Quasi ogni sostanza assorbe gas se è sottoposta a pressione e lo rilascia quando la pressione viene ridotta; così si comportano anche i tessuti del corpo.

I processi di assorbimento e rilascio di tali gas all’intero organismo avvengono, principalmente, attraverso i polmoni.

L’organismo utilizza l’ossigeno per i suoi processi metabolici. Questo gas, pertanto, non si accumula in modo significativo nei tessuti, in quanto viene rapidamente utilizzato. L’azoto o altro gas inerte presente nella miscela, invece, si accumula nei tessuti durante la permanenza in pressione, perché non partecipa ad alcuna reazione chimica nell’organismo ed è “metabolicamente inerte

Durante un’immersione, e i diversi tessuti, che possiedono differenti proprietà di solubilità e diffusibilità che influiscono sul processo di assorbimento, si saturano di azoto, o altro gas inerte presente nella miscela, con ritmi e tempi differenti.

Ogni gas inerte che sia eventualmente respirato sotto pressione, viene assorbito e satura i tessuti, tuttavia ognuno possiede differenti proprietà di solubilità e diffusibilità che influiscono sul processo e la velocità di assorbimento.

L’elio, ad esempio, è molto meno solubile nei tessuti rispetto all’azoto, però si diffonde più rapidamente. La sua minor solubilità fa sì che la quantità di elio assorbito sia minore, tale condizione consente tempi di decompressione più brevi dopo lunghe immersioni in alto fondale. 

La grande diffusibilità dell’elio richiede fermate di decompressione più profonde per impedire la troppa rapida uscita dallo stato di discioglimento nei tessuti e la produzione di bolle.

DEFINIZIONI

SATURAZIONE

Rappresenta il momento in cui un tessuto ha assorbito tutto l’azoto, o altro gas inerte presente nella miscela, possibile ad una determinata pressione ed ha raggiunto lo stato di equilibrio, in tale condizione il tessuto è “saturo” a quella determinata pressione.

DESATURAZIONE

Rappresenta il processo inverso rispetto alla saturazione ovvero la progressiva eliminazione del gas assorbito durante la saturazione 

TENSIONE DEL GAS

Rappresenta l’entità e la rapidità del processo di assorbimento.
La tensione di azoto, o di altro gas inerte, è una misura di pressione del gas a livello tissutale e non del volume di gas contenuto nei tessuti, e viene normalmente espressa in Atmosfere Assolute.

EMISATURAZIONE

Il tempo in minuti necessario perché un tessuto assorba gas inerte fino alla metà della differenza di pressione fra il gas inspirato e la tensione del gas nel tessuto (cioè fino alla metà del gradiente di pressione), ovvero per saturarsi a metà.

VALORE M

Il Valore M di un dato “compartimento tissutale” a una data pressione ambiente è definito come il valore massimo della pressione dei gas inerti che quel “compartimento tissutale” può “tollerare” senza segni visibili di malattia da decompressione (MDD). In altre parole, i Valori M rappresentano i limiti della differenza tollerata tra pressione dei gas inerti e la pressione ambiente in ciascuno dei compartimenti tissutali. I valori M sono indicati anche come “Limiti della sovrappressione tollerata”, “Tensione critica” e “Limiti di sovra-saturazione”. Il termine Valori M (M-values) viene usato di solito da coloro che studiano i modelli decompressivi. Rappresenta i valori massimi ammessi per la tensione di gas inerte tissutale; essi sono, pertanto, valori di pressione parziale del gas inerte.

Molto più semplicemente Il valore M è la massima pressione parziale di azoto che un tessuto può
raggiungere a ogni specifica profondità senza correre il rischio, durante
la risalita, di produrre bolle in numero o dimensioni pericolose per il
sub.
Se il Valore M di un solo tessuto viene superato, la risalita necessita
di tappe di deco.

CURVA ESPONENZIALE

Rappresenta il rallentamento del processo di assorbimento, man mano che ci si avvicina all’equilibrio,  calcolabile matematicamente, del processo di emisaturazione.

