การหายใจ ( การหายใจ^{[ 1 ]}หรือการระบายอากาศ ) เป็นกระบวนการที่เป็นจังหวะของการเคลื่อนอากาศเข้า ( การสูดหายใจ เข้า ) และออกจาก ( การหายใจออก ) ปอดเพื่อให้สามารถแลกเปลี่ยนก๊าซกับสิ่งแวดล้อมภายใน โดยหลักคือ การ กำจัดคาร์บอนไดออกไซด์และรับออกซิเจน

สิ่งมีชีวิต แอโรบิกทั้งหมดต้องการออกซิเจนสำหรับการหายใจระดับเซลล์ซึ่งดึงพลังงานจากอาหารและผลิตคาร์บอนไดออกไซด์เป็นของเสียการหายใจภายนอก (การหายใจ) นำอากาศไปยังถุงลมซึ่งก๊าซจะเคลื่อนที่โดยการแพร่ระบบไหลเวียนโลหิตจะขนส่งออกซิเจนและคาร์บอนไดออกไซด์ระหว่างปอดและเนื้อเยื่อ^{[ 2 ] [ 3 ]}

ในสัตว์มีกระดูกสันหลังที่มีปอด การหายใจประกอบด้วยวัฏจักรการสูดลมหายใจเข้าและออก ซ้ำๆ ผ่านระบบทางเดินหายใจที่แตกแขนงออกไปซึ่งนำอากาศจากจมูกหรือปากไปยังถุงลม^{[ 4 ]}จำนวนรอบการหายใจต่อนาที — อัตราการหายใจ — เป็นสัญญาณชีพ ที่สำคัญ ^{[ 5 ]}ภายใต้สภาวะปกติ ความลึกและอัตราการหายใจจะถูกควบคุมโดยไม่รู้ตัวโดยกลไกการรักษาสมดุลภายในร่างกายซึ่งรักษาระดับความดันย่อยของคาร์บอนไดออกไซด์และออกซิเจน ในหลอดเลือด แดง การรักษาระดับ CO₂ ในหลอดเลือดแดงให้คงที่ช่วยรักษาระดับ pH ของของเหลวภายนอกเซลล์การหายใจเร็วเกินไปและหายใจช้าเกินไปจะเปลี่ยนแปลง CO₂ และ pH ดังนั้นจึงทำให้เกิดอาการไม่พึงประสงค์

การหายใจยังช่วยสนับสนุนการพูดการหัวเราะและปฏิกิริยาตอบสนอง บางอย่าง ( เช่น การหาวการไอการจาม ) และยังช่วยในการควบคุมอุณหภูมิร่างกายได้ (ตัวอย่างเช่น การหอบในสัตว์ที่ไม่สามารถขับเหงื่อได้อย่างเพียงพอ)

การเคลื่อนไหวแบบ "ด้ามปั๊ม" และ "ด้ามถัง" ของซี่โครง

ผลของกล้ามเนื้อที่ใช้ในการหายใจเข้าในการขยายช่องอกการเคลื่อนไหวที่แสดงในภาพนี้เรียกว่าการเคลื่อนไหวแบบดึงคันโยกของช่องอก

จากภาพนี้จะเห็นได้อย่างชัดเจนว่าซี่โครงส่วนล่างลาดลงจากกึ่งกลางลำตัวออกไปด้านนอก ทำให้เกิดการเคลื่อนไหวที่คล้ายกับ "ลักษณะการดึงคันโยกปั๊มน้ำ" แต่ในกรณีนี้เรียกว่า การ เคลื่อนไหวแบบด้ามถัง

การหายใจ

กล้ามเนื้อที่ใช้ในการหายใจขณะพัก: การหายใจเข้าอยู่ทางซ้าย การหายใจออกอยู่ทางขวา กล้ามเนื้อที่หดตัวแสดงด้วยสีแดง กล้ามเนื้อที่คลายตัวแสดงด้วยสีน้ำเงิน การหดตัวของกระบังลมโดยทั่วไปมีส่วนทำให้ช่องอกขยายตัวมากที่สุด (สีฟ้าอ่อน) อย่างไรก็ตาม ในขณะเดียวกัน กล้ามเนื้อระหว่างซี่โครงจะดึงซี่โครงขึ้นด้านบน (ผลของกล้ามเนื้อเหล่านี้แสดงด้วยลูกศร) ทำให้ซี่โครงขยายตัวระหว่างการหายใจเข้าด้วย (ดูแผนภาพอีกด้านหนึ่งของหน้า) การคลายตัวของกล้ามเนื้อเหล่านี้ทั้งหมดระหว่างการหายใจออกทำให้ซี่โครงและช่องท้อง (สีเขียวอ่อน) กลับคืนสู่ตำแหน่งพักอย่างยืดหยุ่น เปรียบเทียบแผนภาพเหล่านี้กับวิดีโอ MRI ที่ด้านบนของหน้า

