التنفس

التنفس ( الشهيق ^[1] أو التهوية ) هو العملية الإيقاعية لتحريك الهواء إلى داخل ( الاستنشاق ) وخارج ( الزفير ) الرئتين لتسهيل تبادل الغازات مع البيئة الداخلية ، وخاصة لطرد ثاني أكسيد الكربون وإدخال الأكسجين .

تحتاج جميع الكائنات الهوائية إلى الأكسجين للتنفس الخلوي ، والذي يستخرج الطاقة من تفاعل الأكسجين مع الجزيئات المشتقة من الطعام وينتج ثاني أكسيد الكربون كناتج نفايات . التنفس، أو التنفس الخارجي، يجلب الهواء إلى الرئتين حيث يحدث تبادل الغازات في الحويصلات الهوائية من خلال الانتشار . ينقل الجهاز الدوري في الجسم هذه الغازات من وإلى الخلايا، حيث يحدث التنفس الخلوي. ^{[2] [3]}

يتكون تنفس جميع الفقاريات ذات الرئتين من دورات متكررة من الشهيق والزفير من خلال نظام متفرع للغاية من الأنابيب أو الممرات الهوائية التي تؤدي من الأنف إلى الحويصلات الهوائية. ^[4] عدد دورات التنفس في الدقيقة هو التنفس أو معدل التنفس ، وهو أحد العلامات الحيوية الأساسية الأربع للحياة. ^[5] في ظل الظروف العادية، يتم التحكم في عمق ومعدل التنفس تلقائيًا وبلا وعي من خلال العديد من الآليات التوازنية التي تحافظ على الضغوط الجزئية لثاني أكسيد الكربون والأكسجين في الدم الشرياني ثابتة. إن الحفاظ على الضغط الجزئي لثاني أكسيد الكربون في الدم الشرياني دون تغيير في ظل مجموعة واسعة من الظروف الفسيولوجية ، يساهم بشكل كبير في التحكم الدقيق في درجة حموضة السوائل خارج الخلايا (ECF). يؤدي التنفس الزائد ( فرط التنفس ) إلى زيادة الضغط الجزئي الشرياني لثاني أكسيد الكربون، مما يتسبب في ارتفاع درجة حموضة السائل خارج الخلايا. من ناحية أخرى، يؤدي ضيق التنفس ( نقص التهوية ) إلى انخفاض الضغط الجزئي الشرياني لثاني أكسيد الكربون وانخفاض درجة حموضة السائل خارج الخلوي. ويسبب كلاهما أعراضًا مؤلمة.

للتنفس وظائف أخرى مهمة، فهو يوفر آلية للكلام والضحك والتعبيرات المشابهة للعواطف. كما يستخدم في ردود الفعل مثل التثاؤب والسعال والعطس . الحيوانات التي لا تستطيع تنظيم درجة حرارتها عن طريق التعرق ، لأنها تفتقر إلى الغدد العرقية الكافية ، قد تفقد الحرارة عن طريق التبخر من خلال اللهاث.

الرئتان غير قادرتين على تضخيم نفسيهما، وسوف تتمددان فقط عندما يكون هناك زيادة في حجم التجويف الصدري . [ ^{6] [7] في البشر، كما هو الحال في} الثدييات الأخرى ، يتحقق ذلك في المقام الأول من خلال انكماش الحجاب الحاجز ، ولكن أيضًا من خلال انكماش العضلات الوربية التي تسحب القفص الصدري لأعلى وللخارج كما هو موضح في المخططات على اليمين. ^[8] أثناء الاستنشاق القوي (الشكل على اليمين) تعمل العضلات الإضافية للاستنشاق ، والتي تربط الأضلاع والقص بالفقرات العنقية وقاعدة الجمجمة، في كثير من الحالات من خلال ارتباط وسيط بالترقوة ، على تضخيم حركات مقبض المضخة ومقبض الدلو (انظر الرسوم التوضيحية على اليسار)، مما يؤدي إلى تغيير أكبر في حجم تجويف الصدر. ^[8] أثناء الزفير (الزفير)، في حالة الراحة، تسترخي جميع عضلات الاستنشاق، مما يعيد الصدر والبطن إلى وضع يسمى "وضع الراحة"، والذي يتم تحديده من خلال مرونتهما التشريحية. ^[8] في هذه المرحلة، تحتوي الرئتان على السعة الوظيفية المتبقية من الهواء، والتي يبلغ حجمها في الإنسان البالغ حوالي 2.5-3.0 لتر. ^[8]

