части тела.

Когда мы ходим, наш таз должен вращаться в поперечной плоскости, чтобы создать раскачивающее движение для ног. Это вращение частично происходит от задней косой подсистемы кзади и от передней косой подсистемы кпереди. Передняя косая подсистема также необходима для деятельности, затрагивающей туловище, верхние и нижние конечности.

Косые мышцы живота вместе с приводящим комплексом не только производят вращательные и сгибательные движения, но также играют важную роль в стабилизации пояснично-тазобедренного комплекса (2).

Теперь, когда у нас есть базовое представление о синергии мышц и четырех основных подсистемах, надеюсь, вы понимаете важность включения определенных моделей движений в программу фитнеса или спортивных результатов по сравнению с постоянной тренировкой мышц в изолированной среде.

Использование многосуставных многоплоскостных упражнений улучшает способность нервной системы правильно задействовать синергию мышц, улучшая координацию. Это имеет эффект переноса на повседневную деятельность и спорт, тем самым повышая качество движений клиента.

Используя принципы, которые мы только что узнали, давайте рассмотрим некоторые упражнения, которые могут улучшить работу подсистем. Но имейте в виду, что все подсистемы работают как единое целое, поэтому во многих упражнениях одновременно будут задействованы несколько подсистем.Однако в некоторых упражнениях можно выделить одну систему по сравнению с другими.

Упражнения боковой подсистемы

Как упоминалось ранее, боковая подсистема участвует в устойчивости фронтальной плоскости. Следовательно, чтобы бросить вызов мышечной синергии боковой подсистемы, имеет смысл выполнять упражнения на одной ноге и преимущественно во фронтальной плоскости.

Например, упражнение на балансировку одной ногой в фронтальной плоскости (рис. 5) является ярким примером упражнения на боковую подсистему.Он бросает вызов мышечной синергии латеральной подсистемы, заставляя эти мышцы удерживать таз на одном уровне, а бедренную кость — от чрезмерного приведения во фронтальную плоскость.

Глубокие продольные упражнения на подсистему

Доминирующая роль глубинной продольной системы заключается в управлении силами реакции опоры во время ходьбы. Таким образом, упражнения, имитирующие этот паттерн движения, подчеркнут глубокую продольную подсистему.

Прыжок в сагиттальной плоскости со стабилизацией (рис. 6) — это пример упражнения на глубокую продольную подсистему.Он улучшает синергию мышц и нервно-мышечную координацию между нижними конечностями и туловищем и помогает клиенту научиться эксцентрично контролировать силы реакции земли.

Задние косые упражнения на подсистему

Задняя косая подсистема работает синергетически с глубокой продольной подсистемой, распределяя поперечные плоские силы, создаваемые вращательными движениями. Следовательно, чтобы оспорить синергию мышц задней косой подсистемы, упражнения следует выполнять в поперечной плоскости, нацеленной на большую ягодичную мышцу и контралатеральную широчайшую мышцу спины.

Одноручная кобра на одной ноге (рис. 7) является примером упражнения на заднюю косую подсистему, поскольку оно включает движение туловища в поперечной плоскости и одновременную активацию большой ягодичной мышцы и контралатеральной широчайшей мышцы спины.

Упражнения на подсистему передней косой мышцы живота

Передняя наклонная подсистема также функционирует в ориентации поперечной плоскости, очень аналогично задней наклонной подсистеме только из передней части тела.Следовательно, упражнения, которые подчеркивают переднюю косую подсистему, должны включать в себя движения туловища в поперечной плоскости и активацию приводящих мышц и внешних ротаторов бедра.

Упражнение «Кабель на одной ноге» (рис. 8) — это пример упражнения на переднюю косую подсистему. Он включает движение туловища в поперечной плоскости и одновременную активацию внешних ротаторов бедра (большая и средняя ягодичная мышца) и приводящих мышц.

Теперь, когда у нас есть представление о типах упражнений, нацеленных на определенные подсистемы, мы можем приступить к разработке программ упражнений, фокусируясь на конкретных моделях движений, нацеленных на четыре основные подсистемы, а не на отдельные мышцы.Этот тип тренировок не только способствует оптимальному соотношению сил и пар и движению суставов, но и потенциально может сжечь большое количество калорий, если выполняется по круговой схеме.

