تركيب الجهاز التنفسي :-

يشمل تركيب الجهاز التنفسي فضلا عن الجزئين السابقين (الجزء الموصل وجزء تبادل الغازات) على عضلات التنفس وأهمها العضلات التي توجد ما بين ضلوع القفص الصدری Intercostal Muscles والتي تعمل على اتساع وضيق حجم القفص الصدري
خلال عملية التنفس، كما يدخل في تركيب الجهاز التنفسي الأعصاب التي تصل إليه من الجهاز العصبي الذاتي أو التلقائي ومن أهمها العصب السمبثاوي Sympathic :-

الذي يؤدي تنبيهه إلى توسيع الشعب الهوائية وضيق خفيف في الشرايين الرئوية، 

والعصب جار السمبثاوي Parasympathic :-

الذي يعرف بالعصب الحائر، ويؤدي تنبيهه إلى حدوث ضيق في الشعب الهوائية وزيادة في إفراز الخلايا المخاطية.

ألية (ميكانيكية التنفس) Mechanism of Respiration 

تتضمن عملية التنفس آليتين أساسيتين هما:
آلية الشهيق- Mechanism of In Spiration :-

وفيها يتسع الصدر وتتمدد الرئتان ويندفع الهواء من الخارج ليملا الرتين .
وآلية الزفير Mechanism of Expiration :-
وفيها يعود الصدر والرتتان إلى حجمهما الطبيعي ويطرد الهواء إلى الخارج .

وتتم هاتان العمليتان بواسطة نوعين من الحركة هما :-
حركة الضلوع وحركة الحجاب الحاجز.
ولذا فإنه يمكننا تمييز نوعين من التنفس هما :-
أ- التنفس الجوفي (البطنی) :-
أو فيما يطلق عليه تنفس الحجاب الحاجز -Diaphrag Matic Breathing وهو التنفس الذي يلاحظ أثناء حدوثه ظهور حركة واضحة للبطن فيبرر جدار البطن للأمام ثم يرتد للخلف في حالة الوقوف او پیرر لأعلى ثم ينخفض لأسفل في وضع الرقود ، وهذا التنفس يعتمد على حركة الحجاب الحاجز فقط وياخذ الشكل الهادئ، ولذا فيعتمد على هذا النوع من التنفس أثناء النوم أو الراحة .
ب- التنفس الضلعی: Costal Breathing :-
وهو نوع التنفس الذي يحدث عند القيام بالحركة او الجهود البدني، وفيه تتم عملية التنفس بمشاركة عضلات ما بين الضلوع للحركة التي تقوم بها عضلة الحجاب الحاجز .

مستويات التنفس، Breathing Levels

يمكن توصيف مستويات عملية التنفس من خلال عدد من المتغيرات المرتبطة بكفاءة عمل الجهاز التنفسي، حيث يمكن قياس سرعة حركات التنفس (عددها في الدقيقة الواحدة) وكذلك يمكن تقدير ضخامتها أو قوتها Amplitude ويستعمل العلماء مجموعة من المصطلحات لوصف مستويات التنفس من أهمها ما يلی :-

1. حالة التنفس الطبيعي والهاديء وتسمى دیوبنيا، Eupnea وفيها لا نشعر باننا نبذل جهدا لحدوث عملية التنفس ، وتعتمد هذه الحالة غالبا على استخدام عضلات الحجاب الحاجز فقط .
2. حالة التنفس الشاق الجهد Labourd Breathing ويكون التنفس السائد في هذه الحالة هو التنفس بالضلوع، وتسمى هذه الحالة اديسينيا، Dyspnea .
3. حالة التنفس التي يطلق عليها هيبربنیا» Hyperpena وهي حالة من التنفس تزيد فيها سرعة الحركات التنفسية أو أحجامها او الاثنين معا.
4. حالة «بوليبنيا» Polypena وهي الحالة التي يكون فيها التنفس سریعا ولكنه غير عميق مثلما يحدث عندما تلهث Panting
5. الحالة التي يطلق عليها البنيا، Apnea ويقصد بها توقف التنفس وتحدث عند الغرق او تحت تأثير المخدر، وفي مثل هذه الحالات لابد من اللجوء إلى استخدام عمليات التنفس الاصطناعي حتى يمكن إعادة الحركات التنفسي للفرد .