أثناء التنفس الثقيل ( فرط التنفس ) كما هو الحال أثناء ممارسة الرياضة على سبيل المثال، يتم الزفير عن طريق استرخاء جميع عضلات الاستنشاق (بنفس الطريقة كما هو الحال في الراحة)، ولكن بالإضافة إلى ذلك، فإن عضلات البطن، بدلاً من أن تكون سلبية، تنقبض الآن بقوة مما يتسبب في سحب القفص الصدري إلى الأسفل (الأمامي والجانبين). ^[8] هذا لا يقلل من حجم القفص الصدري فحسب، بل يدفع أيضًا الأعضاء البطنية لأعلى ضد الحجاب الحاجز الذي ينتفخ بالتالي بعمق في الصدر. يصبح حجم الرئة في نهاية الزفير الآن أقل من "السعة المتبقية الوظيفية" في حالة الراحة. ^[8] ومع ذلك، في الثدييات الطبيعية، لا يمكن إفراغ الرئتين تمامًا. في الإنسان البالغ، لا يزال هناك دائمًا لتر واحد على الأقل من الهواء المتبقي في الرئتين بعد أقصى زفير. ^[8]

يتسبب التنفس الحجابي في انتفاخ البطن بشكل منتظم ثم تراجعها للخلف. لذلك، يشار إليه غالبًا باسم "التنفس البطني". غالبًا ما يتم استخدام هذين المصطلحين بالتبادل لأنهما يصفان نفس الفعل.

عندما يتم تنشيط العضلات الإضافية للشهيق، وخاصة أثناء التنفس المجهد ، يتم سحب الترقوة إلى الأعلى، كما هو موضح أعلاه. يشار إلى هذا المظهر الخارجي لاستخدام العضلات الإضافية للشهيق أحيانًا باسم التنفس الترقوي ، والذي يُرى بشكل خاص أثناء نوبات الربو وفي الأشخاص المصابين بمرض الانسداد الرئوي المزمن .

من الناحية المثالية، يتم استنشاق الهواء أولاً وثانيًا من خلال الأنف . تكون تجاويف الأنف (بين فتحتي الأنف والبلعوم ) ضيقة للغاية، أولاً عن طريق تقسيمها إلى قسمين بواسطة الحاجز الأنفي ، وثانيًا عن طريق الجدران الجانبية التي تحتوي على العديد من الطيات الطولية، أو الأرفف، والتي تسمى محارات الأنف ، ^[9] وبالتالي تعريض مساحة كبيرة من الغشاء المخاطي للأنف للهواء أثناء استنشاقه (وزفيره). يتسبب هذا في أن يأخذ الهواء المستنشق الرطوبة من المخاط الرطب ، والدفء من الأوعية الدموية الأساسية، بحيث يصبح الهواء مشبعًا تقريبًا ببخار الماء ويكون في درجة حرارة الجسم تقريبًا بحلول الوقت الذي يصل فيه إلى الحنجرة . ^[8] يتم استعادة جزء من هذه الرطوبة والحرارة عندما يتحرك الهواء الزفير للخارج فوق المخاط المجفف جزئيًا والبارد في الممرات الأنفية أثناء الزفير. كما يحبس المخاط اللزج أيضًا الكثير من الجسيمات التي يتم استنشاقها، مما يمنعها من الوصول إلى الرئتين. ^{[8] [9]}

