Tecnica & Medicina

di Francesco Turano – (tratto da: www.fondali.it)

Dedicato a Francesca… istruttrice subacquea con la voglia di saperne sempre di più e lo spirito di chi ama il mare perché lei stessa è mare.

Dalle ultime ricerche in campo iperbarico è stata sviluppata una nuova o meglio una più approfondita spiegazione sulla formazione delle bolle lenticolari in immersione. Da ciò sono scaturiti nuovi parametri per la gestione delle immersioni che un po' si rifanno a ciò che (sicuramente senza alcuna spiegazione medico-scientifica a quei tempi) attuavano i nostri predecessori.

La discesa sul fondo dovrà essere effettuata il più velocemente possibile (considerate la base di 20 m/min). Il distacco dal fondo dovrà essere il più lento possibile, senza l'ausilio del gav e con lento pinneggiamento, questo fino a 5 m dal fondo, a questo punto la risalita sarà di non altre i 10 m/min. Per immersioni dove vengono richiesti i deep stop, la quota verrà calcolata non più alla metà della profondità massima, ma alla metà della pressione assoluta (ATA) massima raggiunta ed il tempo di sosta è stato portato da 1 minuto a 2 minuti. Se i deep stop coincidono con le tappe decompressive allora si effettuano direttamente le soste decompressive.

Cercherò di spiegare nel modo più semplice possibile questa nuova teoria cercando di partire dall’ABC, visto i dubbi sulla discesa a 20m/min (considerando il fatto che di norma la discesa viene effettuata tra i 18m/min ed i 21m/min) o la risalita con stacco lento od ancora il calcolo di eventuali deep stop. Lascio a voi la pazienza di leggere e la voglia di rendere vostro ciò che dico.

Nel nostro paese si parla oramai di immersioni ricreative avanzate (questo per vari motivi che non sto io a discutere), queste immersioni richiedono spesso il calcolo di tappe di decompressione le quali vengono calcolate e poi effettuate con l’utilizzo degli algoritmi del modello compartimentale, che concettualmente è simile a quello utilizzato dall’ tabelle U.S. Navy, ma se non vogliamo andare molto lontani e considerato la bellezza delle francesi possiamo rifarci anche sulle cosiddette "Travaux en milieu hyperbare".

Come voi tutti sicuramente sapete i modelli compartimentali si basano sul concetto che tutto il gas inerte diffonde dai compartimenti nel sangue interamente in forma disciolta (motivo per il quale vengono definiti anche ad una fase o a fase disciolta); per lo stesso motivo quando andiamo a calcolare la nostra decompressione introduciamo il concetto di rapporto critico, rapporto standardizzato tra la pressione parziale del gas inerte presente nei compartimenti che vengono presi di riferimento e la pressione idrostatica.

In soldini, tutto questo cosa vuol dire, se nei compartimenti in esame si supera il valore M (massima saturazione consentita di gas inerte) siamo in una situazione di sovrasaturazione con formazione di bolle di gas inerte. Tutto questo può accadere quando si risale troppo velocemente o si omettono eventuali tappe di decompressione. Se ciò avviene ci ritroveremo in piena PDD generando un processo essenzialmente ischemico. Ma se noi rispettiamo tutti i tempi e tutte le eventuali soste, come consigliano le tabelle U.S. Navy o le tabelle basate su ciò che afferma il grande professor Buhlmann, definite anche "Haldane modificate", non andando quindi incontro alla formazione di bolle e quindi non andando incontro alla PDD, come si spiegano i cosiddetti “incidenti immeritati”? Che, se pur occasionali in ambito sia tecnico che ricreativo, si verificano annualmente con una frequenza non trascurabile?!

Se andiamo ad effettuare un’immersione in curva di sicurezza il modello compartimentale consiglia un distacco rapido dal fondo con risalita direttamente in superficie, se invece la nostra immersione prevede delle tappe di decompressione, queste dovranno essere effettuate vicino alla superficie. Così facendo viene massimizzato il gradiente della pressione parziale del gas inerte tra i compartimenti ed il sangue venoso, favorendo l’eliminazione del gas inerte.

Oggi, tutti, si orientano invece verso nuovi modelli definiti modelli a controllo dell’innesco delle bolle. Questi modelli, a differenza del precedente, vengono definiti a due fasi, perché presumono che una parte del gas (dal 10% in su) durante la decompressione si trasferisce da alcuni compartimenti verso delle microbolle già esistenti nel nostro organismo (fase libera), mentre il restante gas inerte si dissolve nel sangue venoso (fase disciolta).

