ระบบการหายใจ

ระบบหายใจ

มนุษย์ทุกคนต้องหายใจเพื่อมีชีวิตอยู่ การหายใจเข้า อากาศผ่านไปตามอวัยวะของระบบหายใจตามลำดับ ดังนี้

1. จมูก (Nose)
จมูกส่วนนอกเป็นส่วนที่ยื่นออกมาจากตรงกึ่งกลางของใบหน้า รูปร่างของจมูกมีลักษณะเป็นรูปสามเหลี่ยมพีระมิด ฐานของรูปสามเหลี่ยมวางปะ ติดกับหน้าผากระหว่างตาสองข้าง สันจมูกหรือดั้งจมูก มีรูปร่างและขนาดต่างๆกัน ยื่นตั้งแต่ฐานออกมาข้างนอกและลงข้างล่างมาสุดที่ปลายจมูก อีกด้านหนึ่งของรูปสามเหลี่ยมห้อยติดกับริมฝีปากบนรู จมูกเปิดออกสู่ภายนกทางด้านนี้ รูจมูกทำหน้าที่เป็นทางผ่านของอากาศที่หายใจเข้าไปยังช่องจมูกและกรองฝุ่นละอองด้วย

2. หลอดคอ (Pharynx)
เมื่ออากาศผ่านรูจมูกแล้วก็ผ่านเข้าสู่หลอดคอ ซึ่งเป็นหลอดตั้งตรงยาวประมาณยาวประมาณ 5 " หลอดคอติดต่อทั้งช่องปากและช่องจมูก จึงแบ่งเป็นหลอดคอส่วนจมูก กับ หลอดคอส่วนปาก โดยมีเพดานอ่อนเป็นตัวแยกสองส่วนนี้ออกจากกัน โครงของหลอดคอประกอบด้วยกระดูกอ่อน 9 ชิ้นด้วยกัน ชิ้นที่ใหญ่ทีสุด คือกระดูกธัยรอยด์ ที่เราเรียกว่า "ลูกกระเดือก" ในผู้ชายเห็นได้ชัดกว่าผู้หญิง

3. หลอดเสียง (Larynx)
เป็นหลอดยาวประมาณ 4.5 cm ในผู้ชาย และ 3.5 cm ในผู้หญิง หลอดเสียงเจริญเติยโตขึ้นมาเรื่อยๆ ตามอายุ ในวัยเริ่มเป็นหนุ่มสาว หลอดเสียงเจริญขึ้นอย่างรวดเร็ว โดยเฉพาะในผู้ชาย เนื่องจากสายเสียง (Vocal cord) ซึ่งอยู่ภายในหลอดเสียงนี้ยาวและหนาขึ้นอย่างรวดเร็วเกินไป จึงทำให้เสียงแตกพร่า การเปลี่ยนแปลงนี้เกิดจากฮอร์โมนของเพศชาย

4. หลอดลม (Trachea)
เป็นส่วนที่ต่ออกมาจากหลอดเสียง ยาวลงไปในทรวงอก ลักษณะรูปร่างของหลอดลมเป็นหลอดกลมๆ ประกอบด้วยกระดูกอ่อนรูปวงแหวน หรือรูปตัว U ซึ่งมีอยู่ 20 ชิ้น วางอยู่ทางด้านหลังของหลอดลม ช่องว่าง ระหว่างกระดูกอ่อนรูปตัว U ที่วางเรียงต่อกันมีเนื้อเยื่อและกล้ามเนื้อเรียบมายึดติดกัน การที่หลอดลมมีกระดูกอ่อนจึงทำให้เปิดอยู่ตลอดเวลา ไม่มีโอกาสที่จะแฟบเข้าหากันได้โดยแรงดันจากภายนอก จึงรับประกันได้ว่าอากาศเข้าได้ตลอดเวลา หลอดลม ส่วนที่ตรงกับกระดูกสันหลังช่วงอกแตกแขนงออกเป็นหลอดลมแขนงใหญ่ (Bronchi) ข้างซ้ายและขวา เมื่อเข้าสู่ปอดก็แตกแขนงเป็นหลอดลมเล็กในปอดหรือที่เรียกว่า หลอดลมฝอย (Bronchiole) และไปสุดที่ถุงลม (Aveolus) ซึ่งเป็นการที่อากาศอยู่ ใกล้กับเลือดในปอดมากที่สุด จึงเป็นบริเวณแลกเปลี่ยนก๊าซออกซิเจน กับคาร์บอนไดออกไซด์