غالبًا ما يوصف تشريح الجهاز التنفسي النموذجي للثدييات، أسفل الهياكل المدرجة عادةً ضمن "الممرات الهوائية العلوية" (التجويفات الأنفية والبلعوم والحنجرة)، بأنه شجرة تنفسية أو شجرة قصبية هوائية (الشكل الموجود على اليسار). تؤدي الممرات الهوائية الأكبر إلى ظهور فروع أضيق قليلاً، ولكنها أكثر عددًا من مجرى الهواء "الجذعي" الذي يؤدي إلى ظهور الفروع. قد تتكون شجرة الجهاز التنفسي البشرية، في المتوسط، من 23 فرعًا من هذا القبيل إلى مجاري هوائية أصغر حجمًا بشكل تدريجي، بينما تحتوي شجرة الجهاز التنفسي للفأر على ما يصل إلى 13 فرعًا من هذا القبيل. تعمل الأقسام القريبة (الأقرب إلى قمة الشجرة، مثل القصبة الهوائية والشعب الهوائية) بشكل أساسي على نقل الهواء إلى الممرات الهوائية السفلية. تتخصص الأقسام اللاحقة مثل القصيبات الهوائية التنفسية والقنوات السنخية والحويصلات الهوائية في تبادل الغازات . ^{[8] [10]}

تقع القصبة الهوائية والأجزاء الأولى من الشعب الهوائية الرئيسية خارج الرئتين. أما بقية فروع "الشجرة" فتتفرع داخل الرئتين، وتمتد في النهاية إلى كل جزء من الرئتين .

الحويصلات الهوائية هي النهايات العمياء لـ "الشجرة"، مما يعني أن أي هواء يدخلها يجب أن يخرج بنفس الطريقة التي جاء بها. يخلق نظام مثل هذا مساحة ميتة ، وهو مصطلح لحجم الهواء الذي يملأ الممرات الهوائية في نهاية الاستنشاق، ويتم زفيره دون تغيير أثناء الزفير التالي، دون أن يصل أبدًا إلى الحويصلات الهوائية. وبالمثل، تمتلئ المساحة الميتة بالهواء السنخي في نهاية الزفير، وهو أول هواء يتم استنشاقه مرة أخرى إلى الحويصلات الهوائية أثناء الاستنشاق، قبل أي هواء نقي يليه. يبلغ حجم المساحة الميتة للإنسان البالغ النموذجي حوالي 150 مل.

الغرض الأساسي من التنفس هو تجديد الهواء في الحويصلات الهوائية حتى يمكن أن يحدث تبادل الغازات في الدم. يحدث توازن الضغوط الجزئية للغازات في الدم الحويصلي والهواء الحويصلي عن طريق الانتشار . بعد الزفير، لا تزال رئتا الإنسان البالغ تحتويان على 2.5-3 لتر من الهواء، وهي سعتها المتبقية الوظيفية أو FRC. عند الاستنشاق، يتم إدخال حوالي 350 مل فقط من الهواء الجوي الجديد الدافئ الرطب ويختلط جيدًا مع FRC. وبالتالي، فإن تركيبة الغاز في FRC تتغير قليلاً جدًا أثناء دورة التنفس. وهذا يعني أن الدم الشعري الرئوي يتوازن دائمًا مع تركيبة هواء ثابتة نسبيًا في الرئتين ويظل معدل الانتشار مع غازات الدم الشرياني ثابتًا بنفس القدر مع كل نفس. وبالتالي، لا تتعرض أنسجة الجسم لتقلبات كبيرة في توترات الأكسجين وثاني أكسيد الكربون في الدم الناتجة عن دورة التنفس، وتقيس المستقبلات الكيميائية الطرفية والمركزية فقط التغيرات التدريجية في الغازات المذابة. وبالتالي فإن التحكم في معدل التنفس يعتمد فقط على الضغوط الجزئية للأكسجين وثاني أكسيد الكربون في الدم الشرياني، والذي يحافظ أيضًا على درجة حموضة الدم ثابتة. ^[8]

