📊 運動時我們的呼吸系統有多厲害？從肺部生理學看人體如何應付運動挑戰！
🏋️♂️ 前言
當我們在跑步、騎腳踏車或是打球時，有沒有想過為什麼呼吸會自然加快？而且，明明身體負荷這麼大，為什麼大多數時候我們卻不會感覺到缺氧？這背後其實是一套極為精密且強大的生理機制。今天就帶大家從「肺部運動生理學」（Pulmonary Physiology of Exercise）的角度，深入淺出認識這套令人驚嘆的系統！
🌧️ 呼吸加速的秘密：運動性過度換氣 (Exercise Hyperpnea)
✅ 呼吸加速原因：
在剛開始運動的時候，通氣量（VE, Minute Ventilation）立刻上升，這是來自於中央指令 (Central Command) 的作用，也就是大腦運動中樞與呼吸中樞同步啟動
- 中央指令 (Central Command)：大腦同時啟動運動與呼吸中樞
- 外周化學感受器 (Peripheral Chemoreceptors)：感測血液中CO₂和H⁺含量
➤ 小知識補充✨：
- VE (Minute Ventilation)：每分鐘通氣量
- VCO₂ (Carbon Dioxide Output)：每分鐘排出的二氧化碳量
⚡ 不僅如此，當運動強度升高，體內產生更多二氧化碳 (VCO2)，外周化學感受器會偵測到變化，促使換氣量持續增加，維持血液中的二氧化碳濃度（PaCO2）接近安靜時的水平。特別的是，隨著運動強度接近閾值 (Threshold)，換氣量的增加變得更劇烈，這反映了體內酸鹼平衡受到挑戰，身體為了排除過多酸性物質而啟動防禦機制。當運動強度超過特定強度門檻時（如：乳酸閾值），換氣量會急遽上升，以抵銷體內因代謝產生的酸性物質，維持血液的酸鹼平衡。
🧘♂️ 呼吸動力學：我們是怎麼呼吸的？
主要呼吸肌肉一覽表：
呼吸模式變化：
- 輕度運動 → 提高潮氣量 (VT, Tidal Volume)
- 高強度運動 → 提高呼吸頻率 (Fb, Breathing Frequency)
💚 為什麼運動時我們要加速呼吸？
除了提供氧氣 (O2)，更重要的是要排出多餘的二氧化碳 (CO2)，防止血液變酸。這就是所謂的血液氣體恆定 (Blood Gas Homeostasis)。
有趣的是，即使在激烈運動中，健康個體的動脈血氧壓（PaO2）通常仍能維持在接近安靜狀態的水平，這要歸功於肺部卓越的氣體交換效率與通氣調節能力。
🌟 運動時，肺部的核心目標：
- 增加肺泡換氣量 (VA, Alveolar Ventilation)
- 保持血液氧氣 (O₂) 供應與二氧化碳 (CO₂) 排出平衡
重點概念示意圖：
呼吸加快 ➡️ 氧氣供應⬆️、二氧化碳排除⬆️ ➡️ 穩定血液酸鹼值 (pH)
🎈 運動中的肺血流動態：一場精密的管控
肺部超能力✨：
- 招募血管 (Recruitment) 與 擴張血管 (Distension)
- 淋巴系統高速排水，保持肺泡乾燥，確保氣體交換順暢！
🚨 特別情況：運動誘發的低氧血症 (EIAH)
部分頂尖運動員會在劇烈運動中出現：
- 換氣量雖然高，但仍不足
- 肺部血流量過快，氧氣交換時間不足
⚠️ 小小3-5%的血氧下降，就可能大幅影響運動表現！
🌟 年齡與呼吸系統的改變
隨著年齡增長：
- 胸廓僵硬、肺彈性變差
- 呼吸肌力量下降
- 氣體交換效率下降
即便訓練可以強化心臟與肌肉，但「肺部結構適應性」改變卻極為有限。
🔹特別值得注意的事！
🏅 菁英運動員的肺部挑戰
即使肺功能正常，極限運動時仍可能產生運動誘發性動脈低氧血症 (EIAH)。
✅ 特點：換氣量仍不足，血流太快造成氧氣交換不完全。
👵 健康老化下的肺功能變化
隨著年齡增長，肺泡數量減少、呼吸肌無力、彈性下降，導致運動時呼吸表現下滑，容易氣喘。
🏃♂️ 肺部在運動中的完美協作
健康肺部靠著增加肺泡氧氣壓力、適度換氣與血流調節，即使在劇烈運動下仍能維持高效能運作。
👏 小結：為呼吸系統喝采❤️
無論是自動調節換氣、極速高效的氣體交換，還是能在高壓下保持肺泡乾燥的循環調節，「正常的」呼吸系統真的是人體工程的一大奇蹟！
每一次自在的呼吸，都是身體背後精密系統默默守護的成果。 🌱 讓我們對自己的肺部，說聲謝謝吧！
引用文獻
Dominelli, P. B., & Sheel, A. W. (2024). The pulmonary physiology of exercise. Advances in physiology education, 48(2), 238–251. https://doi.org/10.1152/advan.00067.2023
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陳映竹！ (Chen, Ying-Chu)，Ph.D. candidate, M.S., M.A., CSCS*D, ACSM-CEP
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陳映竹同時擁有臺師大國際漢學研究所文學碩士，以及臺北市立大學運動健康科學系理學碩士。目前為臺師大體育與運動科學博士候選人。並且擁有美國運動醫學會臨床運動生理師以及私人教練認證！希冀透過平台持續推廣運動與健康科學相關知識，以及肌力與體能相關訓練理論及實務，並提供個人跨領域與教練自我成長歷程，讓有志從事教練產業以及斜槓工作者有所依循。
（本文為運動科學科普以及科學知識宣導性質，並非醫療建議或者針對個人之運動專屬建議！若您有任何相關障礙或者病症問題，請洽詢醫療專業人員，以獲得最佳協助與建議！另外，實際個人化健身運動計畫，亦請依個人身體狀況並與醫療照護專業人員討論後指導調整。運科竹祝各位都能擁有優質健康生活！）
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