MECCANISMI DELLA SATURAZIONE 

I Gas Inerti entrano nel nostro organismo attraverso il meccanismo della respirazione di aria compressa e transitando nei polmoni confluisce direttamente nel flusso sanguigno attraverso il quale viene trasportato in tutto il vostro corpo e depositato nei vari tessuti. 
Molto semplicemente quando le molecole di gas hanno riempito completamente gli spazi disponibili all’interno di un tessuto, quest’ultimo viene definito saturo. 

Quando un tessuto quindi ha assorbito tutto il Gas Inerte  possibile ad una determinata pressione ed ha raggiunto lo stato di equilibrio si dice che il tessuto è saturato a quella determinata pressione.
E’ necessario un tempo pari a 6 volte il tempo di emisaturazione perché un tessuto raggiunga una saturazione (o una desaturazione) del 99%. Così, un tessuto da 60 minuti, sarà considerato saturo dopo 6 ore. Un tessuto più lento, da 120 minuti, impiegherà 12 ore. Un tessuto da 5 minuti, invece, si saturerà in soli 30 minuti

EMISATURAZIONE

Un tempo di emisaturazionei è quindi il tempo in minuti necessario perché un tessuto assorba gas inerte fino alla metà della differenza di pressione fra il gas inspirato e la tensione del gas nel tessuto (cioè fino alla metà del gradiente di pressione), ovvero per saturarsi a metà

Per poter rappresentare il fenomeno sia matematicamente che concettualmente i vari tessuti reali sono stati raggruppati in tessuti matematici (o compartimenti), definiti da tempi di emisaturazione espressi in minuti, questo è esattamente il meccanismo di calcolo su cui si basano i tri computer subacquei, come ad es.:
l’algoritmo Bühlmann ZHL-12

Si avranno così tessuti da 5 minuti, da 10 minuti, da 40 minuti, eccetera. I vari modelli di calcolo utilizzati dai diversi studiosi possono utilizzare raggruppamenti e valori di emisaturazione anche differenti, secondo la necessità o le preferenze di calcolo del ricercatore.

Da questo momento sarà necessario lo stesso tempo perché il tessuto si saturi fino alla metà del gradiente residuo (metà della metà) e poi ancora fino alla metà del gradiente che resta (metà di un quarto) e così via fino allo stato di equilibrio.

Questo rallentamento del processo di assorbimento, man mano che ci si avvicina all’equilibrio, segue una precisa curva, calcolabile matematicamente, che viene definita curva esponenziale.

CURVA ESPONENZIALE

Prendendo ad esempio un ipotetico tessuto da 60 minuti il tessuto avrà assorbito una metà del gradiente residuo di 1/2, cioè sarà saturo per 3/4 (1/2+1/4); dopo ancora 60 minuti sarà stata assorbita la metà del gradiente residuo di 1/4 ed il tessuto sarà saturo per 7/8 (1/2+1/4+1/8), e così via.

TESSUTI E SATURAZIONE

I tessuti  non sono tutti  uguali, alcuni impiegano molto tempo per saturarsi rispetto ad altri.  I diversi tessuti, , all’interno del nostro organismo, raggiungono la saturazione di azoto in modi e di tempi diversi passando da un assorbimento quasi istantaneo ad uno lentissimo.

Ne Consegue che alcuni tessuti possono sovrasaturarsi e rilasciare azoto mentre altri, nel contempo, stanno ancora assorbendo tale gas. 

Ad esempio: raggiungiamo il fondo e vi rimaniamo fino a quando un tessuto veloce non si sia completamente saturato. Un vicino tessuto lento, al termine di questa fase, ha appena cominciato ad assorbire. 

Se  risaliamo di qualche metro, il calo della pressione permette al gas del tessuto veloce, già saturo, di fuoriuscire mentre la maggior parte dei tessuti privi di gas, continueranno ad assorbire.