يتم التحكم في معدل وعمق التنفس تلقائيًا بواسطة مراكز الجهاز التنفسي التي تتلقى المعلومات من المستقبلات الكيميائية الطرفية والمركزية . تراقب هذه المستقبلات الكيميائية باستمرار الضغوط الجزئية لثاني أكسيد الكربون والأكسجين في الدم الشرياني. أول هذه المستشعرات هي المستقبلات الكيميائية المركزية على سطح النخاع المستطيل لجذع الدماغ والتي تكون حساسة بشكل خاص لدرجة الحموضة وكذلك الضغط الجزئي لثاني أكسيد الكربون في الدم والسائل النخاعي . ^[8] تقيس المجموعة الثانية من المستشعرات الضغط الجزئي للأكسجين في الدم الشرياني. تُعرف الأخيرة معًا باسم المستقبلات الكيميائية الطرفية، وتقع في الأبهر والأجسام السباتية . ^[8] تنتقل المعلومات من جميع هذه المستقبلات الكيميائية إلى مراكز التنفس في الجسر والنخاع المستطيل ، والتي تستجيب لتقلبات الضغوط الجزئية لثاني أكسيد الكربون والأكسجين في الدم الشرياني عن طريق ضبط معدل وعمق التنفس، بطريقة تعيد الضغط الجزئي لثاني أكسيد الكربون إلى 5.3 كيلو باسكال (40 مم زئبق)، والرقم الهيدروجيني إلى 7.4، وبدرجة أقل، الضغط الجزئي للأكسجين إلى 13 كيلو باسكال (100 مم زئبق). ^[8] على سبيل المثال، تزيد التمارين الرياضية من إنتاج ثاني أكسيد الكربون بواسطة العضلات النشطة. ينتشر ثاني أكسيد الكربون هذا في الدم الوريدي ويرفع في النهاية الضغط الجزئي لثاني أكسيد الكربون في الدم الشرياني. يتم استشعار ذلك على الفور بواسطة مستقبلات ثاني أكسيد الكربون الكيميائية على جذع الدماغ. تستجيب مراكز التنفس لهذه المعلومات عن طريق التسبب في زيادة معدل وعمق التنفس إلى الحد الذي تعود فيه الضغوط الجزئية لثاني أكسيد الكربون والأكسجين في الدم الشرياني على الفور تقريبًا إلى نفس المستويات الموجودة في حالة الراحة. تتواصل مراكز التنفس مع عضلات التنفس عن طريق الأعصاب الحركية، والتي تعد الأعصاب الحجابية ، التي تعصب الحجاب الحاجز، هي الأكثر أهمية على الأرجح. ^[8]

يمكن التغلب على التنفس التلقائي إلى حد محدود من خلال اختيار بسيط، أو لتسهيل السباحة ، أو الكلام ، أو الغناء ، أو التدريب الصوتي الآخر . من المستحيل قمع الرغبة في التنفس إلى حد نقص الأكسجين، لكن التدريب يمكن أن يزيد من القدرة على حبس النفس. لقد ثبت أن ممارسات التنفس الواعي تعزز الاسترخاء وتخفيف التوتر، لكن لم يثبت أن لها أي فوائد صحية أخرى. ^[11]

توجد أيضًا ردود أفعال أخرى للتحكم التلقائي في التنفس. يؤدي غمر الوجه بشكل خاص في الماء البارد إلى إثارة استجابة تسمى رد فعل الغوص . ^{[12] [13]} وتكون النتيجة الأولية لهذا إغلاق مجاري الهواء ضد تدفق المياه. يتباطأ معدل الأيض . يقترن هذا بانقباض شديد في الشرايين المؤدية إلى الأطراف والأحشاء البطنية، مما يحجز الأكسجين الموجود في الدم والرئتين في بداية الغوص بشكل حصري تقريبًا للقلب والدماغ. ^[12] رد فعل الغوص هو استجابة مستخدمة غالبًا في الحيوانات التي تحتاج إلى الغوص بشكل روتيني، مثل البطاريق والفقمة والحيتان. ^{[14] [15]} كما أنها أكثر فعالية عند الرضع والأطفال الصغار جدًا مقارنة بالبالغين. ^[16]

يتكون الهواء المستنشق من حيث الحجم من 78% نيتروجين و20.95% أكسجين وكميات صغيرة من الغازات الأخرى بما في ذلك الأرجون وثاني أكسيد الكربون والنيون والهيليوم والهيدروجين . ^[17]

يتكون الغاز المستنشق من 4% إلى 5% من ثاني أكسيد الكربون، أي ما يعادل زيادة مائة ضعف عن الكمية المستنشقة. وينخفض ​​حجم الأكسجين بنحو الربع، أي ما يعادل 4% إلى 5%، من إجمالي حجم الهواء. والتركيبة النموذجية هي: ^[18]

