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横膈膜（英语：thoracic diaphragm）也称横膈、胸膈，常简称膈，是分隔胸腔和腹腔并起呼吸作用的骨骼肌膜状隔，主要由膈肌及其两侧的胸膜、腹膜组成，且延展至肋骨底部。其他脊椎动物，如两栖类与爬虫类，也有横膈膜或类似横膈膜的构造，但腹腔内肺脏的位置等重大细节与人类相异。
解剖学中的膈膜（diaphragm）也可指其他含骨骼肌能分隔体腔的膜状组织，例如泌尿生殖膈与盆膈，但“膈”普遍指横膈膜。一般不含肌肉的分隔组织用“隔”（septum）、“中隔”、“隔”膜，如鼻中隔、室间隔。
横膈膜的功能是帮助气体交换与呼吸。吸入气体时，胸腔扩大（外肋间肌同时参与此扩张过程），降低胸内压力：换句话说，胸腔的扩大制造了吸力，将空气吸入肺内。横膈膜放松时，气体因肺的弹性回缩，以及胸腔内膜组织与腹肌的共同施力而被呼出，腹肌搭配横膈膜的收缩、负责类似撷抗肌（Antagonist）的功能。
横膈膜除了呼吸功能外，也透过提高腹部内压力，帮助排出人体内呕吐物、粪便与尿液。横膈膜也在胃酸通过食管裂孔时，透过施压于食管，防止胃酸逆流。
对人类以外的某些动物而言，横膈膜不是完全至关重要的；举例而言，牛在横膈膜丧失功能的情况下仍可安然无恙的生存，只要避免对氧气代谢需求过大。
横膈膜是一层骨骼肌纤维所构成的圆拱形隔膜，将胸腔与腹腔分隔开，具有三裂孔：主动脉裂孔（主动脉和胸导管通过）、食管裂孔（食管和迷走神经通过）、腔静脉裂孔（下腔静脉通过）。
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