Un tessuto rapido si satura e si desatura con tempi di emisaturazione brevi.
I tessuti rapidi presentano generalmente tensioni di azoto piuttosto elevate dopo un’immersione, rispetto a tessuti più lenti, perché hanno potuto assorbire più azoto in un dato intervallo di tempo

Cosa rende un tessuto più veloce di un altro? I fattori più importanti sono le capacità del tessuto di assorbire e trattenere il Gas Inerte e l’entità del flusso sanguigno che giunge al tessuto.

Come regola generale, si può ritenere che le aree del corpo con più elevato afflusso di sangue (una maggiore perfusione), come i polmoni, e gli organi addominali, assorbano e cedano i Gas Inerti più rapidamente di altri tessuti.
Il grasso, l’osso ed i tessuti cicatriziali, che sono meno vascolarizzati, la cartilagine ed i tessuti interni alle articolazioni, che non sono vascolarizzati, sono classificati fra i tessuti più lenti.

La quantità di gas che un tessuto può trattenere in soluzione, cambia con la pressione, secondo i principi della legge di Henry.

AZOTO COME GAS INERTE E MODELLO US NAVY

Il tessuto più lento, preso in considerazione dal modello di calcolo della U.S. Navy per le tabelle standard considerando l’Azoto come Gas Inerte è il tessuto da 120 minuti. 

Pertanto in tal caso si considera che tutto l’organismo sia completamente desaturato dopo 12 ore dall’ultima immersione, in quanto occorrono 12 ore per la desaturazione del tessuto più lento, mentre i tessuti più rapidi si saranno desaturati prima.
Esiste, quindi, un periodo minimo di 12 ore entro il quale ogni immersione deve essere considerata una ripetitiva rispetto alla precedenteIl tempo necessario a raggiungere la totale saturazione, secondo il modello della U.S. Navy è di 12 ore; dopo questo tempo, ogni ulteriore permanenza ad una data profondità non comporterà assorbimento di altro azoto.

Se, invece, la profondità viene aumentata, il gradiente di tensione di azoto aumenta di nuovo e viene assorbito altro gas inerte fino alla saturazione alla nuova profondità

PROFONDITA’ E SATURAZIONE DEI GAS INERTI

Una maggiore profondità significa anche che altri gas respirabili delle miscele respiratorie entrano nel nostro organismo con una pressione maggiore. 

Un maggiore pressione significa essenzialmente un numero più elevato di molecole di Gas Inerte che confluiscono insieme negli spazi disponibili dei tessuti. Le molecole di questi gas, comunque, cercano di andare dove c’è “meno affollamento” ovvero meno pressione. 

Queste molecole continuano a “spingere” contro il tessuto fino a quando la resistenza che si pone tra loro (pressione del gas) e quelle già presenti nel tessuto non equalizza la pressione di respirazione del gas stesso. 

A questo punto il raggruppamento delle molecole del gas è lo stesso in qualsiasi zona del tessuto (pressione interna al tessuto uguale alla pressione esterna) e quindi le molecole di azoto vanno in stallo non saranno assorbite più in quel tessuto

DESATURAZIONE

Quando la pressione ambiente viene diminuita il gas assorbito dai tessuti viene rilasciato.

 La velocità del processo di destaturazione è data dalla velocità di risalita e dal rispetto delle tappe di decompressione.

Un fattore che complica i calcoli, ma di cui occorre tenere conto: non tutto il gas assorbito da un tessuto ritorna al sangue direttamente dallo stesso tessuto, in modo da consentire una desaturazione diretta attraverso il sangue ed i polmoni.

Il freddo, una discesa troppo rapida, fattori come il fumo, la disidratazione e l’assunzione di alcuni farmaci, l’età, il sesso, la forma fisica, il peso, ecc. .
Tutte queste variabili, spesso non completamente controllabili o prevedibili, complicano il calcolo matematico dell’assorbimento e della desaturazione di azoto durante le immersioni

Il processo di desaturazione si svolge senza causare problemi quando la differenza tra PRESSIONE AMBIENTE e la TENSIONE DI SATURAZIONE (pressione parziale nel liquido) non oltrepassi il rapporto di 1- 2. Le tabelle sono fatte apposta per non superare questo limite. 