5. ปอด (Lung)
ปอดมีอยู่สองข้าง วางอยู่ในทรวงอก มีรูปร่างคล้ายกรวย มีปลายหรือยอดชี้ขึ้นไปข้างบนและไปสวมพอดีกับช่องเปิดแคบๆของทรวงอก ซึ่งช่องเปิดแคบๆนี้ประกอบขึ้นด้วยซี่โครงบนของกระดูกสันอกและกระดูกสันหลัง ฐานของปอดแต่ละข้างจะใหญ่และวางแนบสนิทกับกระบังลม ระหว่างปอด 2 ข้าง จะพบว่ามีหัวใจอยู่ ปอดข้างขวาจะโตกว่าปอดข้างซ้ายเล็กน้อย และมีอยู่ 3 ก้อน ส่วนข้างซ้ายมี 2 ก้อน หน้าที่ของปอดคือ การนำก๊าซ CO2 ออกจากเลือด และนำออกซิเจนเข้าสู่เลือด ปอดจึงมีรูปร่างใหญ่ มีลักษณะยืดหยุ่นคล้ายฟองน้ำ

6. เยื่อหุ้มปอด (Pleura)
เป็นเยื่อที่บางและละเอียดอ่อน เปียกชื้น และเป็นมันลื่น หุ้มผิวภายนอกของปอด เยื่อหุ้มนี้ ไม่เพียงคลุมปอดเท่านั้น ยังไปบุผิวหนังด้านในของทรวงอกอีก หรือกล่าวได้อีกอย่างหนึ่งว่า เยื่อหุ้มปอดซึ่งมี 2 ชั้น ระหว่าง 2 ชั้นนี้มี ของเหลวอยู่นิดหน่อย เพื่อลดแรงเสียดสี ระหว่างเยื่อหุ้มมีโพรงว่าง เรียกว่าช่องระหว่างเยื่อหุ้มปอด

กระบวนการในการหายใจ
ในการหายใจนั้นมีโครงกระดูกส่วนอกและ กล้ามเนื้อบริเวณอกเป็นตัวช่วยขณะหายใจเข้า กล้าม เนื้อหลายมัดหดตัวทำให้ทรวงอกขยายออกไปข้างหน้า และยกขึ้นบน ในเวลาเดียวกันกะบังลมจะลดต่ำลง การกระทำทั้งสองอย่างนี้ทำให้โพรงของทรวงอกขยาย ใหญ่มากขึ้น เมื่อกล้ามเนึ้อหยุดทำงานและหย่อนตัวลง ทรวงอกยุบลงและความดันในช่องท้องจะดันกะบังลม กลับขึ้นมาอยู่ในลักษณะเดิม กระบวนการเข่นนี้ทำให้ ความดันในปอดเพิ่มขึ้น เมื่อความดันในปอดเพิ่มขึ้นสูง กว่าความดันของบรรยากาศ อากาศจะถูกดันออกจาก ปอด ฉะนั้นจึงสรุปได้ว่า ปัจจัยประการแรกที่ทำให้ อากาศมีการเคลื่อนไหวเข้าออกจากปอดได้นั้น เกิด จากความดันที่แตกต่างกันนั่นเอง

การแลกเปลี่ยนก๊าซและการใช้ออกซิเจน
เมื่อเราหายใจเข้า อากาศภายนอกเข้าสู่อวัยวะ ของระบบหายใจไปยังถุงลมในปอด ที่ผนังของถุงลมมีหลอดเลือดแดงฝอยติดอยู่ ดังนั้นอากาศจึงมีโอกาสใกล้ชิดกับเม็ดเลือดแดงมากออกชิเจนก็จะผ่านผนังนี้เข้าสู่เม็ดเลือดแดง และคาร์บอนไดออกไชด์ก็จะออกจากเม็ดเลือดผ่านผนังออกมาสู่ถุงลม ปกติในอากาศมีออกชิเจนร้อยละ 20 แต่อากาศที่เราหายใจมีออกซิเจนร้อยละ 13

