Формы дыхания и параметры пранаям

Под формой дыхания понимается способ и глубина дыхательных движений. Эти движения животом и грудной клеткой, вызванные дыхательной мускулатурой, ведут к изменениям внутрилегочного давления и дыхательных объемов, регистрация которых отражает форму дыхания.

Изменения легочных объемов измеряются либо спирометром, либо пневмотахометром. Посредством спирометра регистрируется непосредственно каждое изменение легочных объемов во времени (спирограмма). Подъем исходной точки спирограммы указывает на уровень потребления кислорода, поскольку в замкнутой системе спирометр-легкое потребляемый кислород не восполняется извне. Пневмотахограмма (ПТГ) — результат измерения скорости тока вдыхаемого и выдыхаемого воздуха. Два манометра, расположенные на фиксированном расстоянии вдоль трубки с постоянным диаметром, замеряют при прохождении воздуха через трубку падение давления, которое возникает вследствие упругого сопротивления трубки. Это падение давления пропорционально силе тока воздуха (dV/dt). Так получают изменение во времени (скорость) величины силы тока воздуха при дыхании, а произведя интегрирование по продолжительности вдоха или выдоха, выводят и изменение во времени легочных объемов.

Рис.11. Спирограмма (а), пневмотахограмма (b) и внутрилегочное давление (с)в двух дыхательных циклах (I - вдох, Е — выдох)

На рис.11 даны спирограмма и пневмотахограмма, а также кривая внутрилегочного давления при нормальном спокойном дыхании. Для спокойного, здорового человека характерна равномерная, «гладкая» спирограмма, тогда как напряженный, переутомленный или находящийся в состоянии стресса человек обычно имеет на спирограмме неравномерную кривую (см.4.6.2.), здесь колеблются глубина и продолжительность фаз дыхания, кривая уже не «округлая» (что соответствует утверждению многих йогов: равномерное дыхание — признак равномерного течения мыслей.) Для того, чтобы получить технические характеристики пранаям, спирограмма или пневмотахограмма являются вполне подходящими формами регистрации, но для полноты физического описания должны учитываться и изменения давления, поскольку объем и давление взаимосвязаны. В некоторых пранаямах давление, по-виидимому, играет существенную роль. Впрочем, измерение давления методически достаточно непростое дело, и соответственно какие-либо регистрации динамики давления при исполнении пранаям пока не проводились.

Для количественной характеристики изменений объема и оценки формы дыхания обычно достаточно из спирометрических исследований получить некоторое множество величин, которые в целом относятся к общеклиническим характеристикам (см. обзор на рис.12 и табл.14).

К сожалению, по всем вышеописанным пранаямам у нас нет законченной физиологической документации, из которой был бы ясен способ дыхания для каждого вида пранаямы. Мы вынуждены будем ограничиться малым числом избранных примеров из собственных исследований.

Рис.12. Легочные объемы (слева) и их выражение на спирограммах (справа). (Обозначения см. в табл.14.)

Таблица 14. Важнейшие параметры внешнего дыхания и их физиологическое значение (сокращения в скобках нестандартны; см.также рис.12)

Параметры дыхания	Принятые сокращения	Нормальные величины (в условиях покоя)	Физиологическое значение
Уровень спокойного дыхания (момент релаксации)	(УСД)	-	В конце нормального выдоха, когда упругие силы легкого и груди в равновесии; только посредством мышечного усилия дыхательный аппарат может выйти из этого положения покоя
Дыхательный объем на вдохе	ДО	500 мл	Объем вдыхаемого воздуха при вдохе
Объем мертвого пространства	МП	120-150 мл	Объем воздухоносных путей и неснабжаемых кровью альвеол; газообмен отсутствует
Альвеолярная вентиляция	(аВ)=ДО-МП	350-380 мл	Вдыхаемый воздух, используемый для газообмена
Резервный объем вдоха (дополнительный воздух)	ДВ	2500 мл	Возможное увеличение объема легких посредством произвольного вдоха дополнительно после обычного вдоха
Емкость вдоха	ИЕ=ДВ+ДО	3000 мл	Регулируемый диапазон рабочей гиперпнои
Резервный объем выдоха (резервный воздух)	РВ	1500 мл	Возможное уменьшение объема легких посредством произвольного выдоха дополнительно после обычного выдоха
Остаточный объем	ОО	1500 мл	Объем легких, который всегда остается даже после максимально глубокого выдоха; произвольно неизменяем
Функциональная остаточная емкость	ФОЕ=РВ+ОО	3000 мл	Объем воздуха в легких после нормального выдоха
Коэффициент вентиляции	(Kв)=(ДО-МП)/ФОЕ	1/8	Доля обновляемого количества воздуха при каждом вдохе
Жизненная емкость	ЖЕЛ	4500 мл	Объем воздуха, который может участвовать в дыхании; максимальное значение для ДО
Частота дыхания	ЧД	15/мин	Средний ритм дыхательных движений; при нагрузке может увеличиться до 30/мин
Минутный объем дыхания	МОД=ДО·ЧД	6-8 л/мин	Стандартная величина объема воздуха, обмениваемого в единицу времени (легочная вентиляция)
Предельное значение дыхания	ПМОД	160 л/мин	Максимально возможный минутный объем дыхания