Questo deve farci capire come la decompressione deve essere calcolata in modo che il gradiente tra la pressione parziale del gas inerte nei compartimenti e la pressione idrostatica, non superi mai il valore critico per l’innesco e la formazione di bolle con diametri più grandi rispetto a quelli previsti dai nostri calcoli pre-immersione.

Questo concorda con la teoria che la probabilità dell’incidente da decompressione si verifica ed aumenta in misura direttamente proporzionale con l’aumentare del raggio della bolla.

Consideriamo che per immersioni quadre le tabelle U.S. Navy hanno un rischio medio del 2,2%, il rischio sale al 3% se il raggio delle bolle supera i 60 micron nelle immersioni entro i 40 metri o i 40 micron nelle immersioni oltre 40 metri. Tutto questo rafforza l’ovvia evidenza che nelle immersioni con maggior stress decompressivo (immersioni oltre i 30 metri, immersioni con deco-time totale superiore a 30 minuti, intervallo di superficie inferiore a 2 ore, immersioni ripetitive con profilo inverso, immersioni multiday, ecc.) aumenta la probabilità che si verifichi un incidente da decompressione.

In sintesi, se finora ci fossero delle incomprensioni, possiamo semplificare il tutto dicendo che: secondo il modello compartimentale (quindi ad una fase), in risalita tutto il gas inerte diffonde disciolto nel sangue e, escludendo errori di decompressione, non è previsto il passaggio di gas in fase libera (microbolle preesistenti); invece secondo i modelli basati sul controllo delle bolle (quindi a due fasi), in risalita almeno una parte del gas inerte diffonde sempre in fase libera.

Questo nuovo e diverso approccio genera nuove procedure di decompressione che si sviluppano in modo da evitare l’innesco e quindi la crescita incontrollata delle bolle partendo proprio da un distacco lento e graduale dal fondo. Ai vostri allievi, amici o altro potreste dire che il distacco dal fondo va fatto a gav sgonfio, solo con un lieve pinneggiamento ed aumentando l’ispirazione. A questo nuovo modo di distacco dal fondo si affianca la necessità di introdurre nuove soste di profondità o di sicurezza che vanno eseguite alla giusta profondità. Quale? quella dove è prevista la diffusione di un volume critico di gas inerte dai vari compartimenti al sangue venoso (gradiente critico), ovvero ad una quota che non sia eccessivamente e quindi inutilmente profonda, tale da non creare il giusto gradiente per favorire la liberazione del gas inerte dai compartimenti, ma neanche eccessivamente ed inutilmente superficiale, tale non prevenire e controllare la formazione di bolle.

Il nuovo criterio è quello di fermarsi alla metà della massima pressione assoluta (ATA) di esposizione, oppure se vogliamo usare i metri, sarebbe alla metà della profondità massima raggiunta meno 5 metri (es. immersione di 50 m. sosta a 20 m.). Il tempo di permanenza a tale quota è di almeno 2 minuti. Vogliamo andare nel fantascientifico? No, rimaniamo fermi su quello che è stato scoperto e che sarà, per chi ha voglia di apprendere, la nuova strada da percorrere e far seguire anche se potrebbe rivoluzionare il sapere di ognuno di noi.

I nuovi modelli basati sul controllo delle bolle suppongono che nel nostro sangue sono sempre presenti, anche a pressione atmosferica normale, delle microbolle inferiori a 10 micron, questo perché le bolle superiori a tale diametro vengono “filtrate” a livello polmonare. Esiste il caso in cui ciò non avviene, ma non è il caso di parlarne adesso.