ที่มา - http://www.pt.ac.th/ptweb/studentweb/body/arweb/c6/index.htm

การหายใจกับการออกกำลังกาย

หน้าที่หลักของระบบหายใจก็เพื่อที่จะรับออกซิเจนเข้าไปในร่างกาย เพื่อให้ขบวนการเมทาบอลิซึ่มต่าง ๆ ทำงานได้ตามปกติ และนำของเสีย ที่เกิดจากขบวนการเมตะบอลิซึ่มคือ คาร์บอนไดออกไซด์ ออกมาเพื่อระบายทิ้ง การหายใจ แบ่งออกได้เป็น 2 ระบบ คือ

การหายใจภายนอก (External respiration) เกิดขึ้นได้ 2 ขั้นตอน คือ การแลกเปลี่ยนก๊าซ ระหว่างถุงลมในปอดกับอากาศภายนอก การแลกเปลี่ยนก๊าซ ระหว่างถุงลมในปอด (alveolar) กับเลือดซึ่งอยู่ในเส้นเลือดฝอยรอบ ๆ ถุงลมในปอด

การหายใจภายใน (Internal respiration) เป็นการแลกเปลี่ยนก๊าซระหว่างเลือดกับเซลล์

ที่มา - http://www.ipecp.ac.th/cgi-bin/Physio/sarira/rabb2.1.html

กลไกของการหายใจ

การหายใจในร่างกายของมนุษย์เป็นไปตามกฎของการแพร่กระจาย (diffusion) ซึ่งต้องอาศัยความแตกต่างของความดันก๊าซ แยกตามระบบได้ดังต่อไปนี้

การแลกเปลี่ยนก๊าซระหว่างอากาศภายนอกกับถุงลมในปอด

• การหายใจเข้าเกิดขึ้นเมื่อความดันของบรรยากาศ (atmosphere pressure) มีมากกว่าความดันของถุงลมในปอด (alveolar pressure, Palv)
• การหายใจออกเกิดขึ้นเมื่อความดันของถุงลมในปอด มีมากกว่าความดันของบรรยากาศ

ที่มา - http://www.ipecp.ac.th/cgi-bin/Physio/sarira/rabb2.2.html

โครงสร้างและคุณสมบัติของปอด

อากาศที่ไหลเข้าสู่ปอดจะต้องผ่านอวัยวะต่าง ๆ หลายส่วน เริ่มแรกจากทางจมูกหรือปากผ่านไปทางหลอดลม ซึ่งมีหน้าที่ทำความสะอาดเพิ่มความชื้นและทำให้อากาศอบอุ่นก่อนที่จะไปถึงถุงลม อากาศจากหลอดลมจะผ่านไปตามท่อแยกซึ่งเข้าสู่ปอดซีกซ้ายและขวา ไหลเข้าสู่ถุงลม (bronchiole) และถุงลมเล็กในปอด (alveoli) เพื่อไปแลกเปลี่ยนก๊าซกับเลือดที่มาสู่ปอดต่อไป

ความจุปอด (Lung Capacity)
ความจุปอด หมายถึง ความสามารถของปอด ที่จะรับปริมาณของอากาศเข้าสู่ปอดหรือระบายอากาศออกจากปอด ซึ่งขึ้นอยู่กับลักษณะของการหายใจ โดยมีรายละเอียด ดังนี้

