medalphabetМедицинский алфавитMedical alphabet2078-56312949-2807ООО «Альфмед»10.33667/2078-5631-2024-30-49-54medalphabet-3991Research ArticleНАГРУЗОЧНОЕ ТЕСТИРОВАНИЕSTRESS TESTINGВлияние упражнений йоги с произвольными изменениями вентиляции легких на интракраниальный артериальный кровотокThe influence of yoga exercises with voluntary pulmonary ventilation changes on intracranial arterial blood flowhttps://orcid.org/0000-0001-8774-6996ФроловА. В.FrolovA. V.

Фролов Артем Владимирович, врач функциональной диагностики

Санкт-Петербург 

Artem V. Frolov, functional diagnostics doctor

St. Petersburg 

polyclinic@list.ruhttps://orcid.org/0000-0003-4754-9255ЕрмолаеваС. А.ErmolaevaS. A.

Ермолаева Саргылана Александровна, аналитик медицинских данных, методист по адаптивной физкультуре

Санкт-Петербург 

Sargylana A. Ermolaeva, medical data analyst

St. Petersburg 

supersagi@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0003-4086-5992ДидурМ. Д.DidurM. D.

Дидур Михаил Дмитриевич, д.м.н., профессор, директор

Санкт-Петербург 

Michael D. Didur, D.Sc. (Medicine), professor, chief

St. Petersburg 

Didour@mail.ruООО «Санкт-Петербургский институт восточных методов реабилитации»РоссияSt. Petersburg Institute of Oriental Rehabilitation MethodsRussian FederationФГБУ «Институт мозга человека имени Н.П. Бехтеревой РАН»РоссияBekhtereva Human Brain Institute of the Russian Academy of SciencesRussian Federation202403122024030"Современная функциональная диагностика" (4)4954Copyright © Фролов А.В., Ермолаева С.А., Дидур М.Д., 20242024Фролов А.В., Ермолаева С.А., Дидур М.Д.Frolov A.V., Ermolaeva S.A., Didur M.D.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.med-alphabet.com/jour/article/view/3991

Введение. Дыхательные упражнения йоги с произвольными изменениями параметров вентиляции легких потенциально способны оказывать воздействие на мозговое кровообращение за счет изменений содержания СО2 в артериальной крови. Цель. Оценка влияния дыхательных упражнений йоги с изменениями уровня легочной вентиляции на параметры кровотока в средней мозговой артерии (СМА). Методы. В исследовании приняли участие 21 человек, способные выполнять упражнения йоги с частотой дыхания (ЧД) 3–3,5/мин и 1–1,5/мин. Средний возраст участников составил 39,5±8,7 лет. В течение 5 минут участники выполняли свободное дыхание (этап 1), дыхание с ЧД=3–3,5/мин (этап 2), и с ЧД=1–1,5/мин (этап 3). На 2 и 3 этапах участниками выполнялась техника «полное дыхание» с максимально глубоким вдохом и выдохом. Методом спиро-газоанализа регистрировалась частота дыхания (ЧД), дыхательный объем (ДО), минутный объем дыхания (МОД), парциальное давление СО2 в выдыхаемом воздухе в конце выдоха (PetCO2) и процентное содержание кислорода в выдыхаемом воздухе (FeO2). Методом транскраниального дуплексного сканирования в правой СМА регистрировалась пиковая систолическая скорость кровотока Vps и конечная диастолическая скорость кровотока Vd (см/с), усредненная по времени максимальная скорость кровотока TAMAX, а также индекс резистентности RI. Рассчитывался индекс вариации скорости (ИВС) для каждого этапа. Результаты. По сравнению с 1 этапом 2 этап (ЧД=3–3,5/мин) сопровождался увеличением МОД и FeO 2, снижением PetCO2, снижением Vps, Vd, TAMAX и увеличением RI. ИВС при этом статистически незначимо уменьшался. 3 этап (ЧД=1–1,5/мин) по сравнению с 1 этапом сопровождался увеличением PetCO2, уменьшением МОД и FeO2, а также увеличением Vps, Vd, TAMAX и снижением RI. ИВС при этом значимо увеличивался. Выводы. Выполнение дыхательных упражнений йоги с частотой дыхательных движений 3–3,5/мин и 1–1,5/мин приводит к разнонаправленным сдвигам параметров вентиляции и газообмена, которые сопровождаются изменениями артериального мозгового кровотока (снижение и повышение скорости кровотока при увеличении и уменьшении МОД соответственно). ИВС, отражающий колебания скорости кровотока значительно возрастает в случае снижения МОД, что может быть связано с вазодилатационным эффектом CO2.