Ma come si formano queste microbolle? Le microbolle si formano per cavitazione la dove si verificano turbolenze del flusso ematico, si formano per microtraumi dei capillari, per tribonuclezione dovuta alla differenza di pressione tra il gas disciolto nel sangue e quello presente nei tessuti oppure sono il residuo di immersioni precedenti, per questo ultimo caso il modello compartimentale prevede che dopo un’immersione i compartimenti si desaturano completamente dal gas inerte in 12 ore e non è minimamente considerata la presenza di microbolle circolanti nel sangue in condizioni ordinarie. Il modello per il controllo delle bolle invece prevede che dopo un immersione il contenuto in microbolle, presente nell’organismo in condizioni basali, si rigenera in un tempo variabile da 2 a 21 giorni. Qui…diamo il via alle critiche…non vi do tutti i torti…le critiche nascono dal fatto che queste bolle non sono state mai riscontrate in vivo, inoltre il principale modello per il controllo delle bolle, dal nome: VPM Varying Permeability Model fu criticato perché basato sullo studio di microbolle rilevate solo su gelatina e non in fase acquosa ma non scoraggiamoci ci penserà subito dopo lo studio dal nome RGBM Reduced Gradient Bubble Model a risolvere il problema in quanto è basato sullo studio delle microbolle in fase acquosa. Naturalmente la reale esistenza delle bolle viene spiegata e confermata soltanto da studi di ingegneria dei fluidi. Ma qual è la teoria che viene fuori da questi studi? Le microbolle di gas inerte sono rivestite e rese stabili da molecole superficiali attive (surfattante), così composte: una estremità idrofobica data da proteine che è rivolta verso il plasma o i liquidi interstiziali ed una estremità idrofobica composta da fosfolipidi rivolta verso il gas inerte, cioè verso la superficie della bolla. Inoltre le molecole di surfattante sono legate tra di loro con legami elettrostatici deboli. Durante la discesa, con l’aumentare della pressione idrostatica, le molecole di surfattante vengono compresse l’una contro l’altra; in questo modo il raggio della bolla si riduce ma allo stesso tempo aumenta la pressione interna alla bolla (La Place: la pressione interna di una bolla è inversamente proporzionale al raggio), aumenta lo spessore dell’interfaccia gas inerte-liquido e si riducono gli scambi gassosi: la microbolla si stabilizza fino a diventare impermeabile alla diffusione del gas e quindi più problematica ai fini della decompressione.

Durante la discesa parte delle molecole di surfattante, oltre una certa compressione e quando la loro capacità elastica viene superata (isteresi) “saltano” via dell’interfaccia e si perdono nel liquido circostante (ipotesi Kunkle) oppure rimangono legate con legami elettrostatici in uno strato superficiale della bolla stessa, reservoir, (ipotesi Yount). Nei giorni successivi all’immersione, che vanno da 2 a 21 giorni…e qui tutte le contestazioni…il surfactante sarà recuperato nell’interfaccia gas inerte-liquido e la microbolla ritornerà alla sua dimensione originale ma con una minore elasticità (effetto palla da biliardo). Possiamo quindi dire che la stabilizzazione delle microbolle in fase di discesa è direttamente proporzionale al gradiente della pressione idrostatica: più rapida è la discesa, maggiore è la riduzione del raggio della bolla, più questa resterà stabile in risalita più le soste di decompressione saranno meno profonde ed il tempo sarà minore. Se invece la discesa è lenta il gradiente di pressione idrostatica non sarà sufficiente per una significativa riduzione del raggio della bolla: più il raggio sarà grande, minore sarà la pressione intersa della bolla e maggiore la quantità di gas inerte che diffonderà dai tessuto nella bolla. La bolla, una volta innescata, aumenterà di dimensioni durante la risalita, potrà dividersi in più bolle (alla visualizzazione strumentale si osserva una bolla madre con bolle più piccole “a rosario”) che spesso tendono a confluire con altre bolle: questo fa aumentare la probabilità di incidenti da decompressione.

Da tutto ciò si può stabilire che il modello basato sul controllo delle bolle spinge verso una discesa rapida e mirata al raggiungimento della massima profondità pianificata, mentre il modello compartimentale classico prevede una velocità non superiore ai 21-23 m./min, questo per evitare che si instauri un gradiente che acceleri la saturazione dei compartimenti veloci e medio-lenti. La nuova corrente di pensiero, alla quale aderisco anche io, suggerisce che la velocità di discesa sia la più rapida possibile sempre compatibilmente con la capacità di compensazione dell’orecchio medio e la tolleranza alla narcosi.