Посетите эти блоги для получения дополнительной информации

Список литературы

1. Бергмарк А. Стабильность поясничного отдела позвоночника. Учеба в машиностроении. Acta Orthop Scand Suppl . 1989; 230: 1-54.
2. Кларк МА. Lucett SC. Саттон, Б. NASM: «Основы корректирующих упражнений» 1 ^st Edition Revised .Берлингтон, Массачусетс: Обучение Джонс и Бартлетт; 2014.

Гибкое тело, позволяющее дождевому червю пробираться сквозь почву — Биологическая стратегия — AskNature

Перемещение в / на твердых телах

Чтобы получить необходимые ресурсы или избежать хищников, некоторые живые системы должны перемещаться на твердых веществах, некоторые должны перемещаться внутри них, а другие должны делать и то, и другое. Твердые тела различаются по форме; они могут быть мягкими или пористыми, как листья, песок, кожа и снег, или твердыми, как камень, лед или кора деревьев. Движение может включать в себя целую живую систему, например, страуса, бегающего по земле, или дождевого червя, роющегося в почве.Это также может быть часть живой системы, например, комар, протыкающий кожу ротовой частью. Твердые вещества различаются по гладкости, липкости, содержанию влаги, плотности и т. Д., Каждая из которых представляет разные проблемы. В результате живые системы адаптируются для решения одной, а иногда и нескольких проблем. Например, некоторые насекомые должны уметь держаться как за шероховатую, так и за скользкую поверхность листьев из-за разнообразия среды их обитания.

Распределить жидкости

К жидкостям относятся вода, а также жидкости организма, такие как кровь, желудочный сок, жидкости, содержащие питательные вещества и т. Д.Чтобы выжить, многие живые системы должны перемещать такие жидкости внутри себя или между локациями. Благодаря своим свойствам жидкости имеют тенденцию к диспергированию, если они не ограничены каким-либо образом. Чтобы решить эту проблему, у живых систем есть стратегии удержания жидкостей для транспортировки и преодоления таких препятствий, как гравитация, трение и другие силы. Некоторые из этих препятствий также открывают возможности. Деревья и жирафы сталкиваются с одной и той же проблемой: как перемещать жидкости (воду и кровь соответственно) вверх против силы тяжести.Но их стратегии совершенно разные. Дерево перемещает воду, используя капиллярное действие и испарение, возможно, из-за свойств воды полярности и адгезии. Плотная кожа жирафа оказывает давление, улучшая кровообращение. и не позволяйте крови скапливаться в ногах.

Распространение газов

К газам, имеющим особое значение для живых систем, относятся кислород, углекислый газ и азот. Кислород и углекислый газ участвуют в дыхании, поэтому эффективное и действенное распределение этих газов важно для выживания живой системы.Однако газы трудно удерживать, потому что они легко рассеиваются. Чтобы приспособиться к этому, живые системы имеют стратегии удержания газов и использования свойств газов в своих интересах. Например, луговые собачки и термиты, строящие курганы, строят системы туннелей и курганов, которые используют ветер для вентиляции своих подземных домов.

Управление сжатием

Когда живая система подвергается сжатию, на нее действует сила, как на стул, на котором сидит человек.При равномерном применении ко всем сторонам живой системы сжатие приводит к уменьшению объема. При нанесении с двух сторон он приводит к деформации, например, при надавливании на баллон с двух сторон. Эта деформация может быть временной или постоянной. Поскольку живые системы должны сохранять свою наиболее эффективную форму, они должны обеспечивать временную деформацию. Управление сжатием также дает возможность уменьшить влияние других сил. У живых систем есть стратегии, помогающие предотвратить сжатие или восстановиться после него, сохраняя при этом функцию.Например, взрослые африканские слоны весят от 4700 до 6048 килограммов. Поскольку они должны удерживать весь этот вес на своих четырех ногах, ткани их стоп имеют функции, позволяющие сжатию поглощать и распределять силы.

Предотвратить коробление

Когда живая система подвергается сжатию до такой степени, что вызывает структурное повреждение, это приводит к короблению. Например, если человек надавит на верх или сторону бумажного стаканчика, стенка стакана в конечном итоге уступит место или прогнется.Хотя живая система может добавлять материал для усиления конструкции, это требует затрат драгоценной энергии. Вместо этого он должен использовать энергию и материалы консервативно, чтобы избежать коробления, укрепляя конструкции за счет осторожного размещения материалов, чтобы противостоять, поглощать или отклонять сжимающие силы. Например, вместо одного длинного трубчатого стебля у некоторых растений, таких как бамбук, вдоль стеблей разбросаны более сильные узлы. При сжатии эти узлы не позволяют круглым стержням принимать овальную форму, что ослабляет структуру и может привести к короблению.