กล้ามเนื้อที่ใช้ในการหายใจอย่างแรง (หายใจเข้าและหายใจออก) รหัสสีเหมือนกับด้านขวา นอกจากการหดตัวของกระบังลมที่แรงและกว้างขึ้นแล้ว กล้ามเนื้อระหว่างซี่โครงยังได้รับความช่วยเหลือจากกล้ามเนื้อเสริมในการหายใจเข้าเพื่อเพิ่มการเคลื่อนไหวของซี่โครงขึ้นด้านบน ทำให้ช่องอกขยายตัวมากขึ้น ในระหว่างการหายใจออก นอกจากการคลายตัวของกล้ามเนื้อหายใจเข้าแล้ว กล้ามเนื้อหน้าท้องยังหดตัวอย่างแข็งขันเพื่อดึงขอบล่างของช่องอกลง ทำให้ปริมาตรของช่องอกลดลง ในขณะเดียวกันก็ดันกระบังลมขึ้นไปลึกในช่องอก

ปอดไม่พองตัวขึ้นเอง แต่จะขยายตัวก็ต่อเมื่อปริมาตร ของ ช่องอก เพิ่มขึ้น เท่านั้น^{[ 6 ] [ 7 ]}ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมการขยายตัวนี้เกิดขึ้นส่วนใหญ่จากการหดตัวของกระบังลมและในระดับที่น้อยกว่า เกิดจากการหดตัวของกล้ามเนื้อระหว่างซี่โครงซึ่งยกซี่โครง ขึ้น ในระหว่างการหายใจเข้าอย่างแรง กล้ามเนื้อเสริมอาจช่วยเสริม การเคลื่อนไหว แบบด้ามปั๊มและด้ามถังของซี่โครงเพื่อเพิ่มปริมาตรของทรวงอกให้มากขึ้น ในขณะพัก การหายใจออกส่วนใหญ่เป็นแบบพาสซีฟ เนื่องจากกล้ามเนื้อที่ใช้ในการหายใจเข้าคลายตัว และการหดตัวแบบยืดหยุ่นของปอดและผนังทรวงอกจะทำให้ทรวงอกกลับสู่ตำแหน่งพัก ณ จุดพักนี้ ปอดจะมีปริมาตรคงเหลือที่ใช้งานได้ (ประมาณ 2.5–3.0 ลิตรในมนุษย์ผู้ใหญ่) ^{[ 8 ]}

ในระหว่างการหายใจแรง ( hyperpnea ) เช่น ในขณะออกกำลังกาย การหายใจออกยังเกี่ยวข้องกับการหดตัวของกล้ามเนื้อหน้าท้องอย่างแข็งขัน ซึ่งจะดันกระบังลมขึ้นด้านบนและลดปริมาตรปอดเมื่อสิ้นสุดการหายใจออก แม้จะหายใจออกเต็มที่ สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมปกติก็ยังคงมีอากาศเหลืออยู่ในปอด^{[ 8 ]}

การหายใจ โดยใช้กระบังลม (หรือการหายใจทางหน้าท้อง) ทำให้เกิดการเคลื่อนไหวของหน้าท้องที่มองเห็นได้ การใช้กล้ามเนื้อเสริมร่วมกับการยกกระดูกไหปลาร้าขึ้นจะพบได้ในกรณีหายใจลำบากเช่น ในช่วงที่มีอาการหอบหืด รุนแรง หรือโรคปอดอุดกั้นเรื้อรัง (COPD)กำเริบ

อากาศจะถูกสูดเข้าและหายใจออกทางจมูกอย่างเหมาะสม[ 9 ^{]โพรงจมูก} — ซึ่งแบ่งโดยผนังกั้นจมูกและบุด้วยกระดูก อ่อนจมูก — จะทำให้อากาศที่สูดเข้าไปสัมผัสกับพื้นผิวเยื่อเมือกขนาดใหญ่ ทำให้อากาศอุ่นขึ้นและชุ่มชื้น และอนุภาคจะถูกดักจับโดยเยื่อเมือกก่อนที่จะไปถึงทางเดินหายใจส่วนล่าง ความร้อนและความชื้นบางส่วนจะถูกนำกลับมาใช้ใหม่ในระหว่างการหายใจออกเมื่ออากาศผ่านเยื่อเมือกที่เย็นกว่าและแห้งบางส่วน^{[ 8 ] [ 10 ]}