Tutto questo, in soldini, vuole ribadire e stressare il concetto che bisogna raggiungere la massima profondità programmata senza soste intermedie se non dovute ad imprevisti di vitale importanza. Una delle critiche mosse al modello per il controllo delle bolle è basata sulla constatazione fisica (legge di La Place) che una nanobolla del raggio di 10 micron avrebbe una pressione interna di circa 140 bar e dovrebbe rapidamente dissolversi. Questo dubbio può essere considerato reale solo se si assume che la bolla abbia una forma sferica. Recentemente, studi di ingegneria dei fluidi hanno evidenziato la presenza di bolle schiacciate con un aspetto ellittico sull’interfaccia ( ipotizziamo che ciò valga anche per l’endotelio). In questo caso il raggio della nanobolla aumenta, la pressione interna si riduce e la nanobolla si stabilizza. In definitiva una nanobolla sferica con un raggio di 10 micron avrebbe una pressione interna di 140 bar incompatibile con una duratura persistenza, ma se si ipotizza la stessa bolla schiacciata contro l’endotelio con il raggio aumentato, per esempio, a 100 micron allora la pressione interna scenderà a 14 bar ed essa sarà più stabile nel tempo.

Detto ciò se ipotizziamo che le microbolle si formano a livello dell’interstizio tra due cellule endoteliali vicine e che l’interfaccia liquido-gas sia concavo invece che convesso allora, in base alle leggi fisiche risulta che la pressione del gas all’interno del nucleo gassoso è inferiore rispetto a quella del gas disciolto nel liquido circostante, quindi il gas inerte tenderà a diffondere dal sangue e dai tessuti verso l’interno della microbolla stessa. La microbolla rimane stabile fin quando la sua superficie rimane concava, ma quando la pressione del gas interno destabilizza la superficie e questa diventa convessa, la bolla crescerà, rimanendo comunque ancora un po’ stabile, questo fin quando rimarrà schiacciata lungo la parete endoteliale. Quando però il gas inerte diffonde dai compartimenti al sangue superando il volume critico per l’innesco delle bolle, il gas entra abbondantemente in fase libera e si ha il distacco della bolla dalla parete endoteliale. A questo punto la bolla libera nel sangue venoso assume la forma sferica aumentando quindi la probabilità di un incidente da decompressione. La ricerca ha evidenziato che il picco delle bolle si manifesta dai 20 minuti fino alle due ore dopo l’immersione, poi decresce fino a ridursi dopo le quattro ore. Da ciò ne consegue che un intervallo di superficie inferiore alle due ore comporta uno stress decompressivo maggiore nell’immersione ripetitiva. In generale nelle immersioni successive alla prima è particolarmente consigliata la discesa rapida, in modo da creare un gradiente di pressione idrostatica capace di ridurre significativamente il raggio delle bolle di gas inerte residuate dopo la prima immersione. Un subacqueo che si immerge quotidianamente cinque giorni su sette ed esegue costantemente discese rapide e dirette verso la massima profondità pianificata, ha un patrimonio di microbolle in circolo di quantità e dimensioni ridotte, e, a parità di stress decompressivo, ha una probabilità significativamente inferiore di subire un incidente da decompressione rispetto ad un subacqueo che si immerge saltuariamente (la differenza diventa significativa se c’è un intervallo superiore a 21 giorni tra due immersioni).

Adesso accontentiamo anche chi si è avvicinato alle immersioni tecniche…Per il calcolo del profilo di decompressione è molto importante la scelta della miscela respiratoria appropriata. Nelle immersioni in basso fondale viene utilizzata l’aria e quindi vale il discorso fatto fin ora, per le immersioni più profonde dove si scende con miscele contenenti elio, l’orientamento attuale, è di utilizzare sul fondo una miscela respiratoria con una pressione parziale di 1,2-1,4 bar di ossigeno, stiamo usando eliox, se invece utilizziamo trimix si consiglia una pressione parziale di 2,4-2,5 bar di azoto, che corrisponde se facciamo due conti ad un equivalente narcotico in aria di circa 21 metri, e per il resto elio. E’ di fondamentale importanza che la pressione parziale dell’ossigeno nella miscela che andiamo ad utilizzare rimanga sempre superiore almeno a 0,5 bar alle quote di cambio miscele decompressive o alle soste profonde. Se non seguiamo queste indicazioni si riduce la tolleranza dell’organismo verso errori decompressivi. Non utilizzate poi pressioni parziali di ossigeno superiori a 1,6 bar nella miscela respiratoria decompressiva perché in questo caso l’ossigeno avendo un importante peso molecolare potrebbe dare vita a delle “bolle di ossigeno” quando l’offerta supera il fabbisogno metabolico cellulare. L’eccesso di ossigeno provoca una produzione maggiore di radicali liberi che sono di per se altamente reattivi, quando questi non vengono più eliminati provocano vasocostrizione riducendo l’eliminazione del gas inerte, ed in più produce un vero e proprio danno ossidativo a carico dell’endotelio vasale, importante interfaccia per gli scambi gassosi, tutto ciò aumenta il rischio nella genesi dell’incidente decompressivo. Lasciando ora questo discorso che ci porterebbe ad esaminare ulteriormente i vari modelli decompressivi utilizzati dai più svariati computer subacquei concludiamo tutto quello che fin ora abbiamo detto affermando che esistono comunque casi dove non vi è una stretta correlazione tra modelli fisiologici decompressivi e patologia decompressiva. Infatti molte volte un profilo di decompressione accurato non garantisce contro l’insorgenza di una patologia da decompressione.