• ปริมาณของอากาศขณะที่หายใจเข้าออกตามปกติ (Tidal volume, TV) มีปริมาณ 500 มิลลิลิตร
• ปริมาณของอากาศที่หายใจเข้าเต็มที่ ลบด้วยปริมาณของอากาศที่หายใจเข้าออกตามปกติ (Inspiratory reserve volume, IRV) มีปริมาณ 2,500 มิลลิลิตร
• ปริมาณของอากาศที่หายใจออกเต็มที่ ลบด้วยปริมาณของอากาศที่หายใจเข้าออกตามปกติ (Expiratory reserve volume, ERV) มีปริมาณ 1,000 มิลลิลิตร
• ปริมาณของอากาศที่เหลืออยู่ในปอด หลังจากหายใจออกอย่างเต็มที่แล้ว (Residual volume, RV) มีปริมาณ 1,500 มิลลิลิตร
• ปริมาณของอากาศที่หายใจเข้าเต็มที่หลังจากการหายใจออกอย่างเต็มที่ (Vital capacity, VC) มีปริมาณ 4,500 มิลลิลิตร
• ปริมาณของอากาศที่หายใจเข้าเต็มที่ หลังจากหายใจออกตามปกติ (Inspiratory capacity ; IC) มีปริมาณ 3,000 มิลลิลิตร
• ปริมาณของอากาศในปอดหลังจากหายใจเข้าเต็มที่ (Total lung capacity, TLC) มีปริมาณ 6,000 มิลลิลิตร
• ปริมาณของอากาศที่เหลืออยู่ในปอด หลังจากการหายใจออกตามปกติ (Functional reaidual capacity, FRC) มีปริมาณ 2,500 มิลลิลิตร
• ปริมาณของอากาศที่ไม่ได้เข้าไปในถุงลมในปอด (Dead apace) คือ อากาศที่ค้างอยู่ตามจมูก หลอดลม ก้านปอด มีปริมาณ 150 มิลลิลิตร

ปริมาณของอากาศที่หายใจ (Minute Volume or Pulmonary Ventilation)
ปกติแล้วการหายใจเข้าออกเราจะวัดปริมาตรเป็นอัตราต่อนาทีในขณะที่ร่างกายพัก จะมีปริมาณของอากาศที่หายใจ ประมาณ 5 – 8 ลิตรต่อนาที โดยการหายใจนาทีละประมาณ 12 – 20 ครั้ง แต่ขณะที่ออกกำลังกายหรือทำงานหนัก ปริมาณจะเพิ่มขึ้นถึง 130 ลิตรต่อนาทีในเพศหญิง และ 180 ลิตรต่อนาทีในเพศชาย ส่วนนักกีฬาที่ได้รับการฝึกอย่างดี ขณะออกกำลังกายหนัก ๆ อาจจะมีปริมาณของอากาศที่หายใจถึง 200 ลิตรต่อนาที และอัตราการหายใจจะเพิ่มขึ้นถึง 50 – 60 ครั้งต่อนาที

การแลกเปลี่ยนก๊าซภายในปอด
การแลกเปลี่ยนก๊าซระหว่างถุงลมในปอดกับเลือด ซึ่งอยู่ในเส้นเลือดฝอยรอบ ๆ ถุงลมในปอด เป็นไปตามกฎของการแพร่กระจาย คือก๊าซที่มีความดันมากจะแพร่ไปสู่ที่มีความดันน้อยกว่า การหาความดันของก๊าซแต่ละชนิดคิดตามร้อยละของส่วนผสมของก๊าซแต่ละชนิดในบรรยากาศ ซึ่งเป็นตามกฎของดัลตัน (Dalton’s Law) เมื่อบรรยากาศในความดัน 760 มิลลิเมตร

ที่มา - http://www.ipecp.ac.th/cgi-bin/Physio/sarira/rabb2.3.html

กล้ามเนื้อที่ช่วยในการหายใจ

ดังที่ทราบกันแล้วว่า การหายใจเกิดขึ้นได้เพราะความดันที่แตกต่างกันระหว่างปอดกับบรรยากาศภายนอก สิ่งที่จะทำให้เกิดความแตกต่างของความดันก็คือ การขยายขนาดของทรวงอกและการลดขนาดของทรวงอก การขยายขนาดทรวงอก จะทำให้เกิดช่องว่าง ซึ่งทำให้ความดันในปอดลดลง อากาศจากภายนอกจึงไหลเข้าสู่ปอดได้ ส่วนการลดขนาดก็เป็นการเพิ่มความดัน ทำให้เกิดการหายใจออก อวัยวะที่ทำหน้าที่เพิ่มและลดขนาดของทรวงอก ได้แก่ กล้ามเนื้อ ต่อไปนี้

