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Apnea
di Lorenzo MESSINA

L’immersione in apnea è senza dubbio l’attività subacquea più praticata e dal punto di vista medico offre degli spunti di riflessione interessanti.

Nel 1965 Agostoni giudicava che, applicando la legge di Boyle la massima profondità raggiungibile in apnea dopo una massima inspirazione fosse limitata dal rapporto tra la capacità polmonare totale (TLC) ed il volume residuo (RV). Al di sotto di tale limite il torace sarebbe imploso (thoracic squeeze) a causa della pressione idrostatica.
I limiti previsti erano così posti a 30-40 mt.

Poco più tardi (1968) Craig e Schaefer con i loro esperimenti dedussero che, in immersioni in apnea, un meccanismo compensatorio proteggesse i polmoni dallo schiacciamento: una quota di sangue proveniente dalla circolazione periferica veniva richiamato nel torace e, essendo incomprimibile, contrastava la riduzione del volume polmonare al di sotto del volume residuo.

@ Blood shift

Oggigiorno è noto il meccanismo fisiologico definito “blood shift”.

  
Umberto Pellizzari
Durante la fase di discesa e di permanenza sul fondo gli organi capaci di sopportare una temporanea ipossia (apparato intestinale, muscoli, tegumenti) vengono esclusi dalla circolazione ematica a causa di una vasocostrizione selettiva. Questa ridistribuzione centripeta del volume ematico (che risparmia organi più vulnerabili quali il cervello) comporta un aumento della volemia intratoracica ed intrapolmonare in particolare, finalizzata ad impedire lo schiacciamento della gabbia toracica e non ostacolare gli scambi gassosi a livello alveolare. Con la pletismografia a impedenza si è calcolato che l’entità del blood shift può arrivare a superare i 1000 ml.

In questa fase dell’immersione il sovraccarico di volume ematico interessa anche le cavità destre del cuore, in cui, pur aumentando i valori pressori, non si hanno particolari ripercussioni, data la notevole capacità distensiva delle pareti muscolari. La ridistribuzione ematica viene comunque rallentata dalla necessità dei muscoli degli arti inferiori di rifornirsi di ossigeno per sviluppare la potenza meccanica necessaria durante la pinneggiata.

Nella fase di risalita e per qualche minuto dopo l’emersione si verifica il ritorno ematico dai polmoni alla periferia. Se la risalita è troppo rapida la brusca inversione di movimento della massa ematica provoca un sovraccarico di volume nel ventricolo sinistro (VS) le cui pareti sono al contrario poco o per nulla elastiche. Estreme conseguenze di rapide risalite sono il deficit emodinamico per incapacità del VS a svuotarsi, edema polmonare e sincope.

Il limite di sicurezza per la discesa è di 1-3 mt al secondo e velocità un pò più lente in fase di risalita.

Le gare di apnea sono attualmente regolamentate in tre diverse categorie: assetto costante, assetto variabile regolamentato ed assetto variabile assoluto, conosciuto anche come “no limits”.

L’atleta impegnato nel primato in assetto costante scende e risale pinneggiando, aiutato dalle sue sole forze, segue una cima guida ma non può servirsene in alcun modo. Dal punto di vista atletico è sicuramente il più avvincente e l’attuale record appartiene a Brett Le master con -81 del 1999.

L’assetto variabile regolamentato prevede che l’atleta venga trascinato in discesa da una zavorra di peso pari ad un terzo il peso corporeo, ma non superiore a 30 Kg. Durante la risalita è permesso utilizzare la forza degli arti superiori utilizzando il cavo guida. Il record è stato stabilito da Gian Luca Genoni con -126 metri nel 2002.

Per il primato in assetto variabile assoluto l’atleta scende trascinato da una zavorra senza limiti di peso e la risalita è facilitata da un pallone gonfiato sul fondo. Certamente il “no limits” è il record più spettacolare consentendo di raggiungere quote da brivido. L’attuale detentore è Francisco Ferraras (Pipin) con -162 stabilito il 18/01/2000.

@ Milza

La milza è un organo impari che, insieme ai linfonodi forma il tessuto linforeticolare. E’ costituita da tessuto connettivo reticolare, a differenza delle tonsille e del tessuto linfoide della mucosa intestinale, dove si trova anche epitelio (tessuto linfoepiteliale).

Filtra il sangue del grande circolo. Al suo interno sono sequestrati e distrutti eritrociti invecchiati con membrana alterata e si sviluppano macrofagi dai monociti del tessuto circolatorio. Il 20-30% di tutte le piastrine risiede in quest’organo. Ciononostante non è di importanza vitale, sostituita nelle sue funzioni, in caso di asportazione, dal fegato e dal midollo osseo.

Situata al di sotto del diaframma, ha la forma di un fagiolo appiattito e le sue dimensioni medie sono cm 11 x 7 x 4. Nell’uomo il peso della milza equivale a circa lo 0,21% del peso corporeo.

Alcune osservazioni strumentali (ecografia, TAC) in volontari apneisti hanno dimostrato la riduzione dello spessore della milza in seguito all’apnea, che tornava alle dimensioni normali entro 5 minuti dalla fine della prova.

E’ verosimile che la contrazione-spremitura della milza sia da mettere in relazione al complesso meccanismo del blood shift, che consente la ridistribuzione del sangue periferico a favore della cavità toracica e degli organi che risentono in misura marcata dell’ipossia.