Introduction. Yoga breathing exercises that involve voluntary changes in pulmonary ventilation parameters can potentially influence cerebral circulation due to changes in CO2 content in arterial blood. Objective. To assess the effect of yoga breathing exercises with changes in pulmonary ventilation levels on blood flow parameters in the middle cerebral artery (MCA). Methods. The study included 21 participants, with an average age of 39.5±8.7 years, who were capable of performing yoga exercises at respiratory rates (RR) of 3–3.5/min and 1–1.5/min. For 5 minutes, participants underwent three stages: free breathing (stage 1), breathing with RR=3–3.5/min (stage 2), and breathing with RR=1–1.5/min (stage 3). During stages 2 and 3, the «full breathing» technique, which involves maximum deep inhalation and exhalation, was employed. Respiratory rate (RR), tidal volume (TI), minute ventilation (MV), end-tidal CO2 partial pressure (PetCO2), and oxygen fraction in exhaled air (FeO2) were recorded using spiro-gas analysis. Transcranial duplex scanning was used to measure peak systolic blood flow velocity (Vps), end-diastolic blood flow velocity (Vd), time-averaged maximum blood flow velocity (TAMAX), and resistance index (RI) in the right MCA. The velocity variation index (VVI) was calculated for each stage. Results. Compared to stage 1 (free breathing), stage 2 (RR = 3–3.5/min) showed an increase in MV and FeO2, a decrease in PetCO2, and reductions in Vps, Vd, and TAMAX, with an increase in RI. VVI decreased statistically insignificantly. In stage 3 (RR = 1–1.5/min), compared to stage 1, there was an increase in PetCO2, a decrease in MV and FeO2, and increases in Vps, Vd, and TAMAX, with a decrease in RI. VVI increased significantly. Conclusions. Yoga breathing exercises at respiratory rates of 3–3.5/min and 1–1.5/min result in multidirectional shifts in ventilation and gas exchange parameters, leading to changes in arterial cerebral blood flow (a decrease and increase in blood flow velocity with an increase and decrease in MV, respectively). VVI, reflecting fluctuations in blood flow velocity, increases significantly with reduced MV, likely due to the vasodilatory effect of CO2.