• 5.0-6.3% بخار ماء
• 79% نيتروجين ^[19]
• 13.6-16.0% أكسجين
• 4.0-5.3% ثاني أكسيد الكربون
• 1% أرجون
• أجزاء في المليون (ppm) من الهيدروجين ، من النشاط الأيضي للكائنات الحية الدقيقة في الأمعاء الغليظة. ^{[20] [ يحتاج إلى توضيح ]}
• جزء في المليون من أول أكسيد الكربون الناتج عن تحلل بروتينات الهيم . ^{[ يحتاج إلى توضيح ]}
• 4.5 جزء في المليون من الميثانول ^[21]
• 1 جزء في المليون من الأمونيا .
• توجد مئات المركبات العضوية المتطايرة ، وخاصة الأيزوبرين والأسيتون . يشير وجود بعض المركبات العضوية إلى وجود مرض. [ ^{22] [23]}

بالإضافة إلى الهواء، قد يتنفس الغواصون تحت الماء الذين يمارسون الغوص التقني مخاليط غازات تنفس غنية بالأكسجين أو منقوصة الأكسجين أو غنية بالهيليوم . يتم أحيانًا إعطاء الأكسجين والغازات المسكنة للمرضى الذين يتلقون الرعاية الطبية. يتكون الغلاف الجوي في بدلات الفضاء من الأكسجين النقي. ومع ذلك، يتم الحفاظ على هذا عند حوالي 20٪ من الضغط الجوي على الأرض لتنظيم معدل الشهيق. ^{[ بحاجة لمصدر ]}

ينخفض ​​الضغط الجوي مع الارتفاع عن مستوى سطح البحر (الارتفاع)، وبما أن الحويصلات الهوائية مفتوحة للهواء الخارجي من خلال الممرات الهوائية المفتوحة، فإن الضغط في الرئتين ينخفض ​​أيضًا بنفس المعدل مع الارتفاع. في الارتفاع، لا يزال هناك حاجة إلى فرق في الضغط لدفع الهواء إلى داخل وخارج الرئتين كما هو الحال عند مستوى سطح البحر. آلية التنفس في الارتفاع متطابقة بشكل أساسي مع التنفس عند مستوى سطح البحر ولكن مع الاختلافات التالية:

ينخفض ​​الضغط الجوي بشكل كبير مع الارتفاع، حيث ينخفض ​​إلى النصف تقريبًا مع كل ارتفاع 5500 متر (18000 قدم). ^[24] ومع ذلك، فإن تكوين الهواء الجوي ثابت تقريبًا تحت 80 كم، نتيجة لتأثير الاختلاط المستمر للطقس. ^[25] وبالتالي، ينخفض ​​تركيز الأكسجين في الهواء (مليمول O ₂ لكل لتر من الهواء) بنفس معدل الضغط الجوي. ^[25] عند مستوى سطح البحر، حيث يبلغ الضغط المحيط حوالي 100  كيلو باسكال ، يشكل الأكسجين 21٪ من الغلاف الجوي والضغط الجزئي للأكسجين ( P _{O 2} ) هو 21 كيلو باسكال (أي 21٪ من 100 كيلو باسكال). عند قمة جبل إيفرست ، على ارتفاع 8848 مترًا (29029 قدمًا)، حيث يبلغ الضغط الجوي الكلي 33.7 كيلو باسكال، لا يزال الأكسجين يشكل 21٪ من الغلاف الجوي ولكن ضغطه الجزئي يبلغ 7.1 كيلو باسكال فقط (أي 21٪ من 33.7 كيلو باسكال = 7.1 كيلو باسكال). ^[25] لذلك، يجب استنشاق حجم أكبر من الهواء على ارتفاعات أعلى من مستوى سطح البحر من أجل استنشاق نفس كمية الأكسجين في فترة زمنية معينة.