กล้ามเนื้อที่ช่วยเพิ่มขนาดทรวงอกเพื่อหายใจเข้า

1. กระบังลม (diaphragm) เป็นกล้ามเนื้อที่สำคัญที่สุดของการหายใจเข้าในขณะพักการหดตัวจะทำให้เพิ่มขนาดของทรวงอกตามแนวตั้ง
2. กล้ามเนื้อระหว่างซี่โครง ซึ่งเรียกว่า เอคซ์เทอนัลอินเตอร์คอสตัน (external intercostal) กล้ามเนื้อนี้เกาะจากขอบล่างของซี่โคลงซี่บนและวิ่งเป็นเส้นทะแยงมุมมาทางด้านหน้ามาเกาะที่ขอบบนของซี่โครงซี่ล่าง เวลาหดตัวจะช่วยยกซี่โครงและกระดูกหน้าอก(sternum) ขึ้นทำให้ทรวงอกขยายตัวโดยมากจะเกิดเมื่อร่างกายจำเป็นต้องหายใจแรง ๆเช่น ในขณะออกกำลังกาย
3. กล้ามเนื้อบริเวณคอ คือ กล้ามเนื้อสกาลีนัส (scalenus) และสเตอโนไคลโดมาสตอยด์ (sternocleidomastoid) ทั้ง 2 มัดเวลาหดตัวจะช่วยยกซี่โครง 2 ซี่บน และกระดูกหน้าอกขึ้นทำให้ทรวงอกเกิดช่องว่าง โดยมากจะเกิดขึ้นขณะร่างกายออกกำลังกาย

กล้ามเนื้อที่ช่วยเหยียดหลังและศีรษะให้ตั้งตรงเพื่อให้หายใจเข้าได้เต็มที่ในขณะออกกำลังกายอย่างหนัก คือ กล้ามเนื้อหลังรูปสามเหลี่ยมใหญ่ ซึ่งมีชื่อว่า ทราพีเซียซ (trapezius)

กล้ามเนื้อที่ช่วยในการหายใจออก

1. กระบังลม เมื่อคลายตัวจะดันขึ้นสู่ด้านบนทำให้ขนาดของทรวงอกแคบลง แรงดันของอากาศในปอดเพิ่มสูงขึ้น จึงเกิดการหายใจออก
2. กล้ามเนื้อท้อง (abdominals) จะหดตัวทำให้ความดันในช่องท้องสูงขึ้น ความดันนี้จะไปดันกระบังลมซึ่งคลายตัวให้กลับขึ้นไปในทรวงอกได้มากขึ้น

ที่มา - http://www.ipecp.ac.th/cgi-bin/Physio/sarira/rabb2.4.html

การนำออกซิเจนเข้าสู่ร่างกาย

เมื่อออกซิเจนจากถุงลมในปอดแพร่เข้าสู่กระแสเลือดจะไปรวมตัวกับฮีโมโกลบิน (hemoglobin) ในเม็ดเลือดแดง เป็นส่วนใหญ่ออกซิเจน (O2) จะทำปฏิกริยาทางเคมีกับฮีโมโกลบิน(Hb) กลายเป็นออกซีย์ฮีโมโกลบิน (oxyhemoglobin, Hbo2) ดังสมการ