дыхательные упражнениядуплексное сканированиеспирометриягазоанализмозговое кровообращениейогаbreathing exercisesduplex scanningspirometrygas analysiscerebral circulationyogaReferencesJohnny E. Brian, Jr., M.D. Carbon dioxide and the Cerebral Circulation. Anesthesiology. 1998. 88: 1365–1386.Johnny E. Brian, Jr., M.D. Carbon dioxide and the Cerebral Circulation. Anesthesiology. 1998. 88: 1365–1386.Nivethitha L., Mooventhan A., Manjunath N.K., Bathala L., Sharma V.K. Cerebrovascular hemodynamics during pranayama techniques. J Neurosci Rural Pract. 2017. Jan—Mar. 8(1): 60–63. doi: 10.4103/0976-3147.193532.Nivethitha L., Mooventhan A., Manjunath N.K., Bathala L., Sharma V.K. Cerebrovascular hemodynamics during pranayama techniques. J Neurosci Rural Pract. 2017. Jan—Mar. 8(1): 60–63. doi: 10.4103/0976-3147.193532.Ankur Kumar, Niranjan Kala, Shirley Telles, Cerebrovascular Dynamics Associated with Yoga Breathing and Breath Awareness Int J Yoga 2022 Jan-Apr;15(1):19-24. doi: 10.4103/ijoy.ijoy_179_21. Epub 2022 Mar 21.Ankur Kumar, Niranjan Kala, Shirley Telles, Cerebrovascular Dynamics Associated with Yoga Breathing and Breath Awareness Int J Yoga 2022 Jan-Apr;15(1):19-24. doi: 10.4103/ijoy.ijoy_179_21. Epub 2022 Mar 21.Joshua A.A. McKay, Cara L. McCulloch, Jordan S. Querido, Glen E. Foster, Michael S. Koehle, A.William Sheel, The effect of consistent practice of yogic breathing exercises on the human cardiorespiratory system, Respiratory Physiology & Neurobiology 233 (2016) 41–51. DOI: 10.1016/j.resp.2016.07.005.Joshua A.A. McKay, Cara L. McCulloch, Jordan S. Querido, Glen E. Foster, Michael S. Koehle, A.William Sheel, The effect of consistent practice of yogic breathing exercises on the human cardiorespiratory system, Respiratory Physiology & Neurobiology 233 (2016) 41–51. DOI: 10.1016/j.resp.2016.07.005.Newell, D. W., Aaslid, R., Stooss, R., & Reulen, H. J. (1992). The relationship of blood flow velocity fluctuations to intracranial pressure B waves. Journal of Neurosurgery, 76(3), 415–421.doi:10.3171/jns.1992.76.3.0415.Newell, D. W., Aaslid, R., Stooss, R., & Reulen, H. J. (1992). The relationship of blood flow velocity fluctuations to intracranial pressure B waves. Journal of Neurosurgery, 76(3), 415–421.doi:10.3171/jns.1992.76.3.0415.Newell DW, Nedergaard M and Aaslid R (2022) Physiological Mechanisms and Significance of Intracranial B Waves. Front. Neurol. 13:872701. doi: 10.3389/fneur.2022.872701.Newell DW, Nedergaard M and Aaslid R (2022) Physiological Mechanisms and Significance of Intracranial B Waves. Front. Neurol. 13:872701. doi: 10.3389/fneur.2022.872701.Andreas Spiegelberg, Matthias Preuß, Vartan Kurtcuoglu, B-waves revisited Interdisciplinary Neurosurgery: Advanced Techniques and Case Management 6 (2016) 13-17 https://doi.org/10.1016/j.inat.2016.03.004.Andreas Spiegelberg, Matthias Preuß, Vartan Kurtcuoglu, B-waves revisited Interdisciplinary Neurosurgery: Advanced Techniques and Case Management 6 (2016) 13-17 https://doi.org/10.1016/j.inat.2016.03.004.K.M. Einhäupl, C. Garner, U. Dirnagl, G. Schmieder, P. Schmiedek, G. Kufner, J. Rieder, Oscillations of ICP related to cardiovascular parameters, Intracranial Pressure VI, Springer 1986, pp. 290–297. DOI: 10.1007/978-3-642-70971-5_55.K.M. Einhäupl, C. Garner, U. Dirnagl, G. Schmieder, P. Schmiedek, G. Kufner, J. Rieder, Oscillations of ICP related to cardiovascular parameters, Intracranial Pressure VI, Springer 1986, pp. 290–297. DOI: 10.1007/978-3-642-70971-5_55.Daria V. Kuznetsova, Vladimir P. Kulikov Cerebrovascular and systemic hemodynamic response to carbon dioxide in humans Blood Press Monit 19:81–89, 2014 Wolters Kluwer Health | Lippincott Williams & Wilkins. DOI: 10.1097/MBP.0000000000000033.Daria V. Kuznetsova, Vladimir P. Kulikov Cerebrovascular and systemic hemodynamic response to carbon dioxide in humans Blood Press Monit 19:81–89, 2014 Wolters Kluwer Health | Lippincott Williams & Wilkins. DOI: 10.1097/MBP.0000000000000033.В.П. Куликов, Д.В. Кузнецова. Реакция мозгового кровотока и системного артериального давления на гиперкапнию и гипокапнию у людей. «Патологическая физиология и экспериментальная терапия», июнь, 2013.V.P.Kulikov, D.V.Kuznetsova The response of cerebral blood flow and systemic arterial blood pressure to hypercapnia and hypocapnia in humans. «Patologicheskaia fiziologiia i eksperimental`naia terapiia» June 2013Song, Y., Kwak, Y. L., Song, J. W., Kim, Y. J., & Shim, J. K. (2014). Respirophasic carotid artery peak velocity variation as a predictor of fluid responsiveness in mechanically ventilated patients with coronary artery disease. British Journal of Anaesthesia, 113(1), 61–66. doi:10.1093/bja/aeu057.Song, Y., Kwak, Y. L., Song, J. W., Kim, Y. J., & Shim, J. K. (2014). Respirophasic carotid artery peak velocity variation as a predictor of fluid responsiveness in mechanically ventilated patients with coronary artery disease. British Journal of Anaesthesia, 113(1), 61–66. doi:10.1093/bja/aeu057.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.