ใต้ทางเดินหายใจส่วนบน ระบบทางเดินหายใจของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมมักถูกอธิบายว่าเป็น ต้นไม้ทางเดิน หายใจหรือต้นหลอดลมและหลอดลมฝอยทางเดินหายใจขนาดใหญ่จะแตกแขนงซ้ำๆ ออกเป็นหลอดลมฝอยและหลอดลม เล็ก ในมนุษย์โดยเฉลี่ยแล้วมีการแตกแขนงประมาณ 23 รุ่น ส่วนต้นจะส่งผ่านอากาศ ในขณะที่ส่วนปลาย (หลอดลมฝอยหายใจ ท่อถุง ลมและถุงลม) มีความเชี่ยวชาญในการแลกเปลี่ยนก๊าซ หลอดลมและหลอดลมใหญ่เริ่มต้นจากภายนอกปอด และการแตกแขนงส่วนใหญ่เกิดขึ้นภายในปอดจนกระทั่งถึงถุงลมที่ปลายตัน การจัดเรียงนี้ทำให้เกิดพื้นที่ตาย ทางกายวิภาค ซึ่งเป็นปริมาตรของทางเดินหายใจ (ประมาณ 150 มล. ในผู้ใหญ่) ที่ไม่ได้มีส่วนร่วมใน การ แลกเปลี่ยนก๊าซ^{[ 8 ] [ 11 ]}

จุดประสงค์หลักของการหายใจคือการเติมอากาศในถุงลมเพื่อให้เกิดการแลกเปลี่ยนก๊าซระหว่างอากาศในถุงลมและเลือดในเส้นเลือดฝอยปอดโดยการแพร่การแพร่ของก๊าซนี้เกิดขึ้นโดยอาศัยเยื่อบางๆ ของระบบทางเดินหายใจ ซึ่งประกอบด้วยเยื่อบุผิวถุงลม เยื่อบุผนังหลอดเลือดฝอย และเยื่อฐานที่รวมกันเป็นกำแพงกั้นระหว่างเลือดและก๊าซ^{[ 12 ]}หลังจากการหายใจออก ปอดยังคงมีปริมาตรคงเหลือที่ใช้งานได้ (functional residual capacity ) อยู่ ในการหายใจเข้าตามปกติจะมีเพียงปริมาตรอากาศใหม่จากบรรยากาศเพียงเล็กน้อยเท่านั้นที่ผสมกับ FRC ดังนั้นองค์ประกอบของก๊าซในถุงลมจึงค่อนข้างคงที่ตลอดการหายใจ เลือดในเส้นเลือดฝอยปอดจึงปรับสมดุลกับองค์ประกอบของก๊าซในถุงลมที่ค่อนข้างคงที่ และ ตัวรับเคมี ส่วนปลายและส่วนกลางจะรับรู้การเปลี่ยนแปลงทีละน้อยของก๊าซที่ละลายอยู่มากกว่าการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว การควบคุมการหายใจแบบโฮมีโอสแตติกจึงมุ่งเน้นไปที่ความดันย่อยของ CO₂ และ O₂ ในหลอดเลือดแดงและการรักษาระดับpH ของเลือด ^{[ 8 ]}

อัตราและความลึกของการหายใจถูกควบคุมโดยศูนย์ควบคุมการหายใจในก้านสมอง ซึ่งรับข้อมูลจาก ตัวรับสารเคมี ส่วนกลางและส่วนปลาย ตัวรับสารเคมีส่วนกลางในเมดุลลาไวต่อค่าpHและ CO₂ ในเลือดและน้ำไขสันหลัง เป็นพิเศษ ส่วนตัวรับสารเคมีส่วนปลายในเอออร์ติกบอดี้และแคโรติดบอดี้ไวต่อ O₂ ในหลอดเลือดแดงเป็นหลัก ข้อมูลจากตัวรับเหล่านี้จะถูกประมวลผลในพอนส์และเมดุลลาซึ่งจะปรับการหายใจเพื่อฟื้นฟูความดันก๊าซในเลือด (ตัวอย่างเช่น การทำให้ CO₂ ในหลอดเลือดแดงกลับสู่ระดับปกติระหว่างการออกกำลังกาย ) เส้นประสาทสั่งการรวมถึงเส้นประสาทเฟร นิก ที่ไปยังกระบังลม จะส่งสัญญาณจากศูนย์ควบคุมการหายใจไปยังกล้ามเนื้อที่ใช้ในการหายใจ แม้ว่าการหายใจส่วนใหญ่จะเป็นไปโดยอัตโนมัติ แต่ก็สามารถปรับเปลี่ยนได้โดยสมัครใจสำหรับการพูดการร้องเพลงการว่ายน้ำหรือการฝึกกลั้นหายใจ เทคนิค การหายใจอย่างมีสติอาจช่วยส่งเสริมการผ่อนคลาย ปฏิกิริยาตอบสนอง เช่น ปฏิกิริยาตอบสนองการดำน้ำ จะเปลี่ยนแปลงการหายใจและการไหลเวียนโลหิตระหว่างการดำน้ำเพื่อประหยัดออกซิเจน^{[ 8 ] [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ] [ 18 ]}