ปริมาณของฮีโมโกลบินโดยปกติในเลือด 100 มิลลิลิตรจะมีอยู่ 15 กรัม (16 gm% ในเพศชาย, 15 gm% ในเพศหญิง) ฮีโมโกลบิน 1 กรัมจะรับออกซิเจนได้ 1.34 มิลลิเมตร ดังนั้น ในเลือด 100 มิลลิลิตร จึงสามารถจับออกซิเจนได้ 1.34 X 15 = 20.1 มิลลิลิตร หรือประมาณร้อยละ 20 แต่ในสภาพการณ์ที่เป็นจริงนั้น ฮีโมโกลบินในเลือดแดงไม่สามารถจะจับออกซิเจนได้ทั้งหมดจะรับได้เพียง ร้อยละ 95 เท่านั้น ดังนั้น ค่าของออกซิเจนในเลือดแดง 100 มิลลิลิตร จึงมีค่า 95 X 20.1 = 19.1 มิลลิลิตร ซึ่งออกซิเจนจำนวนนี้ถูกนำเข้าสู่ร่างกายโดยระบบไหลเวียนเพื่อไปแลกเปลี่ยนกับเซลล์ต่อไป

ฮีโมโกลบินในเม็ดเลือดแดงจับออกซิเจนที่แพร่มาจากถุงลม นำไปส่งให้เซลล์ในเนื้อเยื่อต่างๆ

ที่มา - http://www.ipecp.ac.th/cgi-bin/Physio/sarira/rabb2.5.html

การแลกเปลี่ยนก๊าซระหว่างเลือดกับเซลล์

การแลกเปลี่ยน ณ จุดนี้ เป็นการหายใจภายในออกซิเจนในเลือดแดงมีความดัน 100 มิลลิเมตรปรอท จะแพร่เข้าสู่เซลล์ซึ่งมีความดันออกซิเจนเพียง 10 – 30 มิลลิเมตรปรอทเท่านั้น ส่วนคาร์บอนไดออกไซด์ในเซลล์ มีความดัน 50 – 80 มิลลิเมตรปรอท จะแพร่เข้าสู่กระแสเลือด ซึ่งมีความดัน 40 มิลลิเมตรปรอท

การใช้ออกซิเจน (Oxygen Consumption, VO2)
หมายถึง อัตราการใช้ก๊าซออกซิเจนของร่างกายในขณะใดขณะหนึ่ง โดยก๊าซออกซิเจนถูกนำไปสันดาปกับกลูโคส ไขมัน โปรตีน เพื่อให้ได้พลังงาน ATP (Adenosine Triphosphate) ซึ่งถูกเซลล์นำไปใช้ ดังนั้น ถ้าเซลล์มี Metabolism สูง อัตราการใช้ออกซิเจนก็จะสูงขึ้นด้วย หน่วยที่ใช้แสดงอัตราการใช้ก๊าซออกซิเจนมี 2 หน่วย ได้แก่ หน่วยสัมบูรณ์ (Absolute unit) แสดงเป็นลิตรต่อนาที (L/min) หรือมิลลิลิตรต่อนาที (ml/min) และหน่วยสัมพันธ์ (Relative unit) แสดงเป็นลิตรต่อนาที ต่อกิโลกรัมน้ำหนักตัว (ml/min/kg)

ร่างกายใช้ออกซิเจนในระยะพักประมาณ 250 ml/min/kg อัตราการใช้ก๊าซออกซิเจนของร่างกายจะสูงหรือต่ำขึ้นอยู่กับความสามารถของระบบในร่างกายที่เกี่ยวข้อง ได้แก่

• ระบบหายใจ ในการบีบเลือด (Pump Generator) เพื่อนำก๊าซและสารอาหารไปเลี้ยงส่วนต่าง ๆ ของร่างกาย
• ระบบหายใจ ในการแลกเปลี่ยนก๊าซ (Gas Exchange) อย่างเพียงพอสำหรับความต้องการของเซลล์
• ระบบเลือด ที่มีหน้าที่จับรวมตัวกับนำก๊าซออกซิเจนและนำไปสู่เซลล์ (Oxygen Carrying Capacity or Oxygen Transportation)
• ระบบกล้ามเนื้อ ที่เป็นระบบปลายทาง และสกัดเอาก๊าซออกซิเจนไปใช้ (oxygen Extraction Capacity) เซลล์ทุกเซลล์ในร่างกายไม่ว่าจะเป็นกล้ามเนื้อหรือไม่ ต้องมี Metabolism ทั้งสิ้นทุกเซลล์จึงมีส่วนต่ออัตราการใช้ออกซิเจน แต่ระบบกล้ามเนื้อมีสัดส่วนการใช้ออกซิเจนมากกว่าระบบอื่น ๆ ทั้งในระยะพักและออกกำลังกาย