(PDF) Дисфункция продольных мышц пищевода при эозинофильном эзофагите

увеличивает уровни ацетилхолина в нервно-мышечном соединении,

вызывает значительное увеличение сокращений CM и LM у

здоровых субъектов. Однако у пациентов с ЭО эффекты

эдрофония на сокращения CM и LM уменьшаются.

Кроме того, влияние эдрофония на LM намного на

больше, чем на CM.Мы предполагаем, что дисфункция в

EO специфична для слоя LM, потому что сокращение CM, измеренное манометрией

, является относительно нормальным в нестимулированном состоянии

(до эдрофония). Наше исследование не может различить

, если дефект LM пищевода в ЭО расположен на уровне

нервного окончания, который не выделяет соответствующее количество ацетилхолина

, или если это мышца, которая не реагирует на

к ацетилхолину.

У нормальных субъектов эдрофониум вызывает диссоциацию

между сокращениями CM и LM.

12

С другой стороны,

у пациентов с ЭО есть небольшая диссоциация между

сокращениями двух мышечных слоев в исходном состоянии, но

эдрофониум не усиливает эту диссоциацию. Последнее открытие

, по нашему мнению, также предполагает, что LM у пациентов с

ЭО является дисфункциональным и не отвечает должным образом на холинергическую стимуляцию

.

Наше исследование поднимает два важных вопроса. (1) Какова причина дисфункции LM

у пациентов с ЭО? (2) Как дисфункция LM

вызывает дисфагию? Текущее понимание заключается в том, что продукты питания и аэроаллергены

играют важную роль в возникновении ЭО

из-за простой диеты всегда приводит к улучшению болезни

.

3

Кроме того, вдыхание Aspergillus fumigatus у мышей

продуцирует ЭО.

25

В работе Розенберга и его коллег

раскрыли патофизиологические основы заболевания.

26 27

ЭО — это

, иммуноопосредованное Th-2 заболевание, и активация

хемокинина эотаксина 3 в эпителиальных клетках слизистой оболочки пищевода

привлекает эозинофилы и тучные клетки в пищевод.

Последнее приводит к индукции интерлейкина 5 (IL5) и IL13,

, которые, в свою очередь, стимулируют выработку эозинофилов в костном

мозге. У мышей с нокаутом, дефицитных по IL5, IL13 или эотаксину

ЭО не развивается.Повышенная семейная частота ЭО объясняется однонуклеотидным полиморфизмом

, локализованным в гене эотаксина

.

26 28–30

Возможно, что у пациентов с ЭО тучные клетки

и эозинофилы из слизистой оболочки выделяют продукты воспаления (т.е. IL), которые влияют на функцию CM и LM. Также возможно

, что эозинофилы действительно могут проникнуть в мышечную

propria, потому что в литературе есть два сообщения о случаях

, где полная биопсия, полученная хирургическим путем, выявила значительное количество

эозинофилов в мышечной собственной.

231

Исследования на животных

32

и человеке

33

модель эзофагита

гита доказывают, что продукты воспаления, IL6 и ILb, высвобождаемые

в результате воспаления слизистой оболочки

сокращение CM кошки in vitro. Точно так же IL, высвобождаемые слизистой оболочкой

пациентов с ЭО, вызывают снижение сокращения CM

пищевода кошки in vitro.

34

Однако таких исследований

для LM слоя пищевода не проводилось.

Цитокиновый профиль слизистой оболочки пищевода при ЭО

сильно отличается от такового при рефлюкс-эзофагите; IL4, IL5, IL13

и эотаксин являются основными цитокинами, продуцируемыми в EO, и будет интересно определить, влияет ли что-либо из вышеперечисленного на LM больше

, чем на CM. Следовательно, наблюдаемое нарушение функции LM

у пациентов с ЭО может быть связано с продуктами воспаления

, которые избирательно нацелены на слой LM.Другая возможность

заключается в том, что хроническое воспаление в ЭО вызывает рубцевание

и фиброз, что предотвращает укорочение пищевода по продольной оси

. Однако избирательная дисфункция сокращения LM

, наблюдаемая в нашем исследовании, делает такую ​​возможность

маловероятной.