مؤشرات لياقة الجهاز التنفسى للأشخاص الأصحاء البالغين

هناك عدد كبير من المؤشرات الفسيولوجية التي تعبر عن مدى لياقة الجهاز التنفسي ، من حيث قوة عضلات التنفس ومرونة الرئتين والقفص الصدري وكفاءتها الميكانيكية فضلا عن كفاءة عملية التبادل الغازى، وعادة يستخدم جهار قياس الوظائف التنفسية الذي يطلق عليه اسم اسبيروميتر Spirometer في الكشف عن العديد من جوانب لياقة الجهار التنفسي، وعلى الرغم من أن معظم أجهزة قياس الوظائف التنفسية تستخدم للكشف عن جوانب القصور في وظائف الجهاز التنفسي والأمراض الرئوية عامة ومقدار التحسن في هذه الوظائف تحت تأثير المعالجات الطبية ، إلا أنها تستخدم أيضا على نطاق واسع في دراسة تأثيرات الجهد المبني على الوظائف التنفسية سواء بالنسبة للأفراد العاديين أو الرياضيين للتعرف على مقدار تأثيرات الاستجابة Response للجهد المبذول ، أو التعرف على مستوى لباقة اللاعبين نتيجة عمليات تأقلم وتكيف -Adaptation وظائف الجهاز التنفسي لعمليات التدريب الرياضي المنتظم .

من أهم المتغيرات الفسيولوجية التي تستخدم للكشف عن مقدار لياقة الجهاز التنفسي 

1. معدل التنفس: Breathing Rate :- يعني عدد مرات التنفس في الدقيقة الواحدة ، ولدى الأشخاص الأصحاء البالغين يكون المعدل ۱۲ مرة / في حالة الراحة .
2. حجم هواء التنفس العادی: Tidal Volume :- يقصد به مقدار الهواء الذي يمكن أن يستنشقه الشخص خلال عملية الشهيق الهاديء أو يطرده خلال عملية الزفير الهادئ أيضا ، ويقدر هذا الحجم بمقدار ۵۰۰ ملیلتر أي ما يعادل نصف لتر .
3. حجم التهوية الرئوية : Pulmonary Ventelation Volume :- هو حجم الهواء الداخل والخارج من الرئتين الذي يعمل على تحديد مواء الحويصلات Alveolar وتهوية الرتين بشكل عام ، ويحسب عادة خلال الدقيقة الواحدة ، ويتراوح مقداره بين 6-7 لترات لدى الشخص السليم البالغ في حالة الراحة في الدقيقة الواحدة) . 

وهذا المقدار هو عبارة عن ناتج ضرب معدل التنفس – حجم التنفس الواحد (العادي) حيث بحسب حجم التهوية في الدقيقة Mv (Minute Ventilation) حجم التهوية في الدقيقة – معدل التنفس / ق x حجم التنفس الواحد (العادي) ۱۲ مرة تنفس * ۵۰۰ ملیلتر
= 6 لترات / دقيقه MV = breathing Rate / min x Tidal Volume
My = 12 breathing / min x 500 ml.
= 6 liters /min

وهناك عدد من المؤشرات الفسيولوجية الأخرى التي تعبر عن كفاءة الوظائف التنفسية ، يطلق عليها اصطلاح الأحجام والسعات الرئوية ، يمكن تعريفها والاستدلال على مقاديرها القياسية لدى الأصحاء البالغين وفقا لما هو موضح بالجدول التالي :-
وإضافة إلى ما سبق طرحه من أحجام وسعات رئوية يمكن إضافة متغيرين آخرين لهما أهميتهما في وظائف العمليات التنفسية وهما:
1 – الحجم الزفير القسري عند الثانية الثالثة، 3 ) FEV) :-
ويقصد به حجم الهواء الذي يمكن إخراجه من الرئتين في نهاية الثانية الثالثة بعد أخذ أعمق شهيق ممكن، وهذا المؤشر يعتبر أكثر دلالة من مؤشر حجم الزفير القسرى عند الثانية الأولى . 
2- الإمكانية التنفسية القصوى (Maximum Breathing Capacity ) ((MBc
وهي كمية الهواء التي يمكن استنشاقها وإخراجها من الرئتين بأقصى سرعة خلال دقيقة واحدة ، ويتم قياسها من خلال أداء الشخصي لأقصى شهيق وزفير ممكن خلال مدة ۱۲ ثانية ثم بضرب الرقم 5 حتى يحسب في الدقيقة ، وتصل هذه الكمية إلى حوالي 140 لترا في وقد تصل إلى أكثر من ذلك لدى الرياضيين ذوي المستويات العالية .