อากาศที่สูดดมเข้าไปมีไนโตรเจน 78% ออกซิเจน 20.95% และก๊าซอื่นๆ ในปริมาณเล็กน้อย^{ได้แก่}อาร์กอนคาร์บอนไดออกไซด์นีออนฮีเลียมและไฮโดรเจน^{[ 19} ]

ก๊าซที่หายใจออกมามีคาร์บอนไดออกไซด์ 4% ถึง 5% โดยปริมาตร ซึ่งเพิ่มขึ้นประมาณร้อยเท่าเมื่อเทียบกับปริมาณที่หายใจเข้าไป ปริมาตรของออกซิเจนลดลงประมาณหนึ่งในสี่ หรือ 4% ถึง 5% ของปริมาตรอากาศทั้งหมด องค์ประกอบทั่วไปคือ: ^{[ 20 ]}

• ไอน้ำ 5.0–6.3%
• ไนโตรเจน 79% ^{[ 21 ]}
• ออกซิเจน 13.6–16.0%
• คาร์บอนไดออกไซด์ 4.0–5.3%
• อาร์กอน 1%
• ส่วนต่อล้าน (ppm) ของไฮโดรเจนจากกิจกรรมการเผาผลาญของจุลินทรีย์ในลำไส้ใหญ่^{[ 22 ]}
• คาร์บอนมอนอกไซด์ในหน่วย ppm ที่เกิดจากการสลายตัวของโปรตีนฮีม
• เมทานอล 4.5 ppm ^{[ 23 ]}
• แอมโมเนีย 1 ppm
• ตรวจพบ สารประกอบอินทรีย์ระเหยง่ายหลายร้อยชนิดโดยเฉพาะไอโซพรีนและอะซิโตนการมีอยู่ของสารประกอบอินทรีย์บางชนิดบ่งชี้ถึงโรค^{[ 24 ] [ 25 ]}

นอกจากอากาศแล้วนักดำน้ำใต้น้ำที่ฝึกดำน้ำเทคนิค อาจหายใจด้วย ส่วนผสมของก๊าซหายใจที่มีออกซิเจนสูง ออกซิเจนต่ำ หรือฮีเลียมสูง บางครั้งมีการให้ออกซิเจนและก๊าซ แก้ปวดแก่ผู้ป่วยภายใต้การดูแลทางการแพทย์ บรรยากาศในชุดอวกาศเป็นออกซิเจนบริสุทธิ์ อย่างไรก็ตาม ความดันนี้จะถูกรักษาไว้ที่ประมาณ 20% ของความดันบรรยากาศบนโลกเพื่อควบคุมอัตราการหายใจเข้า^{[ 26 ]}

ความดันบรรยากาศลดลงตามความสูงเหนือระดับน้ำทะเล (ระดับความสูง) และเนื่องจากถุงลมในปอดเปิดรับอากาศภายนอกผ่านทางเดินหายใจที่เปิดอยู่ ความดันในปอดจึงลดลงในอัตราเดียวกันกับระดับความสูง ที่ระดับความสูงนั้น ยังคงต้องมีความแตกต่างของความดันเพื่อผลักดันอากาศเข้าและออกจากปอดเช่นเดียวกับที่ระดับน้ำทะเล กลไกการหายใจที่ระดับความสูงนั้นโดยพื้นฐานแล้วเหมือนกับการหายใจที่ระดับน้ำทะเล แต่มีข้อแตกต่างดังต่อไปนี้:

ความดันบรรยากาศลดลงแบบเอกซ์โพเนนเชียลตามระดับความสูง โดยลดลงครึ่งหนึ่งโดยประมาณทุกๆ 5,500 เมตร (18,000 ฟุต) ที่เพิ่มขึ้น^{[ 27 ]}อย่างไรก็ตาม องค์ประกอบของอากาศในบรรยากาศนั้นเกือบจะคงที่ที่ระดับความสูงต่ำกว่า 80 กม. อันเป็นผลมาจากผลของการผสมอย่างต่อเนื่องของสภาพอากาศ^{[ 28 ]} ดังนั้น ความเข้มข้นของออกซิเจนในอากาศ (มิลลิโมล O ₂ต่อลิตรของอากาศ) จึงลดลงในอัตราเดียวกับความดันบรรยากาศ^{[ 28 ]}ที่ระดับน้ำทะเล ซึ่งความดันแวดล้อมอยู่ที่ประมาณ 100  kPaออกซิเจนคิดเป็น 21% ของบรรยากาศ และความดันย่อยของออกซิเจน ( P _{O 2} ) คือ 21 kPa (เช่น 21% ของ 100 kPa) ที่ยอดเขาเอเวอเรสต์ ความสูง 8,848 เมตร (29,029 ฟุต) ซึ่งความดันบรรยากาศรวมอยู่ที่ 33.7 kPa ออกซิเจนยังคงคิดเป็น 21% ของบรรยากาศ แต่ความดันย่อยของออกซิเจนอยู่ที่เพียง 7.1 kPa เท่านั้น (กล่าวคือ 21% ของ 33.7 kPa = 7.1 kPa) ^{[ 28 ]}ดังนั้นจึงต้องสูดอากาศเข้าไปในปริมาณที่มากกว่าที่ระดับความสูงเมื่อเทียบกับระดับน้ำทะเล เพื่อให้ได้รับออกซิเจนในปริมาณเท่ากันในช่วงเวลาที่กำหนด

ระหว่างการหายใจเข้า อากาศจะถูกทำให้อุ่นและอิ่มตัวด้วยไอน้ำขณะที่ผ่านจมูกและคอหอยก่อนที่จะเข้าสู่ถุงลม ความดันไอน้ำ อิ่มตัวขึ้นอยู่กับอุณหภูมิเท่านั้น ที่อุณหภูมิแกนกลางของร่างกาย 37 °C จะอยู่ที่ 6.3 kPa (47.0 mmHg) โดยไม่คำนึงถึงอิทธิพลอื่นใด รวมถึงระดับความสูง^{[ 29 ]}ดังนั้น ที่ระดับน้ำทะเล อากาศ ในหลอดลม (ก่อนที่อากาศที่หายใจเข้าจะเข้าสู่ถุงลม) ประกอบด้วย: ไอน้ำ ( P _{H 2 O} = 6.3 kPa), ไนโตรเจน ( P _{N 2} = 74.0 kPa), ออกซิเจน ( P _{O 2} = 19.7 kPa) และคาร์บอนไดออกไซด์และก๊าซอื่นๆ ในปริมาณเล็กน้อย รวมทั้งหมด 100 kPa ในอากาศแห้ง ความดันออกซิเจนในอากาศ _(PO2 ) _ที่ระดับน้ำทะเลคือ 21.0 กิโลปาสคาล ในขณะที่ ความ _ดัน ออกซิเจนในอากาศในหลอดลมคือ 19.7 กิโล ปาส_คาล (21% ของ [100 – 6.3] = 19.7 กิโลปาสคาล) ที่ยอดเขาเอเวอเรสต์ ความดันรวมในอากาศในหลอดลมคือ 33.7 กิโลปาสคาล ซึ่ง 6.3 กิโลปาสคาลเป็นไอน้ำ ทำให้ความดันออกซิเจนในอากาศในหลอดลมลดลง_{เหลือ}5.8 กิโลปาส _คาล (21% ของ [33.7 – 6.3] = 5.8 กิโลปาสคาล) ซึ่งมากกว่าการลดลงของความดันบรรยากาศเพียงอย่างเดียว (7.1 กิโลปาสคาล)

ความแตกต่างของความดันที่บังคับให้อากาศเข้าสู่ปอดระหว่างการหายใจเข้าจะลดลงตามระดับความสูง การเพิ่มปริมาตรของปอดเป็นสองเท่าจะทำให้ความดันในปอดลดลงครึ่งหนึ่งที่ระดับความสูงใดๆ การลดความดันอากาศที่ระดับน้ำทะเลลงครึ่งหนึ่ง (100 kPa) จะส่งผลให้ความแตกต่างของความดันอยู่ที่ 50 kPa แต่หากทำเช่นเดียวกันที่ระดับความสูง 5500 เมตร ซึ่งความดันบรรยากาศอยู่ที่ 50 kPa การเพิ่มปริมาตรของปอดเป็นสองเท่าจะส่งผลให้ความแตกต่างของความดันอยู่ที่เพียง 25 kPa เท่านั้น ในทางปฏิบัติ เนื่องจากเราหายใจอย่างนุ่มนวลและเป็นวัฏจักรซึ่งสร้างความแตกต่างของความดันเพียง 2–3 kPa เท่านั้น จึงแทบไม่มีผลกระทบต่ออัตราการไหลเข้าสู่ปอดที่แท้จริง และสามารถชดเชยได้ง่ายโดยการหายใจให้ลึกขึ้นเล็กน้อย^{[ 30 ] [ 31 ]}ความหนืด ของอากาศ ที่ต่ำกว่าที่ระดับความสูงทำให้อากาศไหลได้ง่ายขึ้น และยังช่วยชดเชยการสูญเสียความแตกต่างของความดันได้อีกด้วย

