ATTIVITA' SPORTIVE IN IMMERSIONE

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1 ATTIVITA' SPORTIVE IN IMMERSIONE

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3 L'immersione del corpo in acqua rappresenta per un neonato un evento assolutamente naturale: basti pensare che lo sviluppo fetale avviene in ambiente liquido e che tale impronta permane nel neonato, il quale, immerso in acqua a temperatura confortevole, si trova a suo agio riuscendo autonomamente ad alternare periodi di nuoto sotto la superficie con atti respiratori ben coordinati coincidenti con l'emersione del capo.

4 L'acqua rappresenta invece per l'adulto un ambiente profondamente diverso e talora 'ostile' rispetto a quello in cui normalmente vive, anche perché subentrano una serie di modificazioni fisiologiche legate sia direttamente all'elemento acqua sia alla pressione. Fin dall'antichità, comunque, l'uomo si è immerso trattenendo il respiro o utilizzando sott'acqua rudimentali sistemi di respirazione

5 È però sufficiente riflettere, anche in modo superficiale, su quest'attività umana estremamente diffusa ma posta tra le attività ludiche o sportive, per rendersi conto delle notevoli problematiche che l'immersione del corpo umano comporta, problematiche spesso totalmente nuove in tutti gli aspetti: fisiologici, fisiopatologici, tecnologici ecc.

6 Caratteristiche ambientali Le principali caratteristiche di questo 'ambiente straordinario' sono le seguenti: pressione, densità, temperatura e conducibilità termica, fenomeni ottici, densità del gas inspirato, conducibilità termica del gas inspirato.

7 Durante le immersioni l'organismo è sottoposto a forti pressioni che tendono a collassare i polmoni. Per evitare il collasso polmonare è necessario inspirare aria compressa che espone il sangue polmonare ad iperbarismo ossia a pressioni gassose alveolari molto forti. La pressione dell'acqua è pari ad 1 atmosfera ogni 10 metri di profondità, a cui bisogna sommare 1 atmosfera data dall'aria al livello del mare. Pertanto a 10 metri di profondità la pressione sarà di 2 atmosfere, a 20 metri di 3 atmosfere e così via.

8 Tale pressione, secondo la legge di Boyle comprime i gas in volumi sempre più piccoli in misura inversamente proporzionale alla pressione stessa. Ossia 1 litro di aria ad 1 atmosfera (livello del mare), diviene ½ litro a 10 metri (2 atmosfere) ¼ di litro a 30 metri e così via. Per effetto della suddetta legge possiamo distinguere un volume effettivo dei gas ed un volume a livello del mare. Ad esempio, un litro di aria effettivo a 90 metri di profondità, corrisponde a 10 litri a livello del mare.

9 Densità La densità dell'acqua (1g/ml per l'acqua pura; maggiore per l'acqua di mare) è notevolmente superiore a quella dell'aria. Questa caratteristica è responsabile della forte spinta verso l'alto che il nostro corpo immerso riceve. L'elevata densità dell'acqua di mare fa sì che il corpo umano, di densità media inferiore anche per la presenza di cavità naturali a contenuto aero-gassoso (polmoni, stomaco e visceri cavi), tenda a galleggiare spontaneamente.

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11 Temperatura e conducibilità termica La temperatura ovviamente è un fattore assai variabile; comunque le acque, marine o dolci (laghi o fiumi), sono sempre al di sotto della neutralità termica; oltre a ciò la capacità di condurre calore (conducibilità termica), cioè di trasferire energia termica da un corpo più caldo a uno meno caldo, nell'acqua è preminente. Nell'aria infatti la dispersione termica del corpo umano è legata eminentemente a fattori di irraggiamento e convezione, per cui temperature di C in aria risultano confortevoli, mentre in acqua, dopo breve tempo, risultano mal sopportabili proprio per la conducibilità termica. Di qui la necessità di opportune protezioni (le mute) che riducano la dispersione.

12 Fenomeni ottici L'occhio ha caratteristiche di rifrazione adatte alla visione in aria, mentre in acqua si determina l'impossibilità di formare immagini a fuoco sulla retina per l'indice di rifrazione assai simile tra cornea e ambiente esterno (acqua); si rende pertanto necessaria la creazione di una interfaccia aerea, mediante maschera o particolari occhiali, creando però in tal modo due nuove interfacce con potere rifrattivo diverso (acqua/vetro e vetro/aria). Questo comporta una distorta percezione degli oggetti immersi che appaiono del 30% circa più grandi e più vicini.

13 Durante l'immersione con apparati di respirazione subacquea, l'aria (o gli altri gas o miscele respiratorie) viene erogata alla pressione equivalente a quella della profondità raggiunta. La legge di Boyle comporta però che, a parità di volume, la quantità di gas ventilato sia maggiore: in altre parole, la densità del gas aumenta con la profondità. Per profondità superiori a metri la densità dei gas inspirati comporta un lavoro respiratorio notevole e perciò, per immersioni a scopo lavorativo, si utilizzano miscele composte da O₂+He (Heliox) oppure

14 Immersioni parziali del corpo L'immersione in acqua determina una sostanziale modificazione della dinamica del ritorno venoso verso i vasi intratoracici e il cuore destro. Infatti, durante l'immersione del solo corpo con testa emersa il gradiente pressorio transdiaframmatico, principale determinante del ritorno venoso, passa da un valore prossimo allo zero a 10,64 mmhg circa.