أثناء الاستنشاق، يسخن الهواء ويتشبع ببخار الماء أثناء مروره عبر الأنف والبلعوم قبل دخوله الحويصلات الهوائية. يعتمد ضغط بخار الماء المشبع على درجة الحرارة فقط؛ عند درجة حرارة قلب الجسم 37 درجة مئوية يكون 6.3 كيلو باسكال (47.0 ملم زئبق)، بغض النظر عن أي تأثيرات أخرى، بما في ذلك الارتفاع. ^[26] وبالتالي، عند مستوى سطح البحر، يتكون الهواء القصبي (قبل دخول الهواء المستنشق إلى الحويصلات الهوائية مباشرة) من: بخار الماء ( PH _{2 O} = 6.3 كيلو باسكال)، والنيتروجين ( P _{N 2} = 74.0 كيلو باسكال)، والأكسجين ( _P O _{2 =} 19.7 كيلو باسكال) وكميات ضئيلة من ثاني أكسيد الكربون والغازات الأخرى، بإجمالي 100 كيلو باسكال. في الهواء الجاف، _يبلغ P _{O 2} عند مستوى سطح البحر 21.0 كيلو باسكال، مقارنة بـ 19.7 _كيلو باسكال في الهواء القصبي (21% من [100 – 6.3] = 19.7 كيلو باسكال). في قمة جبل إيفرست، يبلغ الضغط الكلي للهواء القصبي 33.7 كيلو باسكال، منها 6.3 كيلو باسكال بخار ماء، مما يقلل P _{O 2} في الهواء القصبي إلى 5.8 كيلو باسكال (21% من [33.7 – 6.3] = 5.8 كيلو باسكال)، وهو ما يتجاوز ما يتم تفسيره من خلال انخفاض الضغط الجوي وحده (7.1 كيلو باسكال).

كما أن تدرج الضغط الذي يجبر الهواء على دخول الرئتين أثناء الاستنشاق ينخفض ​​أيضًا بالارتفاع. يؤدي مضاعفة حجم الرئتين إلى خفض الضغط في الرئتين إلى النصف عند أي ارتفاع. يؤدي وجود ضغط الهواء عند مستوى سطح البحر (100 كيلو باسكال) إلى تدرج ضغط يبلغ 50 كيلو باسكال ولكن القيام بنفس الشيء عند 5500 متر، حيث يكون الضغط الجوي 50 كيلو باسكال، يؤدي مضاعفة حجم الرئتين إلى تدرج ضغط يبلغ 25 كيلو باسكال فقط. في الممارسة العملية، نظرًا لأننا نتنفس بطريقة لطيفة ودورية تولد تدرجات ضغط تبلغ 2-3 كيلو باسكال فقط، فإن هذا له تأثير ضئيل على المعدل الفعلي للتدفق إلى الرئتين ويمكن تعويضه بسهولة عن طريق التنفس بشكل أعمق قليلاً. ^{[27] [28] تسمح} اللزوجة المنخفضة للهواء عند الارتفاع للهواء بالتدفق بسهولة أكبر وهذا يساعد أيضًا في تعويض أي فقدان لتدرج الضغط.

يتم استيعاب جميع التأثيرات المذكورة أعلاه لانخفاض الضغط الجوي على التنفس بشكل طبيعي عن طريق زيادة حجم الدقيقة التنفسية (حجم الهواء المستنشق - أو الزفير - في الدقيقة)، وآلية القيام بذلك تلقائية. يتم تحديد الزيادة الدقيقة المطلوبة من خلال آلية التوازن الداخلي للغازات التنفسية ، والتي تنظم P _{O 2} الشرياني و P _{CO 2.} تعطي هذه الآلية التوازن الداخلي الأولوية لتنظيم P _{CO 2} الشرياني على تنظيم الأكسجين عند مستوى سطح البحر. وهذا يعني أنه عند مستوى سطح البحر، يتم الحفاظ على P _{CO 2} الشرياني عند مستوى قريب جدًا من 5.3 كيلو باسكال (أو 40 ملم زئبق) في ظل مجموعة واسعة من الظروف، على حساب P _{O 2} الشرياني ، والذي يُسمح له بالتغير ضمن نطاق واسع جدًا من القيم، قبل إثارة استجابة تنفسية تصحيحية. ومع ذلك، عندما ينخفض ​​الضغط الجوي (وبالتالي P _{O 2} الجوي ) إلى أقل من 75٪ من قيمته عند مستوى سطح البحر، يتم إعطاء الأولوية لاستقرار الأكسجين على استقرار ثاني أكسيد الكربون. يحدث هذا التحول على ارتفاع حوالي 2500 متر (8200 قدم). إذا حدث هذا التحول بشكل مفاجئ نسبيًا، فإن فرط التنفس على ارتفاعات عالية سيسبب انخفاضًا حادًا في P _{CO 2} الشرياني مع ارتفاع لاحق في درجة حموضة البلازما الشريانية مما يؤدي إلى قلاء الجهاز التنفسي . هذا هو أحد العوامل المساهمة في مرض المرتفعات . من ناحية أخرى، إذا كان التحول إلى توازن الأكسجين غير مكتمل، فقد يؤدي نقص الأكسجين إلى تعقيد الصورة السريرية مع نتائج مميتة محتملة.