Недавние исследования показали, что осевое растяжение пищевода

вызывает нервно-опосредованное расслабление нижнего сфинктера пищевода

.

35

Возможно, что аналогичный механизм существует в пищеводе

, посредством которого сокращение LM в проксимальном отделе пищевода

вызывает расслабление дистального отдела пищевода

, опосредованное растяжением (нисходящее расслабление). Возможно, нарушенное сокращение LM

в сокращенном сегменте пищевода у

пациентов с ЭО приводит к нарушенной нисходящей релаксации, что

показывает как сужение пищевода при визуализирующих исследованиях.

Стриктуры пищевода, наблюдаемые у пациентов с ЭО, предположительно

являются вторичными по отношению к хроническому воспалению, увеличению толщины слизистой оболочки

, фиброзу слизистой оболочки и кольцам слизистой оболочки. Вопрос о том, являются ли кольца

слизистой оболочки вторичными по отношению к дисфункции LM, не дает ответа

из нашего исследования; однако мы предполагаем, что это маловероятно. Мы

выдвигаем гипотезу, что дисфункция LM, приводящая к дефекту нисходящей релаксации

пищевода, также может играть важную роль в «сужении пищевода» и дисфагии

у пациентов с ЭО.Таким образом, мы впервые описываем

заболевание (т.е. ЭО), которое преимущественно поражает слой LM пищевода

. Последнее предполагает, что должны быть различия

в механизме сокращения двух мышечных слоев, и

может выборочно влиять на функцию одного без воздействия

на другой.

Финансирование: Эта работа была поддержана грантом NIH-RO-1DK060733.

Конкурирующие интересы: Нет.

Одобрение этики: Протокол исследования был одобрен Комитетом по исследованиям на людях

Калифорнийского университета в Сан-Диего.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Доббинс Дж. У., Шихан Д. Г., Бехар Дж. Эозинофильный гастроэнтерит с поражением пищевода

. Гастроэнтерология 1977; 72: 1312–6.

2. Ландрес РТ, Кустер Г.Г., Страм ВБ. Эозинофильный эзофагит у больного

сильной ахалазии. Гастроэнтерология 1978; 74: 1298–301.

3. Furuta GT, Liacouras CA, Collins MH, et al. Эозинофильный эзофагит у детей и

взрослых: систематический обзор и согласованные рекомендации по диагностике и лечению

.Гастроэнтерология 2007; 133: 1342–63.

4. Ноэль Р., Патнэм П., Ротенберг М. Эозинофильный эзофагит. N Engl J Med

2004; 351: 940–41.

5. Арора А.С., Ямазаки К. Эозинофильный эзофагит: астма пищевода? Clin

Gastroenterol Hepatol 2004; 2: 523–30.

6. Attwood SE, Smyrk TC, Demeester TR, et al. Эозинофилия пищевода с дисфагией

. Отчетливый клинико-патологический синдром. Dig Dis Sci 1993; 38: 109–16.

7. Нурко С., Розен Р.Нарушение моторики пищевода у пациентов с эозинофильным эзофагитом

. Gastrointest Endosc Clin North Am 2008; 18: 73–89; ix.

8. Люсендо А.Дж., Кастильо П., Мартин-Чаварри С. и др. Манометрические данные у взрослых

эозинофильный эзофагит: исследование 12 случаев. Eur J Gastroenterol Hepatol

2007; 19: 417–24.

9. Миттал Р.К., Лю Дж., Пакетт Дж. Л. и др. Сенсорно-двигательная функция пищевода:

урока по УЗИ. Гастроэнтерология 2005; 128: 487–97.

10. Миттал Р.К., Падда Б., Бхалла В. и др. Синхронность круговых и продольных

сокращений мышц во время перистальтики у нормальных субъектов. Am J Physiol Gastrointest

Liver Physiol 2006; 290: G431-8.

11. Юнг Х.Й., Пакетт Дж. Л., Бхалла В. и др. Асинхронность между круговым сокращением и продольным сокращением мышц

у пациентов с пищеводом щелкунчика.

Гастроэнтерология 2005; 128: 1179–86.