Рисунок 13. показывает спирограмму уджайи-пранаямы (испытуемый Ч.) с частотой дыхания 2/мин, дыхательным объемом в 3 л и минутным объемом дыхания (легочная вентиляция) 7 л/мин. Потребление кислорода было вдвое выше обычного (600 мл/мин), хотя, впрочем, исследование проводилось не при стандартных условиях основного обмена. У испытуемого Г. при уджайи частота дыхания составляла 5/мин, а дыхательный объем только 1 л.

На рис.14 — спирограмма капалабхати (исп.Ч.). Примечателен исключительно малый объем вдоха (ок. 150 мл), что собственно означает вентиляцию только мертвого пространства. При этом достигается вполне нормальный уровень потребления кислорода (ок.400 мл/мин). При вентиляции только мертвого пространства альвеолярный газообмен должен был бы собственно прекратиться (данное обстоятельство, помимо нагрузки давления на кровообращение, обуславливает то, что при подводном погружении нельзя переходить границ критической длины шноркеля, так как объем шноркеля увеличивает объем мертвого пространства). Тот факт, что в данном случае это не происходит, объясняется, по-видимому, колебаниями давления, которые возникают вследствии сверхвысокой частоты дыхания — 82 1/мин и вызывают эффект смешивания (испытуемый Г. достиг частоты дыхания 108/мин).

В практике реанимации при анестезии уже некоторое время применяется напоминающий капалабхати способ искусственного дыхания, т.н. высокочастотное искусственное дыхание (Sjöstrand 1977), при котором на равномерный поток воздуха накладываются периодические колебания давления высокой частоты так, чтобы грудная клетка не производила бы дыхательных движений.

С испытуемым Г. мы смогли зарегистрировать некоторые другие пранаямы. На рис.15 показана бхастрика, здесь ЧД составила 60/мин, в другом исследовании 22/мин (рис.18).

На рис.16 показана мурча, где легко видеть увеличение продолжительности выдоха (около 12 с.), которая была достигнута за счет того, что выдох делался с жужжанием. В итоге частота дыхания равна 4/мин, объем вдоха — 1 л.

При ситали, охлаждающем дыхании (рис.17), имеет место продление вдоха до 4-8 сек с ЧД 5/мин и объемом вдоха около 600 мл. При анализе всех этих данных надо учесть, что испытуемый Г. в покое имел аномально низкий минутный объем дыхания (около 4,5 л/мин). Разумеется, человек с более высоким МОД при практике пранаям нуждался бы в больших дыхательных объемах на вдохе.

Рис.18. Пневмотахограммы бхастрики (вверху), при нормальном дыхании (в центре)и мурча (внизу) у испытуемого Г. (I — направление вдоха, Е – направление выдоха).

На рис.18 сопоставлены пневмотахограммы для нормального дыхания, бхастрики и мурча у испытуемого Г. Эти ПТГ дают возможность снять временные параметры (частоту дыхания, продолжительность фаз дыхания) и прежде всего силу тока дыхания. В случае мурча видно, что выдох выполнялся столь медленно, что скорость тока была ниже порога чувствительности пневмотахографа.

Первая документация о трех дыхательных техниках йоги принадлежит Miles (1964). В табл.15 сведены измеренные им у йога минутные объемы, частоты дыхания и потребление кислорода при исполнении пранаям бхастрика, капалабхати и уджайи в сравнении со значениями покоя. Разделение на фазы у испытуемого (медленная и быстрая фазы капалабхати), вероятно, является индивидуальной особенностью техники исполнения пранаямы у данного йога. В то время как частота дыхания дает исходные данные по технике пранаямы, минутный объем дыхания свидетельствует, что в данном случае уджайи ведет к снижению вентиляции. Напротив, при капалабхати минутный объем аномально повышен, впрочем, без задействования вентиляции мертвого пространства; данные по объему вдоха отсутствуют.

Исследование Miles»а повторил Rao (1968) на большой высоте (3800 м над уровнем моря). Оказалось, что на этой высоте при уджайи минутный объем дыхания и расход кислорода выше обычного.

Таблица 15. Минутные объемы дыхания (МОД) и частоты дыхания (ЧД) до, во время и после выполнения трех пранаям: уджайи, капалабхати и бхастрики одним йогом; средние значения четырех измерений (Miles 1964).