ผลกระทบทั้งหมดข้างต้นของความดันบรรยากาศต่ำต่อการหายใจนั้น โดยปกติแล้วจะได้รับการชดเชยโดยการเพิ่มปริมาตรการหายใจต่อนาที (ปริมาตรอากาศที่หายใจเข้าหรือออกต่อนาที) และกลไกในการทำเช่นนี้เป็นไปโดยอัตโนมัติ ปริมาณการเพิ่มขึ้นที่ต้องการนั้นถูกกำหนดโดยกลไกการรักษาสมดุลของก๊าซหายใจซึ่งควบคุมความดันออกซิเจนในหลอดเลือดแดง(P _{O 2)}และ ความดันคาร์บอนไดออกไซด์ในหลอดเลือดแดง ( P _{CO 2} ) กลไกการรักษาสมดุลนี้จะให้ความสำคัญกับการควบคุมP _{CO 2} ในหลอดเลือดแดง มากกว่าออกซิเจนที่ระดับน้ำทะเล กล่าวคือ ที่ระดับน้ำทะเล P CO _{2 ใน}หลอดเลือดแดงจะถูกรักษาไว้ที่ระดับใกล้เคียง 5.3 kPa (หรือ 40 mmHg) ภายใต้สถานการณ์ที่หลากหลาย โดยแลกกับการลดP _{O 2} ในหลอดเลือดแดง ซึ่งสามารถเปลี่ยนแปลงได้ในช่วงค่าที่กว้างมาก ก่อนที่จะกระตุ้นให้เกิดการตอบสนองการหายใจเพื่อแก้ไข อย่างไรก็ตาม เมื่อความดันบรรยากาศ (และดังนั้นP _{O 2} ในบรรยากาศ ) ลดลงต่ำกว่า 75% ของค่าที่ระดับน้ำทะเลการรักษาสมดุล ของออกซิเจน จะได้รับความสำคัญมากกว่าการรักษาสมดุลของคาร์บอนไดออกไซด์ การเปลี่ยนผ่านนี้เกิดขึ้นที่ระดับความสูงประมาณ 2,500 เมตร (8,200 ฟุต) หากการเปลี่ยนผ่านนี้เกิดขึ้นอย่างกะทันหัน การหายใจเร็วเกินไปในที่สูงจะทำให้ระดับ_PCO2 ใน หลอดเลือด _แดง ลดลงอย่างรุนแรง ส่งผลให้ค่าpH ของพลาสมาในหลอดเลือดแดงสูง ขึ้น นำไปสู่ภาวะด่างในระบบทางเดินหายใจซึ่งเป็นสาเหตุหนึ่งของโรคที่เกิดจากความสูง ในทางกลับกัน หากการเปลี่ยนผ่านไปสู่ภาวะสมดุลของออกซิเจนไม่สมบูรณ์ ภาวะขาดออกซิเจนอาจทำให้อาการทางคลินิกซับซ้อนขึ้นและอาจถึงแก่ชีวิตได้

ความดันจะเพิ่มขึ้นตามความลึกของน้ำในอัตราประมาณหนึ่งบรรยากาศหรือมากกว่า 100 กิโลปาสคาล หรือหนึ่งบาร์ เล็กน้อย ทุกๆ 10 เมตร อากาศที่นักดำ น้ำหายใจใต้น้ำ มีความดันเท่ากับความดันของน้ำโดยรอบ และสิ่งนี้มีผลกระทบทางสรีรวิทยาและชีวเคมีที่ซับซ้อน หากไม่ได้รับการจัดการอย่างเหมาะสม การหายใจก๊าซอัดใต้น้ำอาจนำไปสู่ความผิดปกติในการดำน้ำ หลายอย่าง ซึ่งรวมถึง ภาวะ บาดเจ็บจากความดันในปอด โรคจากการลดความดัน ภาวะมึนงงจากไนโตรเจนและพิษจากออกซิเจน ผลกระทบของการหายใจก๊าซภายใต้ความดันจะซับซ้อนยิ่งขึ้นเมื่อมีการใช้ ส่วนผสมของก๊าซพิเศษอย่าง น้อยหนึ่งชนิด