12. Корсапати Х., Бабаи А., Бхаргава В. и др.Холинергическая стимуляция вызывает асинхронность

между круговым и продольным сокращением мышц во время перистальтики пищевода

. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol 2008; 294: G694-8.

13. Никосия Массачусетс, Брассер Дж. Г., Лю Дж. Б. и др. Локальное продольное укорочение мышц пищевода человека

по данным высокочастотного ультразвукового исследования. Am J Physiol Gastrointest

Liver Physiol 2001; 281: G1022–33.

14. Brasseur JG, Nicosia MA, Pal A, et al.Функция продольных и круговых мышечных волокон

в перистальтике пищевода, выведенная с помощью математического моделирования.

World J Gastroenterol 2007; 13: 1335–46.

15. Бабаи А., Абрахао Л.Дж., Миттал Р.К. и др. Является ли толщина мышцы хорошим заменителем площади поперечного сечения

как параметра продольного сокращения мышц?

Гастроэнтерология 2008; 134: A342.

16. Бабей А. К., Бхаргава В., Чжэн В. и др. Уникальный образец сокращения продольной мышцы

во время временного расслабления нижнего сфинктера пищевода.Гастроэнтерология

2008; 134: 1322–31.

17. Оренштейн С.Р., Шалаби Т.М., Ди Лоренцо С. и др. Спектр педиатрических

эозинофильных эзофагитов за пределами младенчества: клиническая серия с участием 30 детей.

Am J Gastroenterol 2000; 95: 1422–30.

Пищевод

Кишечник 2009; 58: 1056–1062. doi: 10.1136 / gut.2008.168146 1061

group.bmj.com 5 февраля 2016 г. — Опубликовано http://gut.bmj.com/, загружено с сайта

The Pharynx — Subdivisions — Blood Supply

Глотка — мышечная трубка, соединяющая ротовую и носовую полость с гортань и пищеводом.

Начинается у основания черепа и заканчивается на нижней границе перстневидного хряща (C6). Глотка состоит из трех частей (верхняя и нижняя):

• носоглотка
• Ротоглотка
• Глотка.

В этой статье мы рассмотрим анатомию глотки — ее строение, сосудисто-нервное кровоснабжение и любые клинические корреляции.

Носоглотка

Носоглотка находится между основанием черепа и мягким небом. Он проходит через носовую полость и выполняет дыхательную функцию, кондиционируя вдыхаемый воздух и распространяя его в гортань.

Эта часть глотки выстлана респираторным эпителием ; мерцательный псевдостратифицированный столбчатый эпителий с бокаловидными клетками.

Задне-верхняя часть носоглотки содержит аденоидных миндалин , которые увеличиваются в возрасте 3-8 лет, а затем регрессируют.

[старт-клиника]

Клиническая значимость: увеличенные аденоидные миндалины

Аденоидные миндалины могут стать патологически увеличенными из-за вирусных инфекций верхних дыхательных путей. В случае рецидивирующих инфекций они могут хронически увеличиваться. При увеличении аденоиды могут препятствовать прохождению евстахиевой трубы, которая расположена недалеко от аденоидных миндалин в носоглотке.

Хроническая непроходимость евстахиевой трубы препятствует выравниванию давления в среднем ухе с атмосферой и нормальному оттоку жидкости.Это может привести к хроническому отиту с выпотом, в просторечии известному как клей уха . В этом состоянии статическая жидкость и отрицательное давление в среднем ухе создают идеальную среду для инфекции.

[окончание клинической]

Ротоглотка

Ротоглотка — средняя часть глотки, расположенная между мягким небом и верхней границей надгортанника.

Он содержит следующие структуры:

• Задняя треть языка.
• Лингвальные миндалины — лимфоидная ткань у основания языка.
• Небные миндалины — лимфоидная ткань, расположенная в миндалинной ямке (между небно-язычной и небно-глоточной дугами полости рта).
• Верхняя констрикторная мышца

Кольцо Вальдейера — это кольцо лимфоидной ткани в носоглотке и ротоглотке, образованное парными небными миндалинами, аденоидными миндалинами и язычными миндалинами.

Ротоглотка участвует в произвольной и непроизвольной фазах глотания .

Глотка

Самая дистальная часть глотки, гортань, расположена между верхней границей надгортанника и нижней границей перстневидного хряща (C6). Он продолжается в нижнем отделе пищевода.

