A légzési percvolument a légzési frekvencia és a légzés mélysége (a légzési volumen) határozza meg. Mindkét tényező befolyásolja a légzési ellenállást. A légzési ellenállást az elasztikus és a légúti ellenállás együttesen alkotják. Az elasztikus ellenállás adott légzési volumen mellett arányos a légzés mélységével, míg a légúti ellenállás a légzés mélységével – állandó légzésvolumen mellett – nem változik. Így a nagy frekvenciájú és felületes légzés kellene, hogy a leggazdaságosabb legyen. A tapasztalat azonban ennek ellene mond; oka az anatómiai holttér, ami funkcionálisan a légútnak az a része, ahol gázcsere nem zajlik. Nagyságát általában 150 ml-nek fogadják el. Látható a 6. táblázatban hogy a légzésszám változásával a légzés mélysége és az anatómiai holttér aránya a percventillációban összefügg. Mivel a légzésfunkciós mutatók a kornak, a nemnek és az alkatnak függvényei, a légzési frekvencia és mélység optimális aránya – amely a leggazdaságosabb, azaz a legkevesebb légzőizom munkával járó gázcserét képes biztosítani – individuális tulajdonság és a rendszeres edzés hatására kedvezően alakul.
A gázcsere gazdaságosságának mérésére a légzési ekvivalens, a percventilláció (VE) és az egy perc alatt felvett oxigén aránya (VO2) használható (pl. VE = 7 liter, VO2 = 0,28 liter esetén 1 liter oxigén felvételéhez 25 liter levegő ventillációjára van szükség (V = 1 percre számított volumen).
Megjegyzés:
Az egyszerűség miatt a hőmérsékletnek, a légnyomásnak és a vízgőzzel telítettségnek a be- és kilélegzett levegő, valamint az azt alkotó gázok volumenére gyakorolt hatásának figyelembe vételétől eltekintettünk.
Nemzetközileg elfogadott, hogy a ventillált levegőt mindig BTPS körülményekre (BTPS = test hőmérsékletre, aktuális légnyomásra és vízgőzzel telített állapotra) számítjuk, míg az egyéb gázokat (pl. oxigént, széndioxidot) STPD állapotra (standard állapotra, azaz 0 Co-ra, 760 Hgmm-re és száraz állapotra) értelmezzük. Nyilvánvaló, hogy ez az összefüggés 1 ml oxigén felvételéhez szükséges levegő (ml) mennyiségére is értelmezhető.
A gázcsere gazdaságosságának jó mutatója a belélegzett (atmoszférás) és a kilélegzett levegő %-ban számított oxigén tartalmának a különbsége is.
Az atmoszférás levegő oxigén tartalma 20,9 %, a kilégzetté legyen pl. 16,9 %. Ez azt jelenti, hogy az alveolusokon keresztül végbemenő gázcsere révén 100 ml levegőből 4 ml oxigént vett fel a keringés. Ebben az esetben a légzési ekvivalens szintén 25 lesz. Látható , hogy a %-os oxigén kihasználás és a légzési ekvivalens között reciprok összefüggés van. Egyes készülékek a légzési ekvivalenst, míg mások az O2% értékét mérik.
A gázcsere gazdaságossága elsősorban az olyan tevékenységeknél alakul kedvezően, ahol a légzés ritmusa a mozgás ritmusával összefügg, pl. az úszásnál. Nyugalomban a légző izmok munkája rendkívül csekély, az anyagcserének mintegy 1 %-át teszi ki. Nagy erőkifejtések során azonban ez az érték exponenciálisan emelkedik, 150 l feletti percventilláció esetén a felvett többlet oxigén majdnem teljesen a légzőizmok energia ellátását biztosítja, tehát a percventilláció növelése gazdaságtalan.