Nei mammiferi marini il peso della milza costituisce fino al 7% del peso corporeo. E’ probabile che una milza proporzionalmente più grande sia uno dei meccanismi adattativi di tali specie per affrontare apnee prolungate e a profondità ragguardevoli, essendo quest’organo una riserva di sangue. Alcune balene potrebbero raggiungere i –900 mt restando sommerse per 1-2 ore.

@ Diving reflex

Altro fenomeno conosciuto dell’immersione in apnea è il “diving reflex”, un riflesso che compare anche in molte specie sia di mammiferi che di uccelli (cetacei, foche, anatre). Sembra che i meccanismi scatenanti siano mediati da recettori facciali, dalla vasocostrizione periferica, dalla bassa temperatura, dall’ipossia, e da recettori polmonari e dei grandi vasi.

La sola apnea provoca una bradicardia, ovvero una diminuzione della frequenza cardiaca; se il corpo viene immerso in acqua, soprattutto oltre i –20 mt, il fenomeno si accentua, potendo arrivare anche a soli 20-30 battiti per minuto. Invero il riflesso è in parte mascherato dalla tachicardia indotta dallo sforzo fisico necessario per raggiungere il fondo e successivamente, la superficie pinneggiando.

@ Sincope

Durante la fase di discesa la diminuzione del volume d’aria nei polmoni è bilanciata dall’aumento della pressione dei gas respiratori, come evidenziato dalla legge di Dalton. Questo aumento favorisce il passaggio dell’ossigeno dagli alveoli al sangue e da questo ai tessuti, ma, contemporaneamente, inibisce il rilascio dell’anidride carbonica dai tessuti al sangue.

In questa fase, quindi, i tessuti risultano ben ossigenati e nel sangue si mantiene relativamente bassa la concentrazione di anidride carbonica.

In risalita si ha un brusco cambio delle pressioni dei gas respiratori che provoca una diminuzione della cessione del poco ossigeno rimasto ai tessuti, fino a poter arrivare ad un inversione di tendenza, con l’ossigeno che abbandona i tessuti per ritornare al sangue e quindi agli alveoli (effetto Bohr). L’anidride carbonica intanto abbandona i tessuti, satura il sangue, ma diffonde molto lentamente verso gli alveoli polmonari. Ne consegue una situazione di temporanea ipossiemia arteriosa e di ipercapnia.

Se interviene prima l’ipercapnia vengono stimolati i chemiocettori inducendo un forzato atto inspiratorio con aspirazione di acqua e seri rischi di annegamento (sincope anossica umida); se invece la deficienza di ossigeno precede l’eccessivo aumento dell’anidride carbonica non sarà possibile avvertire le contrazioni diaframmatiche in quanto l’atleta avrà già perduto conoscenza (sincope anossica secca).

Anche la posizione della testa rivolta verso l’alto nell’atto di scorgere la superficie può avere un ruolo nel determinare la sincope, facendo diminuire l’irrorazione preferenziale al cervello e stirando il seno carotideo.

Questi meccanismi stanno alla base degli incidenti in cui possono incorrere gli apneisti in fase di risalita, soprattutto negli ultimi metri e ancor più se si espira durante l’apnea, in modo tanto più marcato quanto maggiore è stata l’iperventilazione in superficie.

Se vengono ripristinate le normali condizioni di ossigenazione e circolazione entro i primi 6 minuti di totale anossia l’attività cerebrale riprende entro 30 minuti senza danni postumi. Se invece si superano gli 8 minuti di anossia il cervello riprende solo parzialmente, residuando danni cerebrali irreversibili.

Si è oggi concordi nel consigliare di non prolungare l’iperventilazione volontaria in superficie per non più di 4 atti respiratori profondi; in tal modo il punto di rottura dell’apnea, che è il più importante avviso per l’apneista del sopraggiunto momento della risalita, giunge circa a metà del tempo totale di apnea.

@ Limiti

L’aumento della pressione ambientale, se si rispettano certe condizioni, anche se portata a valori molto elevati non produce danni agli organismi. Numerose ricerche sperimentali hanno infatti dimostrato come si possano portare animali a pressioni di oltre 100 atmosfere assolute, corrispondenti ad un profondità di oltre 1000 mt, senza evidenziarne patologie, fintanto che l’aria abbia accesso a tutte le superfici corporee e sia mantenuto l’equilibrio pressorio tra ambiente esterno e cavità corporee (cavità craniche, polmoni, digerente).

Basta però una differenza di pressione tra le superfici libere del corpo di 50 mmHg (circa 65 cm d’acqua) per alterare i tessuti ed indurre edema, congestione e dolore.

Uno dei fattori limitanti la prestazione è quindi la possibilità di mantenere all’interno del torace una pressione equivalente a quella esterna, anche se non si conoscono fino in fondo i limiti nelle variazioni emodinamiche endotoraciche e gli effetti di un loro eventuale superamento a carico di strutture quali i vasi.

Negli atleti allenati alle grandi profondità è stata dimostrata la intercomunicazione tra i comparti aerei dell’ipofaringe e della trachea ad opera di un piccolo iato posto in vicinanza del triangolo crioaritenoideo laterale e una buona ampiezza dell’apertura nel canale osseo del condotto uditivo medio (3 mm), capaci di favorire una buona compensazione in situazioni di iperbarismo.

Anche in apnea i processi vitali cellulari si mantengono attivi e l’anidride carbonica continua ad essere prodotta in relazione al tipo ed all’intensità dell’esercizio svolto; saturandosi i sistemi tampone a disposizione dell’organismo, che non può scambiare gas con l’esterno, è inevitabile l’avvicinamento della fatica muscolare e del punto di rottura dell’apnea.


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