Она находится кзади от гортани и сообщается с ней через вход в гортань, латеральнее которого можно найти грушевидные ямки .

Гортань содержит среднего и нижнего констрикторов глотки .

[старт-клиника]

Клиническая значимость: дивертикул глотки (мешочек)

Нижний констриктор глотки разделен на две части; щитовидно-глотка и крикофарингеус. Эта область между ними — слабое место на слизистой оболочке.

Обычно во время глотания щитовидная глотка сокращается при расслаблении перстневидного глотка, позволяя болюсу пищи продвигаться в пищевод и предотвращая повышение внутриглоточного давления.

Если этого скоординированного расслабления перстневидного глотка не происходит, внутриглоточное давление имеет тенденцию повышаться, и слизистая оболочка глотки образует дивертикул средней линии в области между щитовидной и перстневидной мышцами. Здесь возможно скопление пищи, что приведет к дисфагии.

[окончание клинической]

Мышцы

Есть две основные группы глоточных мышц ; продольные и круглые.

Мышцы глотки в основном иннервируются блуждающим нервом — единственным исключением является шилофарингеус (языкоглоточный нерв).

Циркуляр

Имеются три круговых мышцы-сужения глотки; верхний, средний и нижний констрикторы глотки . Они сложены друг на друга, как очки, которые образуют неполный мускульный круг, прикрепляясь спереди к структурам на шее.

Круговые мышцы сокращаются последовательно от верхней к нижней, чтобы сузить просвет и продвинуть комок пищи вниз в пищевод.

• Верхний констриктор глотки — самый верхний констриктор глотки. Он расположен в ротоглотке.
  • Происходит от крыловидно-нижнечелюстной связки, альвеолярного отростка нижней челюсти, медиальной крыловидной пластинки и крыловидной ветви клиновидной кости.
  • Вставляется сзади в глоточный бугорок затылка и в срединный глоточный шов.
• Срединный констриктор глотки — расположен в гортани.
  • Происходит от шилоподъязычной связки и рогов подъязычной кости.
  • Вставляется сзади в глоточный шов.
• Нижний констриктор глотки — расположен в гортани. Он состоит из двух компонентов:
  • Верхний компонент (щитовидная глотка) имеет косые волокна, которые прикрепляются к щитовидному хрящу.
  • Нижний компонент (cricopharyngeus) имеет горизонтальные волокна, которые прикрепляются к перстневидному хрящу.

Все констрикторы глотки иннервируются блуждающим нервом (CN X).

продольное

Продольные мышцы — это шилофарингеус, небно-глоточная мышца и сальпингофарингеус. Они сокращают и расширяют глотку и поднимают гортань во время глотания.

• Stylopharyngeus — возникает из шиловидного отростка височной кости, вставляется в глотку.
  • В отличие от других мышц глотки, он иннервируется языкоглоточным нервом (CN IX).

• Palatopharyngeus — возникает из твердого неба ротовой полости, вставляется в глотку.
  • Иннервируется блуждающим нервом (CN X).

• Salpingopharyngeus — возникает из евстахиевой трубы, вставляется в глотку.
  • Иннервируется блуждающим нервом (CN X).
  • Помимо того, что он способствует глотанию, он также открывает евстахиеву трубу для выравнивания давления в среднем ухе.

Иннервация

Моторная и сенсорная иннервация большей части глотки (кроме носоглотки) обеспечивается глоточным сплетением .

Глоточное сплетение, которое в основном покрывает средний глоточный констриктор, образовано:

Сенсор

Глотка получает сенсорную иннервацию от языкоглоточного нерва .

Дополнительно:

• Передняя и верхняя часть носоглотки иннервируется верхнечелюстным нервом (CN V2)
• Нижняя часть гортани (окружающая начало гортани) иннервируется внутренней ветвью блуждающего нерва.

Двигатель

Все мышцы глотки иннервируются блуждающим нервом (CN X), за исключением шилоглотки, которая иннервируется языкоглоточным нервом (CN IX).

Сосудистая сеть

Артериальное кровоснабжение глотки осуществляется через ветви наружной сонной артерии артерия:

• Восходящая глоточная артерия
• Ветви лицевой артерии
• Ветви язычной и верхнечелюстной артерий.