อากาศจะถูกส่งผ่านอุปกรณ์ควบคุมแรงดันสำหรับดำน้ำซึ่งทำหน้าที่ลดแรงดันสูงในถังดำน้ำให้เหลือเท่ากับแรงดันบรรยากาศประสิทธิภาพการหายใจของอุปกรณ์ควบคุมแรงดันเป็นปัจจัยสำคัญในการเลือกอุปกรณ์ที่เหมาะสมกับประเภทของการดำน้ำที่จะทำ ควรเลือกอุปกรณ์ที่หายใจได้ง่ายแม้ว่าจะจ่ายอากาศปริมาณมากก็ตาม และควรเลือกอุปกรณ์ที่จ่ายอากาศได้อย่างราบรื่นโดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงความต้านทานอย่างฉับพลันขณะหายใจเข้าหรือหายใจออก ในกราฟด้านขวา สังเกตแรงดันที่พุ่งสูงขึ้นในช่วงเริ่มต้นของการหายใจออกเพื่อเปิดวาล์วระบายอากาศ และแรงดันที่ลดลงในช่วงเริ่มต้นของการหายใจเข้าจะถูกชดเชยอย่างรวดเร็วด้วยผลของเวนทูริที่ออกแบบมาในอุปกรณ์ควบคุมแรงดันเพื่อให้ดูดอากาศได้ง่าย อุปกรณ์ควบคุมแรงดันหลายตัวมีตัวปรับเพื่อเปลี่ยนความง่ายในการหายใจเข้าเพื่อให้หายใจได้โดยไม่เหนื่อย

รูปแบบการหายใจ
กราฟแสดงรูปแบบการหายใจปกติและรูปแบบการหายใจผิดปกติชนิดต่างๆ

รูปแบบการหายใจที่ผิดปกติ ได้แก่การหายใจแบบคัสส์มาอูล (Kussmaul breathing) , การหายใจแบบไบโอต์ (Biot's respiration)และการหายใจแบบเชน-สโตกส์ (Cheyne–Stokes respiration )

ความผิดปกติของการหายใจอื่นๆ ได้แก่หายใจถี่ (dyspnea), เสียงหายใจดังผิดปกติ ( stridor ) , ภาวะหยุดหายใจขณะหลับ (apnea ), ภาวะ หยุด หายใจขณะหลับ (ส่วนใหญ่เป็น ภาวะหยุดหายใจขณะหลับชนิดอุดกั้น), การหายใจทางปาก และการกรน สภาวะหลายอย่างเกี่ยวข้องกับทางเดินหายใจที่อุดตัน การหายใจทางปากเรื้อรังอาจเกี่ยวข้องกับความเจ็บป่วย^{[ 32 ] [ 33 ]} ภาวะหายใจตื้น (Hypopnea)หมาย ถึง การหายใจตื้นเกินไป ภาวะหายใจเร็วและลึก (Hyperpnea ) หมายถึงการหายใจเร็วและลึกที่เกิดจากความต้องการออกซิเจนมากขึ้น เช่น การออกกำลังกาย คำว่าภาวะหายใจ น้อยเกินไป (Hypoventilation)และ ภาวะหายใจเร็วและลึก ( Hyperventilation ) ก็หมายถึงการหายใจตื้นและการหายใจเร็วและลึกตามลำดับเช่นกัน แต่เกิดขึ้นภายใต้สถานการณ์ที่ไม่เหมาะสมหรือโรค อย่างไรก็ตาม ความแตกต่างนี้ (เช่น ระหว่างภาวะหายใจตื้นและภาวะหายใจเร็วและลึก) ไม่ได้ยึดถือเสมอไป ดังนั้นคำเหล่านี้จึงมักใช้แทนกันได้^{[ 34 ]}

สามารถใช้ การทดสอบลมหายใจหลายประเภทเพื่อวินิจฉัยโรคต่างๆ เช่น ภาวะแพ้อาหาร เครื่องวัดการไหล เวียนของอากาศในโพรงจมูกใช้เทคโนโลยีอะคูสติกในการตรวจสอบการไหลของอากาศผ่านทางจมูก^{[ 35 ]}

คำว่า "จิตวิญญาณ" มาจากภาษาละตินspiritusซึ่งหมายถึงลมหายใจ ในทางประวัติศาสตร์ ลมหายใจมักถูกพิจารณาในแง่ของแนวคิดเรื่องพลังชีวิตคัมภีร์ไบเบิลภาษาฮีบรูกล่าวถึงพระเจ้าทรงเป่าลมหายใจแห่งชีวิตเข้าไปในดินเหนียวเพื่อสร้างอาดัมให้เป็นวิญญาณที่มีชีวิต ( nephesh ) นอกจากนี้ยังกล่าวถึงลมหายใจที่กลับคืนสู่พระเจ้าเมื่อมนุษย์ตาย คำว่าจิตวิญญาณปราณะ มานาในภาษาโพลินีเซียรูอาห์ในภาษาฮีบรูและจิตใจในทางจิตวิทยาล้วนเกี่ยวข้องกับแนวคิดเรื่องลมหายใจ^{[ 36 ]}