الجهد البدني والرياضه واستجابات وظائف التنفس

The Physical Effort and The Breathing Responces
تحت تأثير الجهد البدني تحدث مجموعة من التغيرات في وظائف الجهاز التنفسي من أنواع الاستجابات المباشرة لأداء هذا الجهد، وتختلف مستويات الاستجابة في تلك الوظائف طبقا لاختلاف نوع ودرجة الجهد المبذول .

ويمكن تلخيص أهم تلك الاستجابات فيما يلي :-
أولا: استجابات معدل التنفس؛ Breating Rate Responses :- 
يتضاعف معدل التنفس عند أداء الجهد البدني ليصل إلى نحو (3-4) ثلاثة إلى أربعة أضعاف قيم الراحة عندما تكون درجة الحمل عند المستوى الأنصی، وهذا يعني في أن معدلات التنفس قد تصل في هذه الحالة إلى نحو ۳۵-۵۰ مرة / د. 
ثانيا: استجابات حجم هواء التنفس العادي Tidal Volume Responses :-
كما ذكرنا سابقا فإن مقدار حجم هواء التنفس العادي في حالة الراحة يكونمتوسط فدره ۵۰۰ مليلتر (5.. لتر) ويتضاعف هذا الحجم نتيجة التدريبات الجهد الأقصى ليصل إلى نحو ۳۰ مليلتر (ثلاثة لترات) أي بمقدار (6) ستة أضعاف قيم الراحة تقريبا .
ثالثا : استجابات حجم التهوية الرئوية Pulmonary Ventelation Volume Responses :-
عندما تصل درجة الحمل البدني إلى مستوى الجهد الأنمي فإن حجم التهوية الرئوية قد يبلغ ۸۰ لترام قي، ويرتفع ذلك المقدار إلى ما يزيد عن ۱۲۰ لترا في عند مستوى الحمل البدني المجهد، وهذا يدل على أن زيادة حجم التهوية الرئوية عند أداء تلك المستويات من الجهد تصل إلى ۱۲-۲۰ ضعف مقدار قيم الراحة أو أكثر ويرتبط ذلك بزيادة استهلاك الطاقة اللازمة لأداء الجهد .
رابعا: استجابات تبادل غازات التنفس، Gase Exchange Responses :-
تتضاعف معدلات التبادل الغازی عند أداء المجهودات البدنية مرتفعة الشدة لتبلغ نحو ۲۰-۳۰ ضعف معدلاتها في حالة الراحة، وترتبط تلك الزيادة بحجم التهوية الرئوية .
خامسا: استجابات استهلاك الأكسجين Oxygen Consumption Responses :-
يكون معدل استهلاك الأكسجين في حالة الراحة في حدود ربع لتر / في تفريبا (۲۵۰ مليلترا/ ق) و پرتفع عند أداء تدريبات التحمل ذات الشدة الأقل والقصوى إلى الشدة القصوى ليبلغ نحو 5-6 لترات /ق بمعنى أنه يتضاعف إلى مقدار ۲۰-۲۵ ضعفا تقريبا .
سادسا : استجابات الهواء المتبقى في الرئتين Residual Volumne Responses :-
تحت تأثير الجهد البدني واللاياضي يزيد حجم الهواء المتبقي بالرئتين بعد إطلاق أقصى زفير ، ويساعد ذلك على عدم إختلال مكونات هواء الحويصلات الرئوية تحت تأثير الجهد المبذول وخاصة بالنسبة لغازي الأكسجين وثاني أكسيد الكربون.

تكيف العمليات التنفسية للجهد البدني

The Adaptation of Respiratory Process to the Physical Effort
يؤدي الانتظام في مزاولة التدريب الرياضي وبصفة خاصة أحمال التدريب الهوائية التي تعتمد على استخدام الأكسجين وتتميز بها رياضات التحمل ، إلى جملة من التغيرات الفسيولوجية التي تعبر عن كفاءة عمليات التنفس لدى الرياضيين وتكيفها للتدريب الرياضي مقارنة بالأفراد غير الممارسين لرياضة .