Considerate che non bisogna tralasciare l’orientamento attuale della ricerca che indaga sul fenomeno patogenetico basato sul riconoscimento della bolla da parte del sistema immunitario e del complemento. Lascio a voi la curiosità di approfondire la lettura in tal senso. Quello di cui abbiamo parlato fin ora in parte non è altro che una rivisitazione di ciò che applicavano un tempo i vecchi corallari e sono ancora oggi adottati dalla subacquea industriale italiana. Anche se non avevano sicuramente elaborato tutte queste sperimentazioni che oggi noi possiamo vantare, i vecchi corallari avevano in qualche modo reso le loro discese più sicure utilizzando discese rapidissime, distacchi lenti dal fondo, tappe profonde, risalite molto più lente negli ultimi 15 metri , arrivavano anche a 3-5 metri/minuto, per arrivare ad un palmo dopo palmo ovvero 30 centimetri al minuto. Sicuramente qualcuno di voi dirà: veramente il mio computer mi dice di risalire ad una velocità di risalite di 7 metri al minuto negli ultimi 10 metri. La mia risposta è che alla luce di quello che si è detto fin ora ed alla luce di nuovi studi, questa velocità appare troppo veloce e facilitante l’innesco di bolle.

Riassumendo il tutto quindi diremo:

- discesa rapida verso la profondità massima prestabilita senza soste intermedie, compatibilmente con la capacità di compensazione dell’orecchio medio e di tolleranza alla narcosi;

- distacco dal fondo lento e graduale;

- durante la risalita inserire delle soste di sicurezza profonde che verranno calcolate secondo alcuni metodi empirici. Un metodo, ad esempio, è quello di Richard Pyle, che prevede di inserire una sosta di almeno 2 minuti ad una profondità che risulta essere la media tra la massima profondità (o la sosta precedente) e la prima tappa di decompressione prevista dalla tabella. Altri standard utilizzati in Italia (e tra coloro i quali li utilizzano ci sono anche i VV.FF.), prevedono che la prima sosta decompressiva sia posta alla meta della pressione assoluta totale raggiunta in immersione. Dopo questa sosta la risalita deve essere effettuata alla velocità di 10 metri al minuto fino alla eventuale tappa di decompressione prevista. E’ possibile adottare una risalita di 3 metri al minuto dopo la sosta di sicurezza se però il tempo di fondo viene considerato il tempo che intercorre tra l’inizio dell’immersione e l’arrivo alla prima tappa prevista dalla tabella U.S. Navy.

Per dire poi l’ultima anche in campo di algoritmi e programmi decompressivi in “formato computer” l’algoritmo che meglio soddisfa ciò che abbiamo detto è lo ZH-L18 ADT 20.

Grazie per la pazienza che avete avuto nell’arrivare fino in fondo…!

Francesco Turano (CiccioSub).

Bibliografia:

N.Gaskins, RD Vann, D. Needham, Atti UHMS Annual Meeting

Manuale U.S. Navy

J.W.Tyrrell, P. Attard. Phys. Rev. Lett.

Bruce R.Wienke, Technical diving in depth

Corrado Bonuccelli L’immersione tecnica con miscela

J.M. Martin, S.R. Thom Vascular Leukocyte Sequestration in Decompression Sickness and Prophylactic Hyperbaric Oxygen Therapy in Rats

Pasquale Longobardi DSCI Ravenna

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