เราต้องการอาหารและน้ำในการดำรงชีวิต เราอาจขาดอาหารได้ถึงสัปดาห์ เราอาจขาดน้ำได้ถึง 3 วัน แต่เราขาดอากาศหายใจได้ไม่ถึง 3 นาที เราหายใจเอาออกซิเจนเข้าไปในร่างกาย เพื่อเผาผลาญสารอาหารเป็นพลังงาน แล้วหายใจเอาคาร์บอนไดออกไซด์ที่เป็นของเสียออกมา โดยอาศัยอวัยวะต่าง ๆ ต่อไปนี้คือ จมูก หลอดลม ปอด กระบังลม และกล้ามเนื้อยึดกระดูกซี่โครง ทำงานร่วมกันอย่างเป็นระบบ เรียกว่าระบบหายใจ (Respiratory System) ซึ่งทำงานร่วมกันกับระบบหมุนเวียนโลหิตอยู่ตลอดเวลา

เราต้องการแก๊สออกซิเจนเพื่อใช้ในการสันดาปกับสารอาหารภายในเซลล์ ซึ่งผลจากการสันดาปเราจะได้พลังงาน และเกิดของเสียขึ้นภายในเซลล์ด้วย เช่นแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ส่วนเกิน ที่ต้องอาศัยเลือดลำเลียงมาระบายทิ้งที่ปอด ถ้าหากระบบหายใจมีปัญหา รับออกซิเจนเข้ากระแสเลือดได้น้อย หรือระบายคาร์บอนไดออกไซด์ออกไม่ทัน ทำให้คาร์บอนไดออกไซด์ค้างอยู่ในเลือดมากเกินไป ก็จะเกิดภาวะเลือดเป็นกรดได้

หลักการหายใจเข้าและหายใจออก

การทำงานของระบบหายใจอาศัยหลักการเปลี่ยนปริมาตรของช่องอก คือเมื่อทำให้ทรวงอกขยาย ความดันอากาศภายในลดลง อากาศภายนอกก็จะไหลเข้าไปในปอด เป็นการหายใจเข้า (Inhalation, Inspiration) และเมื่อทำให้ทรวงอกยุบลง แรงดันอากาศภายในปอดมีมากกว่าแรงดันอากาศภายนอก อากาศก็จะไหลออกจากปอด เป็นการหายใจออก (Exhalation, Expiration) ส่วนการเพิ่มปริมาตรของช่องอกทำได้โดยอาศัยอวัยวะ 2 อย่างคือ กระบังลมและกล้ามเนื้อยึดกระดูกซี่โครง

กระบังลม (Diaphragm) เป็นแผ่นกล้ามเนื้อเรียบที่กั้นระหว่างช่องท้องและช่องอก เมื่อคลายตัวจะอยู่ในลักษณะโค้งขึ้นด้านบน เมื่อหดตัวจะเคลื่อนต่ำลงทางด้านล่าง เมื่อสมองสั่งการให้กระบังลมหดตัว ช่องว่างในทรวงอกก็จะขยายใหญ่ขึ้น อากาศจากภายนอกจึงไหลเข้าสู่ปอด และเมื่อสมองสั่งการให้กระบังลมคลายตัว กระบังลมก็จะยืดโค้งขึ้นไปตามเดิม ทำให้ปริมาตรในช่องอกลดลง อากาศในช่องอกก็จะไหลออกจากปอด

ส่วนกล้ามเนื้อยึดกระดูกซี่โครงนั้นมีหลายชั้นเรียงตัวสลับกัน เมื่อกล้ามเนื้อชั้นนอกหดตัว กล้ามเนื้อชั้นในจะคลายตัว ส่งผลให้กระดูกซี่โครงด้านหน้าอกยกตัวสูงขึ้น ปริมาตรช่องอกก็จะขยาย และเมื่อกล้ามเนื้อชั้นนอกคลายตัว กล้ามเนื้อชั้นในจะหดตัว ส่งผลให้กระดูกซี่โครงด้านหน้าอกยุบตัวต่ำลง ปริมาตรช่องอกก็จะลดลง

ทั้งนี้ กระบังลมและกล้ามเนื้อยึดกระดูกซี่โครงจะทำงานประสานสอดคล้องกัน เมื่อกระบังลมหดตัวต่ำลง กระดูกซี่โครงก็จะถูกดึงสูงขึ้น ลมจึงไหลเข้าปอดได้เต็มที่ และเมื่อกระบังลมคลายตัวยกสูงขึ้น กระดูกซี่โครงก็จะถูกดึงต่ำลงมา ช่องอกก็จะถูกบีบให้เล็กลง ลมจึงไหลออกจากปอดได้สะดวก