وتتلخص أهم أنواع التكيف تلك فيما يلي :- 

• أولا: يقل عدد مرات التنفس لدى الرياضيين عن غير الرياضيين، كما يتميز الرياضيون بعمق عمليات التنفس مما يجعلهم أقل عرضة للوصول إلى النهجان والتنفس السريع عند أداء المجهود، ويصل حجم هواء التنفس العادي لدى الرياضيين في حالة الراحة ما بين ۸۰۰ مليلتر مقارنة مقدار ۵۰۰ مليمتر لدى غير الرياضيين .
• ثانيا : ترتفع كفاءة اللاعب في استغلال واستهلاك الأكسجين Utilyze Oxygen الإنتاج الطاقة مقارنة بغير الرياضيين، وتتميز تلك الظاهرة لدى الرياضيين في ثلاثة جوانب هي: كفاءة عمليات استيعاب الأكسجين – عمليات نقل وامتصاص الأكسجين – عملیات استهلاك الأكسجين في نشاط العضلات .
• ثالثا : تتحسن قوة وكفاءة عضلات التنفس وخاصة عضلات ما بين الضلوع وعضلة الحجاب الحاجز، فيزداد حجم القفص الصدري اتساعا ومرونة خلال عملية التنفس، وهذا يسمح لأداء العمليات التنفسية على نحو أفضل لدى الأشخاص الرياضيين وبصفة خاصة عند أداء الجهد البدني .
• رابعا :- يزداد حجم السعة الحيوية للرئتين VC وكذا الحد الأقصى للتهوية الرئوية MVV نتيجة لعدد من التغيرات المورفولوجية والفسيولوجية في وظائف الرئتين وأعضاء التنفس، كما يرتبط ذلك بزيادة حجم احتباطی هواء الشهيق عن احتباطی هواء الزفير لدى الرياضيين المدربين .
• خامسا: يؤدي التدريب الرياضي المنتظم إلى زيادة كثافة الشعيرات الدموية المحيطة بالحويصلات الهوائية للرئتين نتيجة تفتح عدد من الشعيرات الدموية المقفلة أو الخاملة أو تولد شعيرات دموية جديدة تحت تأثیر التكرارات المتواصلة لأداء الجهد البدني، وعلى أي حال فإن زيادة عدد أو كثافة الشعيرات الدموية يؤدي إلى زيادة المساحة أو المسطح الخاص بتبادل الغازات بين تلك الشعيرات وبين الحويصلات الهوائية للرئتين وخاصة عند أداء الجهد البدني مما يميز الرياضيين بكفاءة تنفسية أفضل من غيرهم.
• سادسا : تتحسن العمليات التوافقية بين ميكانيكية التنفس وحجم المجهود البدني المبذول، وتساعد تلك العملية على حدوث استقرار أطول وأفضل لمايعرف بالحالة الثامنه Steady State لوظائف الجسم الفسيولوجية عند أداء المجهودات البدنية، وخاصة تلك التي تتميز بالديمومة أو الاستمرار لفترات زمنية طويلة في أنشطة التحمل الدوري التنفسي , ترتفع كفاءة استغلال الأكسجين في حالة الراحة لدى الرياضيين نتيجة العدد من التغيرات المورفولوجية والفسيولوجية التي تم تناولها في النقاط .
• سابعا: ترتفع كفائه استغلال الاكسجين في حاله الراحة لدي الرياضيين نتيجة لعدد من التغيرات المورفولوجيه والفسيولوجية التي تم تناولها في النقاط السابقة ، ويؤدي ذلك إلى تميز الرياضيين بالاقتصادية في عمليات التنفس سواء كان ذلك في حالة الراحة أو عند أداء الجهد البدني مقارنة بغيرهم .
• ثامنا : يؤدی تمیز الرياضيين بكفاءة استغلال الأكسجين إلى تقليل تركيز ثانی أكسيد الكربون في الدم لديهم وتقليل حموضة الدم بواسطة معادلة تركيز حامض اللاكتيك أو سرعة عمليات التخلص منه في العضلات والدم مما يميز الرياضيين بتأخر وصولهم إلى التعب مقارنة بغير الرياضيين عند أداء المجهودات البدنية . عاشرا: تزداد مطاطية الرئتين وقدرتها على التمدد والانكماش لأداء حركات التنفس القوى والعميق نتيجة التكيف للأعباء التدريبية المتنوعة التي يواجهها الرياضيون .