Пранаяма	Время до практики, мин	20 мин пранаямы	Время после практики, мин

Уджайи
МОД л/мин]	18,8	9,0	9,2	9,3	11,1	14,2	3,53	8,3	8,7	8,5	8,3	8,6	8,7
ЧД [мин^-1]							1,26
Капалабхати		медл. фаза	быстр. фаза
МОД [л/мин]	5,0		6,7	6,7	6,5	6,4	3,9	18,3	8,0	7,8	8,1	7,4	7,8	8,2
ЧД [мин^-1]	13,5				15,5		12,5		18,7	18,7	19,3		18,7
Бхастрика		медл. фаза	быстр. фаза
МОД [л/мин]	7,8		8,2	8,6	9,2	10,9	5,1	3,7	8,2	7,3	7,9	7,5	8,2
ЧД [мин^-1]	11,5		19,7	20,7	21,7	21,7	21,0	1,3	18,7	18,7	18,5	18,5	19,2

Техники форсированного дыхания должны были бы, даже без учета вентиляции мертвого пространства, вызывать, как следствие, эффекты гипервентиляции, т.е. наряду с полным кислородным насыщением крови («кислородная ванна»), также гипокапнию и ощелачивание крови. Подтверждающие это анализы газового состава крови при пранаямах на сегодня отсутствуют.

Наиболее своеобразной техникой пранаямы для нас будет, пожалуй, так называемое переменное дыхание. По традиционным представлениям дыхание через правую или левую ноздрю может оказывать значительное воздействие на умственную деятельность. Для возможного толкования можно привлечь теорию специализации полушарий коры головного мозга (см.5.4.), хотя о проекции и переключении афферентных импульсов с рецепторов слизистой оболочки носа, которые раздражаются, к примеру, проходящим холодным воздухом на вдохе, ничего неизвестно. Может быть также, что охлаждение капилляров в области носовых раковин рефлекторно воздействует на другие участки кровообращения в голове, и, таким образом, существуют висцеральные взаимовлияния по отношению к другим функциям мозга. Впрочем, все это только гипотезы.

При естественнных условиях кровенаполнение слизистой определяет сопротивление воздухоносных путей в носу и поэтому при увеличении кровенаполнения в одной носовой полости этот путь для воздуха перекрывается, а воздух может усиленно проходить (в особенности, при насморке) через другую ноздрю. Физиологически это получается при лежании на боку, когда гидростатическое давление (см.3.3.2.) вызывает относительное набухание нижней ноздри и, следовательно, через верхнюю ноздрю (напр., правую при лежании на левом боку) пройдет больше воздуха. Экспериментально это показали Rao и Poltdar (1970). Таблица 16 дает минутные объемы дыхания, измеренные авторами для каждой ноздри раздельно. Кроме того, было установлено, что чисто механическое воспрепятствование экскурсии грудной клетки имеет тот же эффект, что и при лежании на боку (см.табл.16)

Таблица 16. Минутные объемы дыхания (МОД), замеренные на правой (пр) и левой (лв) хоанах (задние отверстия полости носа), при лежании на одном и другом боку и при одностороннем воспрепятствовании движению грудной клетки (зажатый подмышкой костыль); средние значения 5 испытуемых (Rao, Poltdar 1970).

Положение	МОД общ	МОДпр	МОДлв	МОДпр	МОДлв
[л/мин]	[л/мин]	[л/мин]	[%]	[%]
Лежа на спине	9,8±2,3	5,5±2,6	4,3±2,1	56,1	43,9
Лежа на:
правом боку	11,3±4,1	3,2±2,2	8,1±4,1	28,3	71,7
левом боку	9,3±2,3	6,2±3,8	3,1±2,2	66,7	33,3
Сидя:	13,4±2,9	6,7±3,5	6,7±1,2	50,0	50,0
Костыль справа	12,1±3,2	3,8±1,7	8,3±2,6	31,4	68,6
Костыль слева	11,6±3,1	7,2±2,4	4,4±3,3	62,1	37,9

При лежании на боку подвижность соответствующей стороны грудной клетки ограничена. Это опять же наводит на мысль, что определяют этот эффект изначально не гидростатически обусловленные набухания слизистой носа, но механическая подвижность дыхательного аппарата. Об особенностях такого взаимодействия в настоящее время трудно сформулировать какую-либо физиологическую гипотезу. Этот эффект, впрочем, может иметь значение для дыхания через нос при некоторых асанах (напр., ардхаматсиендрасана, триконасана), когда растягивается одна половина грудной клетки.

Йоги утверждают, что и при нормальных условиях покоя дыхание всегда сильнее через какую-либо одну ноздрю, и что сторона, по которой идет больше воздуха, меняется приблизительно каждые 1,5 часа. Количественных исследований по этому поводу не проводилось, но примечательно то, что и по другим функциям тела (спонтанные движения глаз, ЭЭГ) также обнаружены 90-минутные ритмы.