安静呼吸における吸気時で正しいのはどれか。

解説

安静時吸気は、主に横隔膜と外肋間筋の収縮によって行われます。横隔膜が収縮すると下方へ移動し、胸腔の上下径が増大します。外肋間筋が収縮すると肋骨が挙上され、特に上位肋骨では胸骨が前方に押し出される「ポンプハンドル運動」により胸郭の前後径・上下径が拡大し、下位肋骨では「バケツハンドル運動」により胸郭の側方径が拡大します。これらの運動により胸腔容積が増加し、ボイルの法則に従って胸腔内圧が陰圧となり、外気が肺に吸い込まれます。したがって、上部胸郭が前方および上方へ拡張するという記述は、ポンプハンドル運動を示しており正しいです。

選択肢ごとの解説

• 1. 吸気時には、横隔膜は収縮して下方へ下降し、胸腔の上下径を広げます。正しくは：横隔膜は下降する。選びやすい理由：呼気時の横隔膜の動き（弛緩して上方に移動する）と混同しやすいです。混同注意：吸気と呼気の生理学的プロセスの違い、特に横隔膜の収縮と弛緩が胸腔容積に与える影響。
• 2. 安静時吸気では、横隔膜とともに外肋間筋が収縮し、肋骨を引き上げることで胸郭を拡大させます。正しくは：外肋間筋は収縮する。選びやすい理由：安静呼気が受動的で筋肉の弛緩によって起こることや、努力性呼気で内肋間筋が収縮することと混同しやすいです。混同注意：吸気筋（横隔膜、外肋間筋）と呼気筋（内肋間筋、腹筋群など）の具体的な役割と活動のタイミング。
• 3. 吸気時には胸郭が拡大して胸腔の容積が増加するため、ボイルの法則により胸腔内圧は外気圧より低くなり（陰圧）、空気が肺に吸い込まれます。正しくは：胸腔内は陰圧になる。選びやすい理由：肺から空気を押し出す呼気時の圧変化（陽圧）と混同しやすいです。混同注意：ボイルの法則の適用と、胸腔内圧および肺内圧の動的な変化が吸気・呼気にどのように関わるか。
• 4. 腹横筋は主に努力性呼気時に収縮し、腹腔内圧を高めて横隔膜を押し上げ、強い呼気を補助する筋肉です。安静時吸気にはほとんど関与しません。正しくは：腹横筋は努力性呼気筋であり、安静時吸気には関与しない。選びやすい理由：呼吸補助筋の活動や、腹式呼吸という言葉から腹筋群が呼吸全体に深く関わるという一般的な認識と混同しやすいです。混同注意：安静呼吸と努力呼吸で使用される主要な筋肉の違い、および各呼吸筋の具体的な機能とタイミング。
• 5. 正解。上位肋骨（第1～6肋骨）は、吸気時に外肋間筋の収縮によって挙上され、胸骨が前方に押し出される「ポンプハンドル運動」を行うことで、胸郭の前後径および上下径が増大します。

国試ポイント

この問題は、安静時吸気のメカニズム、具体的には主要な呼吸筋の働き、胸郭の動き（特にポンプハンドル運動とバケツハンドル運動）、および胸腔内圧の変化に関する基本的な生理学知識を問うています。呼吸運動の解剖生理学的理解が重要です。

混同注意

安静呼吸と努力呼吸の違い、吸気と呼気の筋肉の働き、胸郭の動き（ポンプハンドル運動とバケツハンドル運動の部位と方向）、および胸腔内圧と肺内圧の動的な変化は混同しやすい点です。

次に同じ論点が出たら

次に同様の論点が出題された場合、「安静時か努力時か」「吸気か呼気か」をまず明確にし、それに伴う「主要な呼吸筋とその作用」「胸郭の動き（前後径、側方径、上下径の変化）」「胸腔内圧の変化（陽圧か陰圧か）」を一つずつ確認することが重要です。特に、個々の筋の機能とそれによる胸郭の拡大・収縮の方向を正確に理解しているかどうかが鍵となります。

関連知識

呼吸器系の解剖学（呼吸筋、胸郭の構造）、呼吸生理学（ボイルの法則、吸気・呼気のメカニズム、肺容量と換気）、呼吸運動のバイオメカニクス。