การใช้ออกซิเจนสูงสุด (Maximal Oxygen Consumption, VO 2max)
หมายถึง ปริมาณก๊าซออกซิเจนสูงสุดที่ร่างกายใช้ไปในเวลา 1 นาที ในภาวะที่ร่างกายออกกำลังกายจนถึงจุดที่อัตราการใช้ออกซิเจนสูงสุด หมายความว่า

1. กล้ามเนื้อหัวใจทำหน้าที่บีบตัวด้วยแรงสูงสุดและอัตราการเต้นสูงสุด (Maximal contraction and rate) แล้ว ไม่สามารถเพิ่มการบีบตัวและการเต้นได้อีก
2. อัตราการหายใจและการขยายของปอดถึงจุดสูงสุด ถุงลมทุกถุงเกิดการแลกเปลี่ยนก๊าซด้วยอัตราที่สูงสุดแล้ว (Maximal Gas Exchange)
3. เม็ดเลือดแดงทุกเม็ดมีโมเลกุลของออกซิเจนมาเกาะอยู่อย่างเต็มที่ครบหมดแล้ว
4. เซลล์กล้ามเนื้อทุกเซลล์สามารถแลกเปลี่ยนออกซิเจนได้เต็มที่แล้ว

เมื่อใดที่ออกกำลังกายจนเกิดภาวะทั้ง 4 ประการข้างต้นหมายความว่า ทุกระบบไม่สามารถให้ออกซิเจนตอบสนองความต้องการของร่างกายได้มากกว่านี้อีกแล้ว เราจึงต้องทดสอบจนแน่ใจว่าถึงภาวะของ VO 2max จริง ๆ นักวิทยาศาสตร์การกีฬาจะใช้หลักการว่า VO 2max เกิดขึ้นเมื่อชีพจรถึงจุดสูงสุดแล้วไม่ว่าจะเพิ่มงาน (Workload) ไปอีกเท่าใดก็ตาม ค่า VO 2max นี้เป็นดัชนีหลักที่ใช้ในการบอกสมรรถภาพร่างกายของแต่ละคนและเนื่องจากเป็นการสะท้อนหน้าที่สูงสุดของ 4 ระบบหลักของร่างกาย ค่า VO 2max จึงเป็นดัชนีทั้งทางแอโรบิคของร่างกาย (Aerobic index) และดัชนีความทนทานของหัวใจ (Cardiac endurance)

รูปวาดของส่วนหนึ่งของกลีบปอด ขยายให้เห็นถึงถุงลม และเส้นเลือดฝอยที่ล้อมรอบถุงลม เพื่อปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์ ออกไป และรับออกซิเจนเข้ามา

ปัจจัยที่มีผลต่อ VO 2max
เป็นข้อจำกัดใด ๆ ที่ทำให้การขนส่งออกซิเจนไปสู่ปลายทางล่าช้าหรือหยุดลง มีความเป็นได้จากการบกพร่องของระบบใดระบบหนึ่งต่อไปนี้