يزداد الضغط مع عمق الماء بمعدل حوالي ضغط جوي واحد - أكثر بقليل من 100 كيلو باسكال، أو بار واحد ، لكل 10 أمتار. يكون الهواء الذي يتنفسه الغواصون تحت الماء عند الضغط المحيط بالمياه المحيطة وهذا له مجموعة معقدة من الآثار الفسيولوجية والكيميائية الحيوية. إذا لم تتم إدارتها بشكل صحيح، فقد يؤدي استنشاق الغازات المضغوطة تحت الماء إلى العديد من اضطرابات الغوص والتي تشمل الصدمة الرئوية ومرض تخفيف الضغط وتخدير النيتروجين وتسمم الأكسجين . تتفاقم آثار استنشاق الغازات تحت الضغط باستخدام مزيج غازي خاص واحد أو أكثر .

يتم توفير الهواء بواسطة منظم الغوص ، والذي يقلل الضغط العالي في أسطوانة الغوص إلى الضغط المحيط. يعد أداء التنفس للمنظمات عاملاً عند اختيار منظم مناسب لنوع الغوص الذي سيتم القيام به. من المستحسن أن يتطلب التنفس من المنظم جهدًا منخفضًا حتى عند توفير كميات كبيرة من الهواء. يوصى أيضًا بتزويد الهواء بسلاسة دون أي تغييرات مفاجئة في المقاومة أثناء الاستنشاق أو الزفير. في الرسم البياني، على اليمين، لاحظ الارتفاع الأولي في الضغط عند الزفير لفتح صمام العادم وأن الانخفاض الأولي في الضغط عند الاستنشاق يتم التغلب عليه قريبًا حيث تم تصميم تأثير فينتوري في المنظم للسماح بسحب سهل للهواء. تحتوي العديد من المنظمات على تعديل لتغيير سهولة الاستنشاق بحيث يكون التنفس بلا مجهود.

أنماط التنفس
رسم بياني يوضح أنماط التنفس الطبيعية والأنواع المختلفة من أنماط التنفس المرضية

تشمل أنماط التنفس غير الطبيعية تنفس كوسماول ، وتنفس بيوت ، وتنفس تشين-ستوكس .

تشمل اضطرابات التنفس الأخرى ضيق التنفس (ضيق التنفس)، والصرير ، وانقطاع النفس ، وانقطاع النفس أثناء النوم (أكثرها شيوعًا انقطاع النفس الانسدادي أثناء النوم )، والتنفس عبر الفم ، والشخير . ترتبط العديد من الحالات بانسداد مجرى الهواء. قد يرتبط التنفس المزمن عبر الفم بالمرض. ^{[29] [30] يشير} ضيق التنفس إلى التنفس الضحل للغاية ؛ يشير فرط التنفس إلى التنفس السريع والعميق الناجم عن الطلب على المزيد من الأكسجين، على سبيل المثال من خلال ممارسة الرياضة. يشير مصطلحا نقص التهوية وفرط التنفس أيضًا إلى التنفس الضحل والتنفس السريع والعميق على التوالي، ولكن في ظل ظروف أو مرض غير مناسب. ومع ذلك، لا يتم الالتزام دائمًا بهذا التمييز (بين، على سبيل المثال، فرط التنفس وفرط التنفس)، بحيث يتم استخدام هذين المصطلحين بشكل متبادل في كثير من الأحيان. ^[31]