Венозный дренаж обеспечивается глоточным венозным сплетением , которое оттекает во внутреннюю яремную вену.

22.5C: Muscularis — Medicine LibreTexts

Muscularis отвечает за сегментарные сокращения и перистальтические движения в желудочно-кишечном тракте.

Цели обучения

• Определить функцию мышечной ткани желудочно-кишечного тракта

Ключевые моменты

• Muscularis, или muscularis externa, состоит из внутреннего кругового мышечного слоя и продольного внешнего мышечного слоя.Скоординированное сокращение этих слоев называется перистальтикой, которая продвигает пищу через желудочно-кишечный тракт.
• Между двумя мышечными слоями находится мышечно-кишечное сплетение или сплетение Ауэрбаха, которое контролирует перистальтику.
• В толстой кишке, muscularis externa намного толще, потому что кал большие и тяжелые, и для их толчка требуется больше силы.
• Желудок имеет третий слой muscularis externa: внутренний косой слой. Это помогает сбивать химус в желудке.
• Перистальтическая активность внешней мышечной ткани регулируется кишечной нервной системой и вегетативной нервной системой.

Ключевые термины

• muscularis externa : область мышцы во многих органах тела позвоночного, прилегающая к подслизистой оболочке. Он отвечает за движения кишечника, такие как перистальтика.
• наклонный слой : этот слой отвечает за создание движения, которое взбивает и физически разрушает пищу.
• tiniae coli : Это три отдельные продольные ленты гладкой мускулатуры на внешней стороне восходящей, поперечной, нисходящей и сигмовидной кишки.

Желудочно-кишечный тракт (ЖКТ) состоит из четырех слоев ткани, известных как оболочки. Каждый слой имеет разные структуры и функции. Изнутри они называются слизистой оболочкой, подслизистой оболочкой, наружной мышечной оболочкой и серозной оболочкой.

Строение наружной мускулатуры

Muscularis слизистая оболочка подслизистой оболочки : Слизистая мышечная оболочка прилегает к подслизистой оболочке, и ее не следует путать с muscularis externa.

Muscularis externa отвечает за сегментарные сокращения и перистальтические движения в желудочно-кишечном тракте. Эти мышцы заставляют пищу двигаться и сбиваться вместе с пищеварительными ферментами по желудочно-кишечному тракту. Muscularis externa состоит из внутреннего кругового слоя и продольного наружного мышечного слоя. Его не следует путать с тонким слоем мускулов, известным как слизистая оболочка muscularis, который находится внутри подслизистой основы, слоя ткани, прилегающего к наружной мышечной оболочке. Слизистая мышечная оболочка состоит из гладких мышц и наиболее заметна в желудке.

Внутри muscularis externa круговой мышечный слой предотвращает движение пищи назад, а продольный слой укорачивает тракт. Слои не являются действительно продольными или круглыми, скорее, слои мышц имеют спиралевидную форму с разным шагом. Внутренний круг имеет спиралевидную форму с крутым шагом, а внешний продольный — спиральный с гораздо меньшим шагом.

Скоординированное сокращение этих слоев называется перистальтикой. Между двумя мышечными слоями находится мышечно-кишечное сплетение или сплетение Ауэрбаха, которое контролирует перистальтику.Перистальтическая активность регулируется этими нервными клетками, а скорость перистальтики может регулироваться остальной частью вегетативной нервной системы.

Толщина muscularis externa варьируется в каждой части тракта. В толстой кишке, например, наружная мышечная мышца намного толще, потому что кал большие и тяжелые, и для их толчка требуется больше силы. Внешний продольный слой толстой кишки истончается на три прерывистые продольные полосы, известные как tiniae coli (полосы толстой кишки).Это одна из трех особенностей, помогающих различать толстую и тонкую кишку.

Общая структура стенки кишечника : Общая структура стенки кишечника — наружная мышца обозначена здесь как круговая мышца и продольная мышца.

Иногда в толстой кишке (два-три раза в день) происходит массовое сокращение определенных сегментов, что приводит к перемещению большого количества фекалий. Обычно это происходит, когда у человека возникает позыв к дефекации.

Привратник желудка имеет утолщенную часть внутреннего кругового слоя: пилорический сфинктер. Единственный среди желудочно-кишечного тракта желудок имеет третий слой наружной мышечной ткани. Это внутренний косой слой, который способствует сбиванию химуса в желудке.