Rate and Depth of Breathing Determine the Efficiency of Breathing

心脏的效率是用心输出量来衡量的，心输出量是用心率乘以每搏输出量来计算的。同样，我们可以通过计算总肺通气量（total pulmonary ventilation）——每分钟进出肺部的空气量来评估通气的有效性；

Total pulmonary ventilation = ventilation rate X tidal volume

总通气量=通气率（呼吸速率）X 潮气量

成年人的正常呼吸速率为12—20次/分钟，平均潮气量为500mL；

Total pulmonary ventilation =

12 br/min * 500 mL/br = 6000 mL/min = 6 L/min

总通气量是指空气进出呼吸道的物理运动，但它是否能很好地指示有多少新鲜空气到达肺泡交换表面？不一定；

一些进入呼吸系统的空气不能到达肺泡，因为每一次呼吸的一部分都留在导气管中，比如气管和支气管。因为导气管不与血液交换气体，所以被称为解剖无效腔（anatomic dead space）；解剖无效腔平均约150mL；

肺泡通气量（Alveolar ventilation =

呼吸速率 X （潮气量—解剖无效腔）

12 breaths/min × (500 – 150 mL) = 4200 mL/min

为了说明进入气道的总空气量和到达肺泡的新鲜空气量之间的差异，让我们考虑一个在呼吸周期中移动500mL空气的典型呼吸；

1，吸气结束时开始（1）：肺部容积在2700mL时最大，来自大气的新鲜空气充满了150mL的上呼吸道（解剖无效腔）；

2，现在呼气（2）：500mL的潮气量离开身体。然而，呼出的第一部分空气是来自解剖无效腔的150mL新鲜空气，其次是来自肺泡的350mL“陈旧”空气。因此，即使500mL的低氧空气从肺泡排出，也只有350mL离开身体。剩下的150mL肺泡空气停留在解剖无效腔里；

3，呼气结束时（3）：肺容积达到最小值，来自肺泡的低氧空气充满了解剖无效腔；

4，下一次吸气时（4）：又有500mL新鲜空气进入气道。进入肺泡的第一个空气是解剖无效腔中150mL的陈旧空气。剩余的350mL空气进入肺泡是新鲜空气。最后150mL的新鲜空气仍然停留在解剖无效腔，永远不会到达肺泡；

因此，虽然每次呼吸都会有500mL的空气进入肺泡，但其中只有350mL是新鲜空气。进入肺泡的新鲜空气量等于潮气量减去解剖无效腔容积：VT-VDS

假设解剖无效腔是150mL，下表中哪种模式最有效？

因为有相当一部分吸入的空气从未到达交换表面，一个更准确的通气效率指标是肺泡通气，即每分钟到达肺泡的新鲜空气量。

因此，在每分钟12次呼吸时，肺泡通气量为4.2 L/min。虽然6 L/min的新鲜空气进入呼吸系统，但只有4.2 L的新鲜空气到达肺泡。

肺泡通气会受到呼吸速率或深度变化的严重影响，如上图中的数字问题所示；

最大自主通气（Maximum voluntary ventilation），包括尽可能深和快的呼吸，可将总肺通气量增加到170 L/min。

各种通气模式

正常通气值