欢迎来到心肺系统！
在本章中，我们将探索你的身体如何获取运动所需的「燃料」（氧气），以及如何排出运动时产生的「废气」（二氧化碳）。你可以把心肺系统想象成一项高速物流服务。肺部是装卸码头，负责接收氧气；而心脏则是强大的泵，负责将运货卡车（血液）送到身体各处。理解这些概念对于体育科（PE）至关重要，因为它解释了为什么我们运动时会喘不过气，以及为什么我们的心跳会加快！
1. 呼吸系统：空气的传输路径
当你吸气时，空气会经过一条特定的「单行道」进入血液。你需要准确记住这个顺序：
1. 口/鼻：空气由此进入，并被加温和过滤。
2. 气管 (Trachea)：主要的管道，将空气向下传输。
3. 支气管 (Bronchi)：气管分叉成两条管道（每侧肺部一条）。
4. 细支气管 (Bronchioles)：像树枝一样扩散开来的小分枝。
5. 肺泡 (Alveoli)：位于最末端的微小气囊，是「奇迹」发生的场所。
记忆小撇步： 使用这句口诀 「My Teacher Believes Biology is Awesome」 来记住顺序：Mouth（口）、Trachea（气管）、Bronchi（支气管）、Bronchioles（细支气管）、Alveoli（肺泡）。
快速复习： 路径从口/鼻开始，在肺泡结束。只要记住它像树枝越分越细，你就掌握了！
2. 气体交换：大交换
气体交换是指氧气从肺部进入血液，而二氧化碳从血液进入肺部的过程。这一切都发生在肺泡中。
有助于气体交换的肺泡特征：
肺泡的结构设计极为完美，因为它们具有：
• 巨大的表面积：数以百万计的肺泡提供了广阔的空间供气体移动。
• 潮湿且薄的壁：壁厚度只有一个细胞，因此气体移动的距离很短（短扩散路径）。
• 大量的微血管：肺泡被密集的微血管包裹着。
• 充足的血液供应：这确保了总是有血液准备好接收氧气。
气体是如何移动的？
气体透过扩散作用 (Diffusion) 移动。简单来说，就是从高浓度（含量多）的地方移动到低浓度（含量少）的地方。
• 氧气在肺泡中的浓度高，在血液中的浓度低，因此它会移动进入血液。
• 二氧化碳在血液中的浓度高，在肺泡中的浓度低，因此它会移动进入肺部以便呼出。
你知道吗？ 氧气会「搭顺风车」，附着在红细胞中的一种蛋白质上，称为血红蛋白 (Haemoglobin)。当它们结合在一起时，称为氧合血红蛋白 (Oxyhaemoglobin)。血红蛋白同时也负责将一部分二氧化碳从肌肉带走！
重点总结： 气体交换透过肺泡内的扩散作用进行，这是因为肺泡具有薄壁和巨大的血液供应量。
3. 呼吸机制
我们究竟是如何吸入和呼出空气的？关键在于气压。当胸腔内的空间变大时，压力会下降，空气便会涌入！
静止时的吸气（吸入）：
1. 横膈膜 (Diaphragm) 变平并向下移动。
2. 肋间肌 (Intercostal muscles) 收缩，拉动肋骨架向上向外扩张。
3. 这使胸腔变大，空气随之被吸入。
静止时的呼气（呼出）：
1. 横膈膜放松并向上回弹成圆顶状。
2. 肋间肌放松，肋骨架向下向内回落。
3. 这使胸腔变小，将空气挤出。
运动时会有什么变化？
当你在冲刺或踢足球时，身体需要更快速地吸入空气。为了帮助肺部进一步扩张，我们使用了额外的肌肉：
• 吸气时： 我们使用胸大肌和胸锁乳突肌（在颈部）将肋骨抬得更高。
• 呼气时： 腹肌收缩，将肋骨架更快地向下拉，从而更强有力地将空气挤出。
常见错误： 别忘了静止时的呼气主要是「被动」的（肌肉仅是放松），但在运动时，它变成了「主动」的，因为腹肌会协助强制排气。
4. 肺活量计描记图：测量你的肺部
肺活量计是一种测量你呼吸气量的仪器。你需要识别图表上的这四种肺容量：
1. 潮气量 (Tidal Volume)：正常呼吸时（静止状态）的气量。
2. 补吸气量 (Inspiratory Reserve Volume, IRV)：正常呼吸后，你可以额外用力吸入的气量（想象在跳入泳池前深吸一口气）。
3. 补呼气量 (Expiratory Reserve Volume, ERV)：正常呼吸后，你可以额外用力呼出的气量。
4. 余气量 (Residual Volume)：始终留在肺部的空气，以防止肺部塌陷。
运动期间： 你的潮气量会增加（呼吸变得更深），这意味着你的补气量（IRV 和 ERV）会减少，因为你将这些「额外」的空间用于正常运动时的呼吸。
5. 血管：结构与功能
你的身体里有三种主要的输送「道路」：
• 动脉 (Arteries)：将血液从心脏运出。它们有厚而富弹性的壁，因为血液处于高压状态。
• 静脉 (Veins)：将血液运回心脏。它们的壁较薄，并配有瓣膜以防止血液倒流。
• 微血管 (Capillaries)：进行气体交换的微小血管。它们的壁只有一个细胞厚。
血液重分配（血管分流，Vascular Shunt）
运动时，你的身体会将更多的血液输送到正在运作的肌肉，而减少输送到胃部的血液。这是透过以下方式实现的：
1. 血管收缩 (Vasoconstriction)：血管变窄（收紧），以减少流向如肠胃等部位的血流量。
2. 血管舒张 (Vasodilation)：血管变宽（扩张），以增加流向正在运作的肌肉的血流量。
6. 心脏与心动周期
心脏分为四个腔室：心房 (Atria)（上方）和心室 (Ventricles)（下方）。记住：Atria 在上面（A 代表 Above），Ventricles 在下面（V 代表 Valley）。
心动周期：
• 舒张期 (Diastole)：心脏放松并充盈血液。
• 收缩期 (Systole)：心脏收缩并射出（挤出）血液。
血液路径（旅程）：
1. 缺氧血从身体进入右心房。
2. 进入右心室。
3. 透过肺动脉泵送至肺部（获取氧气）。
4. 含氧血经由肺静脉返回左心房。
5. 进入左心室。
6. 透过主动脉 (Aorta) 射出，输送到全身。
类比： 主动脉就像离开心脏之城的「高速公路」，将新鲜的补给品运送到全身。
7. 心输出量、每搏输出量与心率
你需要了解这三个术语如何透过以下公式关联：
\( Q = SV \times HR \)
• 心输出量 (Cardiac Output, Q)：每分钟泵出的血液总量。
• 每搏输出量 (Stroke Volume, SV)：心脏每一次跳动泵出的血液量。
• 心率 (Heart Rate, HR)：每分钟心跳的次数。
心率图表：
当你观察心率图时，可能会发现心率在运动开始之前就已经上升。这称为预期上升 (Anticipatory rise)，是由肾上腺素激发的。随着运动强度的增加，心率也会随之加快，以获取更多氧气送往肌肉。
核心总结： 在运动时为了提高你的心输出量 (Q)，心脏会跳动得更快 (HR)，并且在每次搏动中挤出更多的血液 (SV)。