يمكن استخدام مجموعة من اختبارات التنفس لتشخيص أمراض مثل عدم تحمل النظام الغذائي. يستخدم مقياس ضغط الأنف تقنية صوتية لفحص تدفق الهواء عبر الممرات الأنفية. ^[32]

تأتي كلمة "روح" من الكلمة اللاتينية spiritus ، والتي تعني النفس. تاريخيًا، غالبًا ما كان يُنظر إلى النفس من حيث مفهوم قوة الحياة. يشير الكتاب المقدس العبري إلى أن الله نفخ نفس الحياة في الطين ليجعل آدم روحًا حية ( نفس ). كما يشير إلى النفس على أنها تعود إلى الله عندما يموت إنسان. ترتبط مصطلحات الروح، والبرانا ، والمانا البولينيزية ، والروح العبرية ، والنفسية في علم النفس بمفهوم النفس. ^[33]

في التاي تشي ، يتم الجمع بين التمارين الهوائية وتمارين التنفس لتقوية عضلات الحجاب الحاجز وتحسين الوضعية والاستفادة بشكل أفضل من تشي الجسم . وتدعو أشكال مختلفة من التأمل واليوغا إلى طرق تنفس مختلفة. وقد قدم بوذا لأول مرة شكلًا من أشكال التأمل البوذي يسمى أناباناساتي، أي اليقظة في التنفس . وتُدمج أنظمة التنفس في التأمل، وأشكال معينة من اليوجا مثل براناياما ، وطريقة بوتيكو كعلاج للربو وغيره من الحالات. ^[34]

في الموسيقى، يستخدم بعض عازفي آلات النفخ تقنية تسمى التنفس الدائري . ويعتمد المغنون أيضًا على التحكم في التنفس .

تشمل التعبيرات الثقافية الشائعة المتعلقة بالتنفس ما يلي: "لألتقط أنفاسي"، "أخذ أنفاسي"، "الإلهام"، "الخروج من الوضع"، "استعادة أنفاسي".

تميل أنماط التنفس المحددة إلى الحدوث مع حالات مزاجية معينة. وبسبب هذه العلاقة، يرى ممارسو مختلف التخصصات أنه يمكنهم تشجيع حدوث مزاج معين من خلال تبني نمط التنفس الذي يحدث عادةً بالتزامن معه. على سبيل المثال، وربما تكون التوصية الأكثر شيوعًا هي أن التنفس العميق الذي يستخدم الحجاب الحاجز والبطن بشكل أكبر يمكن أن يشجع على الاسترخاء. ^{[11] [35]} غالبًا ما يفسر ممارسو مختلف التخصصات أهمية تنظيم التنفس وتأثيره الملحوظ على الحالة المزاجية بطرق مختلفة. قد يعتقد البوذيون أنه يساعد في تعجيل الشعور بالسلام الداخلي، والمعالجون الشاملون أنه يشجع على حالة صحية عامة ^[36] ومستشارو الأعمال أنه يوفر الراحة من ضغوط العمل.

أثناء ممارسة التمارين الرياضية، يتم تكييف نمط التنفس الأعمق لتسهيل امتصاص الأكسجين بشكل أكبر. سبب إضافي لاعتماد نمط التنفس الأعمق هو تقوية مركز الجسم. أثناء عملية التنفس العميق، يتخذ الحجاب الحاجز الصدري وضعًا أقل في المركز وهذا يساعد على توليد ضغط داخل البطن مما يقوي العمود الفقري القطني. ^[37] عادةً، يسمح هذا بأداء حركات جسدية أكثر قوة. على هذا النحو، يوصى غالبًا عند رفع الأوزان الثقيلة بأخذ نفس عميق أو اعتماد نمط تنفس أعمق.

• نيستور، جيمس (2020). التنفس: العلم الجديد للفن المفقود . كتب ريفرهيد. رقم ISBN 978-0735213616.
• باركس، م (2006). "حبس النفس ونقطة توقفه". Exp Physiol . 91 (1): 1-15. doi : 10.1113/expphysiol.2005.031625 . PMID  16272264.

• الوسائط المتعلقة بالتنفس البشري على ويكيميديا ​​كومنز
• اقتباسات متعلقة بالتنفس في ويكي الاقتباس