SUBACQUEA & SALUTE: Teoria della decompressione subacquea II

SUBACQUEA & SALUTE: Teoria della decompressione subacquea II

Insaturazione‚ saturazione e super saturazione dei tessuti

Durante il blog precedente‚ Parte I della Teoria della decompressione subacquea‚ abbiamo parlato di Paul Bert. Abbiamo visto come la solubilità dell´azoto aumenta in profondità durante un´immersione subacquea‚ a causa di un aumento della pressione. Questa solubilità è poi diminuita di nuovo quando risaliamo a profondità minori durante la nostra immersione. In sintesi‚ abbiamo concluso che durante un´immersione in profondità‚ un subacqueo assorbe azoto nei suoi tessuti e rilascia azoto mentre si sposta in acque più basse e in superficie.

Per capire meglio come funziona questo assorbimento e rilascio dei gas e cosa significhino i termini insaturazione‚ saturazione e super saturazione dei tessuti‚ dobbiamo esaminare più da vicino i nostri tessuti corporei. Quindi facciamo un zoom-in e andiamo a vedere.

Come abbiamo visto nel blog precedente‚ la pressione parziale dell´azoto aumenta a causa dell´aumento della pressione ambiente (legge di Dalton) quando un subacqueo scende durante un´immersione. Di conseguenza‚ più aumenta la pressione parziale dell’azoto‚ più aumenta la solubilità e più verrà disciolto nei tessuti del corpo (legge di Henry).

Possiamo anche tradurre la solubilità di un gas in una pressione tissutale di quel gas‚ che è semplicemente la pressione parziale che il gas ha nel liquido in cui è disciolto. Guardando indietro alla legge di Henry:

Solubilità = (costante di Henry) * (pressione parziale del gas = pressione tissutale gas)

Userò sempre più la pressione tissutale nella mie spiegazioni‚ perché aiuta a capire meglio come funziona l´equilibrio di saturazione dei tessuti confrontando pressioni con pressioni anziché solubilità con pressioni.  

Riprendiamo i dati dall´esempio di immersione dal blog precedente (valori in situazione di saturazione):

Iniziamo la nostra immersione dalla superficie e arriviamo ad una profondità di 30 metri. Iniziamo quindi ad assorbire azoto nel nostro corpo. Ora è importante rendersi conto che l´assorbimento di azoto dovuto alla maggiore solubilità non è un processo immediato! Ci vuole tempo prima che l´azoto si dissolva nel tessuto. L´azoto continua a dissolversi nei tessuti del corpo fino a raggiungere quel valore di solubilità‚ che abbiamo calcolato prima di 19‚3 * 10-⁴M. Ciò equivale a una pressione tissutale di azoto di 3‚16 bar‚ che è esattamente la nostra pressione parziale di azoto nell´aria che respiriamo. Quando la pressione tissutale di azoto raggiunge questi 3‚16 bar‚ possiamo concludere che esiste una situazione di equilibrio e che il tessuto è saturo. Ma come accennato‚ ingrandiamo e tracciamo il viaggio delle molecole di azoto durante la nostra immersione fino a 30 metri. Guardiamo l´immagine schematica qui sotto‚ che mostra lo scambio di azoto tra l´alveolo e i vasi sanguigni polmonari prima e durante la nostra immersione.

Gli alveoli dei polmoni sono le stazioni terminali di tutte le vie aeree polmonari. In questi luoghi‚ le molecole di gas vengono scambiate tra il sangue e l´aria che abbiamo appena inalato. Lo scambio classico è di ossigeno che viene caricato nel sangue e anidride carbonica che viene trasportata dal sangue nell´aria negli alveoli. L´aria nell´alveolo viene poi rinfrescata con un espirazione e inspirazione‚ per garantire un apporto di ossigeno e uno scarico di anidride carbonica constanti dal corpo.

L´immagine schematica mostra 4 situazioni a diverse profondità e a tempi diversi della nostra immersione. 

Situazione 1‚ Tessuto saturo: qui è raffigurato il momento prima di immergerci‚ stando in superficie. Come abbiamo calcolato in precedenza‚ la pressione parziale dell´azoto nell´aria che respiriamo è di 0‚79 bar‚ quindi negli alveoli abbiamo una pressione parziale dell´azoto di 0‚79 bar. Anche la pressione tissutale dell´azoto è di 0‚79 bar. Le molecole di azoto si muovono. Alcune molecole vanno dall´alveolo al vaso sanguigno‚ ma alcune molecole di azoto andranno anche dal vaso sanguigno all´alveolo. Come possiamo vedere nella foto‚ le molecole di azoto che vanno dall´alveolo al vaso sanguigno sono tanti quanti le molecole di azoto che vanno dal vaso sanguigno all´alveolo. In quanto tale‚ siamo in una situazione di equilibrio in cui la "spinta" dell´azoto nel vaso sanguigno di 0‚79 bar è uguale alla "spinta" dell´azoto fuori dal vaso sanguigno di 0‚79 bar. 

