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橫膈膜（英語：thoracic diaphragm）也稱橫膈、胸膈，常簡稱膈，是分隔胸腔和腹腔並起呼吸作用的骨骼肌膜狀隔，主要由膈肌及其兩側的胸膜、腹膜組成，且延展至肋骨底部。其他脊椎動物，如兩棲類與爬蟲類，也有橫膈膜或類似橫膈膜的構造，但腹腔內肺臟的位置等重大細節與人類相異。
解剖學中的膈膜（diaphragm）也可指其他含骨骼肌能分隔體腔的膜狀組織，例如泌尿生殖膈與盆膈，但「膈」普遍指橫膈膜。一般不含肌肉的分隔組織用「隔」（septum）、「中隔」、「隔」膜，如鼻中隔、室間隔。
橫膈膜的功能是幫助氣體交換與呼吸。吸入氣體時，胸腔擴大（外肋間肌同時參與此擴張過程），降低胸內壓力：換句話說，胸腔的擴大製造了吸力，將空氣吸入肺內。橫膈膜放鬆時，氣體因肺的彈性回縮，以及胸腔內膜組織與腹肌的共同施力而被呼出，腹肌搭配橫膈膜的收縮、負責類似擷抗肌（Antagonist）的功能。
橫膈膜除了呼吸功能外，也透過提高腹部內壓力，幫助排出人體內嘔吐物、糞便與尿液。橫膈膜也在胃酸通過食管裂孔時，透過施壓於食管，防止胃酸逆流。
對人類以外的某些動物而言，橫膈膜不是完全至關重要的；舉例而言，牛在橫膈膜喪失功能的情況下仍可安然無恙的生存，只要避免對氧氣代謝需求過大。
橫膈膜是一層骨骼肌纖維所構成的圓拱形隔膜，將胸腔與腹腔分隔開，具有三裂孔：主動脈裂孔（主動脈和胸導管通過）、食管裂孔（食管和迷走神經通過）、腔靜脈裂孔（下腔靜脈通過）。
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