ในไท่เก๊กการออกกำลังกายแบบแอโรบิกจะถูกรวมเข้ากับการฝึกหายใจเพื่อเสริมสร้างกล้ามเนื้อกระบังลมปรับปรุงท่าทาง และใช้พลังชี่ ของร่างกายให้ดียิ่งขึ้น การทำสมาธิและโยคะในรูปแบบต่างๆ ต่างก็สนับสนุนวิธีการหายใจที่หลากหลาย การทำสมาธิแบบพุทธศาสนาที่เรียกว่าอนาปณสติซึ่งหมายถึงการมีสติในการหายใจนั้นพระพุทธเจ้า เป็นผู้ริเริ่มเป็นครั้งแรก การฝึกหายใจถูกรวมเข้ากับการทำสมาธิ โยคะบางรูปแบบ เช่นปราณายามะและวิธีการบูเตย์โกะเพื่อรักษาโรคหอบหืดและอาการอื่นๆ^{[ 37 ]}

ในดนตรี นักดนตรีที่เล่น เครื่องดนตรีประเภทเป่า บางคน ใช้เทคนิคที่เรียกว่าการหายใจแบบวงกลมนักร้องก็อาศัยการควบคุมลมหายใจเช่น กัน

สำนวนทางวัฒนธรรมทั่วไปที่เกี่ยวข้องกับการหายใจ ได้แก่ "หายใจให้ทัน" "ทำให้ฉันหายใจไม่ออก" "แรงบันดาลใจ" "หายใจไม่ออก" "หายใจได้อีกครั้ง"

รูปแบบการหายใจบางอย่างมีแนวโน้มที่จะเกิดขึ้นพร้อมกับอารมณ์บางอย่าง เนื่องจากความสัมพันธ์นี้ ผู้ปฏิบัติในศาสตร์ต่างๆ จึงอ้างว่าพวกเขาสามารถกระตุ้นให้เกิดอารมณ์เฉพาะอย่างได้โดยการใช้รูปแบบการหายใจที่มักเกิดขึ้นร่วมกับอารมณ์นั้น ตัวอย่างเช่น และอาจเป็นคำแนะนำที่พบบ่อยที่สุด คือการหายใจลึกๆ ที่ใช้กระบังลมและหน้าท้องมากขึ้นสามารถกระตุ้นให้เกิดความผ่อนคลายได้^{[ 13 ] [ 38 ]}ผู้ปฏิบัติในศาสตร์ต่างๆ มักตีความความสำคัญของการควบคุมการหายใจและอิทธิพลที่มีต่ออารมณ์ในรูปแบบที่แตกต่างกัน ชาวพุทธอาจพิจารณาว่ามันช่วยให้เกิดความรู้สึกสงบภายในผู้รักษาแบบองค์รวมอาจพิจารณาว่ามันส่งเสริมสุขภาพโดยรวม^{[ 39 ]}และที่ปรึกษาทางธุรกิจอาจพิจารณาว่ามันช่วยบรรเทาความเครียดจากการทำงาน

ในระหว่างการออกกำลังกาย ร่างกายจะปรับรูปแบบการหายใจให้ลึกขึ้นเพื่ออำนวยความสะดวกในการดูดซับออกซิเจนได้มากขึ้น เหตุผลเพิ่มเติมสำหรับการปรับรูปแบบการหายใจให้ลึกขึ้นคือการเสริมสร้างแกนกลางลำตัว ในระหว่างกระบวนการหายใจลึก กระบังลมทรวงอกจะอยู่ในตำแหน่งที่ต่ำลงในแกนกลางลำตัว และสิ่งนี้ช่วยสร้างแรงดันภายในช่องท้องซึ่งเสริมสร้างกระดูกสันหลังส่วนเอว^{[ 40 ]}โดยทั่วไปแล้ว สิ่งนี้จะช่วยให้สามารถเคลื่อนไหวร่างกายได้อย่างทรงพลังมากขึ้น ดังนั้นจึงมักแนะนำให้หายใจลึกๆ หรือปรับรูปแบบการหายใจให้ลึกขึ้นเมื่อยกน้ำหนักมาก

• เนสเตอร์, เจมส์ (2020). ลมหายใจ: วิทยาศาสตร์ใหม่ของศิลปะที่สาบสูญ . สำนักพิมพ์ริเวอร์เฮด. ISBN 978-0-7352-1361-6.
• Parkes, M (2006). "การกลั้นหายใจและจุดแตกหัก" . Exp Physiol . 91 (1): 1– 15. doi : 10.1113/expphysiol.2005.031625 . PMID  16272264 .

• สื่อที่เกี่ยวข้องกับการหายใจของมนุษย์ในวิกิมีเดียคอมมอนส์
• คำคมที่เกี่ยวข้องกับการหายใจในวิกิคำคม