Situazione 2‚ Tessuto insaturo: Abbiamo iniziato la nostra immersione e dopo alcuni minuti ci troviamo ad una profondità di 30 metri. Come abbiamo calcolato in precedenza‚ la pressione parziale di azoto nell´aria che respiriamo è di 3‚16 bar‚ quindi negli alveoli abbiamo una pressione parziale di azoto di 3‚16 bar. Abbiamo iniziato la nostra immersione con l´azoto disciolto nel nostro sangue che ha esercitato una pressione tissutale di 0‚79 bar. Pertanto‚ il risultato sarà che la "spinta" dell´azoto verso il vaso sanguigno dagli alveoli di 3‚16 bar sarà maggiore della "spinta" dell´azoto dal vaso sanguigno di 0‚79 bar. Sono già passati diversi minuti nella figura‚ quindi un po’ ´di azoto è già stato "spinto" nel vaso sanguigno. Più azoto viene disciolto nel sangue‚ maggiore diventa la pressione dei tessuti. La pressione tissutale al momento della figura è di 1‚98 bar. Questa pressione di 1‚98 bar è ancora inferiore a quella di 3‚16 bar con cui l´azoto viene "spinto" fuori dall´alveolo. Possiamo anche vederlo nella figura in cui più molecole di azoto escono dagli alveoli che fuori dal vaso sanguigno. Il vaso sanguigno continuerà ad assorbire le molecole di azoto fino a raggiungere una pressione di azoto nei tessuti pari alla pressione parziale di azoto negli alveoli di 3‚16 bar.

Situazione 3‚ Tessuto saturo: siamo a 30 minuti di immersione e ci troviamo ancora a una profondità di 30 metri. La pressione parziale di azoto dell´aria che respiriamo è di 3‚16 bar e finalmente tanto azoto si è disciolto nel vaso sanguigno che anche la pressione tissutale ha raggiunto 3‚16 bar. Pertanto‚ il risultato sarà che la "spinta" dell´azoto nel vaso sanguigno a 3‚16 bar è uguale alla "spinta" dell´azoto fuori dal vaso sanguigno a 3‚16 bar. Le molecole di azoto che vanno dagli alveoli al vaso sanguigno sono tanti quanti le molecole di azoto che vanno dal vaso sanguigno agli alveoli. Come tale‚ siamo di nuovo in una situazione di equilibrio in cui la "spinta" dell´azoto nel vaso sanguigno a 3‚16 bar è uguale alla "spinta" dell´azoto fuori dal vaso sanguigno a 3‚16 bar.

Situazione 4‚ Tessuto supersaturo: siamo a un tempo di immersione di 35 minuti e abbiamo iniziato la nostra risalita e ci troviamo ora a una profondità di 10 metri. La pressione parziale di azoto dell´aria che respiriamo è di 1‚58 bar. Abbiamo iniziato la nostra risalita di questa immersione con azoto disciolto nel nostro sangue che esercitava una pressione tissutale di 3‚16 bar. Il risultato sarà quindi che la "spinta" dell´azoto agli alveoli dal vaso sanguigno di 3‚16 bar sarà maggiore della "spinta" dell´azoto dagli alveoli al vaso sanguigno di 1‚58 bar. Nella figura sono già trascorsi diversi minuti‚ quindi un po ´di azoto è già stato “spinto” negli alveoli. Più azoto viene rilasciato dalla soluzione di sangue nell´alveolo‚ più diminuisce la pressione tissutale. La pressione tissutale al momento della figura è di 2‚33 bar. Questa pressione di 2‚33 bar è ancora superiore alla pressione di 1‚58 bar in cui l´azoto viene “spinto” fuori dall´alveolo. Possiamo vedere infatti nell´immagine che più molecole di azoto si spostano dal vaso sanguigno agli alveoli rispetto al contrario. Il vaso sanguigno continuerà a scaricare le molecole di azoto fino a raggiungere una pressione di azoto nei tessuti pari alla pressione parziale di azoto nell´alveolo di 1‚58 bar.

Ora possiamo capire meglio che l´assorbimento e il rilascio di azoto richiedono tempo. La velocità con cui le molecole di azoto si diffonderanno da un ambiente all´altro‚ dipende in parte da quanto è grande la "spinta" della differenza di pressione parziale. Questo è chiamato il gradiente di pressione. Il gradiente di pressione è la differenza tra la pressione tissutale dell´azoto e la pressione parziale ambiente dell´azoto.

Usando il nostro esempio possiamo concludere che il gradiente di pressione tra l´alveolo e il sangue nella situazione 2 è:

Pressione parziale N2 alveolo - Pressione tissutale N2= gradiente di pressione

3‚16 bar - 1‚98 bar = 1‚18 bar.

Ciò che abbiamo visto può essere tradotto in alcuni termini comunemente usati nella teoria decompressiva dell´immersione:

Tessuto insaturo: pressione tissutale di azoto < pressione parziale ambiente di azoto. Ciò si traduce nell´assorbimento di azoto dai tessuti.

Tessuto saturo: pressione tissutale di azoto = pressione parziale di azoto ambiente. Ciò si traduce in un equilibri tra assorbimento e scarico di azoto.

Tessuto supersaturo: pressione tissutale di azoto > pressione parziale dell´azoto ambiente. Ciò si traduce in uno scarico di azoto dai tessuti.

Infine‚ facciamo di nuovo un zoom-out e vediamo il riepilogo di ciò che abbiamo appena appreso nella nostra immagine del profilo di immersione:

Ok‚ ora salvate bene queste informazioni. Vi servirà per capire i modelli di decompressione di Haldane‚ di cui parleremo nel prossimo blog!

Alla prossima! 

Esther