• ระบบหายใจ หากการไหลเวียนอากาศในปอดไม่ดี เช่นมีเสมหะคั่งค้าง (Secretion) หรือถุงลมปกติดีแก่เส้นเลือดฝอยที่ปอดไหลเวียนไม่สะดวก ฯลฯ เหล่านี้ล้วนทำให้การแลกเปลี่ยนอากาศในปอดลดลง จึงไม่สามารถเติมเต็มก๊าซออกซิเจนให้แก่เลือดที่ฟอกได้
• ระบบหัวใจ หากหัวใจทำงานบกพร่อง เช่นการบีบตัวลดลงจากกล้ามเนื้อหัวใจตายไปบางส่วน หรือบีบตัวช้าลง (Bradycardia) จากการนำสัญญาณประสาทบกพร่อง ฯลฯ จะทำให้ปริมาณเลือดที่ออกจากหัวใจลดลง
• ระบบเลือด ค่าปกติของเม็ดเลือดต่อน้ำเลือด (Hematocrit) เท่ากับ 40 – 45 % ทำให้ความสามารถในการขนส่งออกซิเจน (Oxygen Carrying Capacity) เป็น 100 % ในกรณีที่เสียเลือดจะเป็นการสูญเสียเม็ดเลือดไปด้วยจะทำให้ค่า Hematocrit ลดลง ดังนั้น Oxygen Carrying Capacity จึงลดลง
• ระบบกล้ามเนื้อ กล้ามเนื้อที่มีขนาดใหญ่ใช้ออกซิเจนมากกว่ากล้ามเนื้อที่มีขนาดเล็ก ดังนั้น คนที่เคยเป็นนักกีฬาแล้วหยุดการฝึกร่างกายในช่วง Detraining การใช้ออกซิเจนจะลดลง เนื่องจากความสามารถของเอนไซม์และไมโตคอนเดรีย ลดลง
• ขนาดร่างกาย คนที่รูปร่างใหญ่จะมีการใช้ออกซิเจนมากกว่าคนที่รูปร่างเล็ก VO 2max ในผู้หญิงจึงน้อยกว่าในผู้ชาย เพราะประมาณว่าคนที่รูปร่างใหญ่จะมีปริมาณกล้ามเนื้อมากกว่าด้วย

VO 2max กับ VO 2peak ต่างกันอย่างไร
สองคำนี้ถูกพบในรายงานการวิจัยในการบอกถึงสมรรถภาพร่างกาย ซึ่งนักวิทยาศาสตร์การกีฬาต้องทำความเข้าใจให้ถ่องแท้ ดังนี้

VO 2max เป็นความสามารถในการใช้ออกซิเจนสูงสุดของนักกีฬา ซึ่งเป็นผู้มีสมรรถภาพทางกายเป็นเลิศ การทำงานของทุกระบบที่เกี่ยวข้องทั้งหัวใจ ปอด เลือดและกล้ามเนื้อ จะขึ้นถึงจุดสูงสุดได้ค่า VO 2 ที่วัดได้จึงเป็นค่าสูงสุดอย่างแท้จริง (Real VO 2max )

VO 2peak เป็นความสามารถในการใช้ออกซิเจนสูงสุดของคนที่ไม่ใช่นักกีฬา ซึ่งเป็นผู้มีสมรรถภาพทางกายต่ำกว่า ดังนั้น การทำงานของระบบที่เกี่ยวข้องทั้งหัวใจ ปอด เลือดและกล้ามเนื้อจะไม่ขึ้นถึงจุดสูงสุด เพราะจะมีการล้าของระบบใดระบบหนึ่งเกิดขึ้นก่อนและเหนี่ยวรั้งให้ระบบอื่นต้องชลอหรือหยุดการทำงาน ค่า VO 2 ที่วัดได้จึงเป็นค่าที่ต่ำกว่าจุดสูงสุด (Submaximal VO 2max) หรือกล่าวว่า VO 2peak ต่ำกว่า VO 2max

ที่มา - http://www.ipecp.ac.th/cgi-bin/Physio/sarira/rabb2.6.html

ผลการออกกำลังกายที่มีผลต่อระบบการหายใจ

1. ทำให้ทรวงอกขยายและความลึกของการหายใจเพิ่มขึ้น
2. อัตราการหายใจ (Respiratory Rate) ลดลง
3. ความจุปอดเพิ่มขึ้น
4. ค่าการระบายอากาศสูงสุดต่อนาทีจะเพิ่มขึ้น (Venlilation เพิ่มขึ้น)
5. ความสามารถในการใช้ออกซิเจนสูงสุดมากขึ้น (Maximal Oxygen Consumption, VO 2max เพิ่มขึ้น)
   
   

ที่มา - http://www.ipecp.ac.th/cgi-bin/Physio/sarira/rabb2.7.html