อวัยวะที่สำคัญในระบบหายใจ

หลักการในการหายใจเข้าออก นอกจากจะอาศัยกล้ามเนื้อยึดกระดูกซี่โครงและกระบังลมแล้ว ยังต้องมีอวัยวะอื่นประกอบอีกหลายส่วน เริ่มตั้งแต่จมูก เพราะเป็นทางเข้าด่านแรกของลมหายใจ เวลาเราหายใจเข้า อากาศในโพรงจมูกจะมีแรงดันต่ำจากการถูกดูดอากาศเข้าด้านในปอด อากาศภายนอกมีแรงดันมากกว่าสามารถกดทับท่อลมเข้าจนบี้แบนได้ หากสังเกตปีกจมูกตอนสูดลมหายใจเข้า ก็จะเห็นว่าจมูกถูกอากาศภายนอกกดดันจนยุบเข้ามา แต่เพราะจมูกเป็นกระดูกอ่อนจึงยังคงรูปไว้ได้ ทำให้การหายใจเข้าไม่ติดขัด

จมูกยังคอยปรับอุณหภูมิของอากาศให้เหมาะสม โดยเส้นเลือดฝอยที่ผนังจมูกด้านในก่อนเข้าสู่ปอดด้วย รวมถึงปรับความชื้นของอากาศด้วยสารคัดหลั่งจากโพรงจมูก ทำให้อากาศที่เข้าสู่ปอดมีอุณหภูมิและความชื้นที่เหมาะสม เวลาเราหายใจออก อากาศในปอดก็จะพาเอาความร้อน และไอน้ำจากถุงลมออกมาคืนให้กับโพรงจมูก

ด้วยหน้าที่ปรับอุณหภูมิและความชื้นของอากาศนี้ ทำให้ช่วงที่อากาศแห้งแล้งและหนาวเย็น เวลาเราหายใจเข้าจึงรู้สึกแสบจมูก นอกจากนี้ จมูกยังมีหน้าที่ดักจับฝุ่นละอองในอากาศที่เข้าสู่ปอดด้วยเยื่อเมือก และขนจมูก รวมทั้งดมกลิ่นแก๊สที่อาจเป็นอันตรายต่อระบบหายใจเพื่อช่วยเตือนร่างกายอีกด้วย

หลอดลม (Trachea) เป็นทางผ่านของลมลงไปยังปอด ประกอบด้วยกระดูกอ่อนรูปเกือกม้า 20 ชิ้นที่คอยถ่างไว้ไม่ให้หลอดลมบีบเข้าหากันจนอากาศไหลผ่านไม่ได้ หลอดลมช่วงหน้าอกจะแยกออกไปเป็นสองข้าง เชื่อมเข้าสู่ปอดแต่ละข้างแล้วแตกแขนงเรื่อยๆ จนเล็กลงเป็นหลอดลมฝอยไปสุดที่ถุงลมในปอด

ปอดทั้งสองข้าง (Lungs) เป็นอวัยวะหลักในระบบหายใจ มนุษย์มีปอดสองข้างบรรจุอยู่ในทรวงอก ปอดซีกขวาจะมีขนาดใหญ่กว่าปอดซีกซ้าย เนื้อปอดคล้ายฟองน้ำ สามารถขยายและหดได้มาก เพราะเนื้อปอดประกอบไปด้วยถุงลม (Alveoli เอกพจน์เรียกว่า Alveolus) จำนวนมหาศาลซึ่งจะพองตัวเมื่อหายใจเข้าและยุบตัวเมื่อหายใจออก ตรงกลางระหว่างปอดทั้งสองข้างเป็นหัวใจซึ่งเชื่อมต่อกับปอดด้วยหลอดเลือด หัวใจจะส่งเลือดดำให้ปอดฟอก เลือดดำจะไหลไปที่หลอดเลือดฝอยซึ่งกระจายอยู่ที่ถุงลม

เมื่อเราหายใจเข้า ถุงลมจะพองตัว คาร์บอนไดออกไซด์และน้ำส่วนเกินในเลือดดำจะถ่ายเทออกสู่อากาศ ออกซิเจนในอากาศจะเข้าไปจับกับเม็ดเลือดแทน ทำให้เลือดกลายเป็นเลือดแดง แล้วไหลผ่านหลอดเลือดฝอยกลับไปยังหลอดเลือดใหญ่ เข้าสู่หัวใจเพื่อสูบฉีดไปหล่อเลี้ยงร่างกายอีกครั้ง ส่วนไอน้ำและแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ ก็จะถูกระบายออกจากร่างกายพร้อมกับลมหายใจออก

เรียบเรียงโดย : มรุตเทพ วงษ์วาโย