15 Un ulteriore impulso all'aumento dell'afflusso ematico nei distretti intratoracici è determinato dalla riduzione fisiologica di sangue nei vasi venosi periferici, indotto da un lato dall'effetto dell'elevata densità del mezzo da cui l'organismo è circondato (e che permette di assimilare l'immersione in acqua a uno stato di assenza di gravità), dall'altro dalla venocostrizione attiva indotta dalla temperatura minore e dalla conducibilità termica maggiore rispetto alle condizioni a secco.

16 L'effetto complessivo di questi fenomeni risulta essere un notevole incremento del volume di sangue intratoracico: per l'immersione in condizioni di 'testa emersa' tale incremento è stato stimato in circa 500 ml

17 L'immersione di tutto il corpo (ma anche del solo volto) a temperatura inferiore a quella 'neutra' determina l'evocazione del riflesso da immersione (diving reflex), risposta cardiorespiratoria complessa consistente in apnea, bradicardia, vasocostrizione, aumento della pressione arteriosa media con riduzione della portata cardiaca.

18 L'immersione con mezzi ausiliari di respirazione L'immersione con mezzi ausiliari di respirazione (bombole o 'cordoni ombelicali' che trasportano i gas) induce alcune rilevanti modificazioni nei soggetti e possibili evenienze patologiche. Modificazioni importanti sono quelle riguardanti la meccanica respiratoria. La semplice immersione del corpo in acqua determina, per l'aumento del ritorno venoso, una significativa riduzione della capacità vitale, del volume residuo polmonare e della capacità funzionale

19 L'aumento del contenuto ematico polmonare induce inoltre una riduzione della distensibilità polmonare. L'effetto di tali mutamenti si traduce in un netto cambiamento della prestazione ventilatoria, consistente in una riduzione della frequenza respiratoria e in un incremento del volume corrente, mantenendosi costante il volume/minuto ventilato.

20 Una possibile fonte di perturbazione dell'attività respiratoria, squisitamente psicologica, risiede nella singolarità dell'esperienza di respirare sott'acqua. Tale situazione è in grado di aumentare il livello di controllo volontario dell'attività respiratoria che, in condizioni normali, risulta essere pressoché totalmente affidata al controllo vegetativo.

21 Nell'immersione risulta altresì modificato lo scambio dei gas respiratori, pur rimanendo questi determinati dai rispettivi gradienti alveolo-capillari. Nel caso di respirazione di aria, questo ha conseguenze sugli scambi respiratori dell'ossigeno, dell'azoto e dell'anidride carbonica. La pressione parziale alveolare e arteriosa di ossigeno aumenta con la profondità: ciò induce un notevole incremento della quota di O₂ fisicamente disciolta nel plasma, quota che interferisce con l'eliminazione dell'anidride carbonica (CO₂). L'effetto netto è una tendenza alla ritenzione di CO₂, tanto che subacquei esperti divengono meno sensibili a elevati valori di pressioni parziali di CO₂.

22 I gas normalmente respirati da un sommozzatore sono: azoto, ossigeno ed anidride carbonica. Ad alte pressioni, questi gas, possono avere conseguenze importanti sull'organismo. L'azoto, ad esempio, costituisce circa i 4/5 dell'aria respirata. Alla normale pressione atmosferica questo non ha alcun effetto sull'organismo. A grandi pressioni invece l'esposizione prolungata all'azoto può indurre a narcosi, rilevabile già a profondità prossime ai 36 metri con euforia e cali di attenzione, tra 46 e 60 metri compare sonnolenza, oltre interviene la perdita delle forze progressiva sino a far divenire

23 L'azoto non partecipa ad alcun processo metabolico, ed è pertanto definito gas inerte; i livelli di azoto presenti nell'organismo, quindi, sono determinati unicamente dalla pressione atmosferica. Durante la normale respirazione in aria al livello del mare l'organismo è dunque 'saturo' di azoto. In corso di immersione con respirazione subacquea di aria, l'azoto segue il proprio gradiente di pressione alveolo-capillare e passa dagli alveoli ai capillari polmonari, e da qui ai tessuti periferici.

24 Il passaggio in senso inverso avviene durante la risalita e dopo il termine dell'immersione. La latenza con cui i passaggi di azoto avvengono tra i vari compartimenti dell'organismo comporta, alla fine dell'immersione, la permanenza di azoto nell'organismo in eccesso rispetto ai livelli di saturazione preimmersione. Questo fenomeno di 'sovrasaturazione' è il meccanismo patogenetico fondamentale per la malattia da decompressione

25 Infatti, la velocità con la quale avviene la riduzione della pressione (la velocità di risalita) è un fattore critico per la determinazione delle modalità con cui l'azoto disciolto durante l'immersione nei vari tessuti viene a essere riemesso: se la risalita è troppo veloce in rapporto alle quantità di azoto assorbito, si avrà la liberazione di azoto in fase gassosa con la possibile formazione di bolle nel sangue circolante e nei tessuti. Questo fenomeno si chiama embolia gassosa che in funzione delle dimensioni delle bolle può portare all'occlusione dei vasi sanguigni e addirittura alla morte