Queste furono elaborate per la prima volta da Haldane nel 1907, considerando l’azoto come Gas Inerte. Le sue osservazioni trovarono una spiegazione nell’applicazioni della legge di Henry. 

MECCANISMI DI FORMAZIONE DI BOLLE DI AZOTO

In risalita dopo aver raggiunto la saturazione di qualsiasi tessuto (e bastano 5 minuti per quelli più veloci), la pressione che mantiene l’azoto in soluzione all’interno dello stesso diminuisce e l’azoto comincerà ad espandersi ed a fuoriuscire dal vostro organismo. Normalmente se il calo di pressione è più rapido di quanto il vostro organismo riesca ad espellere l’azoto, si formeranno delle bolle di questo gas.

I tessuti sembra siano in grado di tollerare una determinata sovrapressione prima che si formino delle bolle. 

Questo valore di sopportazione viene definito “valore M” (M sta per massimo). 

Purtroppo però, ogni tessuto ha un suo proprio livello di sopportazione ovvero un valore “M” diverso. In generale, i tessuti veloci sembra abbiano un valore “M” molto alto. 

Essi tollerano meglio le sovrapressione così come assorbono meglio l’azoto rispetto ai tessuti lenti.

Questo è il meccanismo che ci consente a una determinata profondità e per un determinato tempo di immersione di poter riemergere senza dover fare sosta di decompressione in risalita.

 Sicuramente saremo arrivati al limite della saturazione di un tessuto veloce il quale grazie alla sua tolleranza elevata (valore M più alto) gli permetterà, grazie ad una risalita controllata, di mantenere lo stato di saturazione dell’azoto al suo interno. 

Al contrario un tempo di permanenza più lungo alla stessa profondità andrà ad interessare anche l’assorbimento di quei tessuti lenti che hanno un valore “M” più basso rendendo necessaria una sosta di decompressione in risalita.

EFFETTI DELLE BOLLE I DANNI MECCANICI

Le bolle di azoto si raggruppano o si espandono in relazione alla diminuzione della pressione, premono sui terminali nervosi lacerando i capillari. 

All’interno di vene o arterie, le bolle rallentano il flusso sanguigno e ciò danneggia I tessuti che devono essere supportati dall’ossigeno in soluzione.

Le bolle causano un danno meccanico ai tessuti. Le bolle tendono ad ingrossarsi attirando l’azoto dalla condizione di soluzione tissutale e riunendone le molecole. 

Esse esercitano una forte pressione sui nervi e possono creare delle micro lacerazioni nei capillari sanguigni. All’interno del torrente circolatorio le bolle rallentano gli scambi gassosi (apporto di ossigeno) e la circolazione e ciò danneggia i tessuti che necessitano di apporto costante di sangue ossigenato

EFFETTI DELLE BOLLE IL DANNO CHIMICO

Una teoria sostiene che i globuli bianchi attaccano le bolle, causando una grossa ostruzione alla normale circolazione Le bolle causano un danno chimico. L’azoto contenuto all’interno della bolla è di per se inerte ma la bolla stessa è considerata dal vostro organismo come un corpo estraneo. Quando questo avviene i globuli bianchi la attaccherebbero causando una ulteriore ostruzione in quella zona con conseguente maggiore rallentamento del passaggio di sangue ossigenato. Contemporaneamente tutti i “campanelli di allarme” dell’organismo si attiveranno scatenando una vera e propria guerra chimica del sistema immunitario.

LE BOLLE SILENTI

Sembra che le molecole di gas si raggruppino più facilmente intorno ad un nucleo di un altro gas denominato microbolla o silent bubble.

Apparentemente l’azoto mantiene la soluzione nei tessuti anche quando sovrasatura. Questo però fino a quando qualcuna di queste microbolle non fa la sua comparsa. Le molecole dell’azoto si raggruppano intorno ad una microbolla la quale cresce fino a trasformarsi nella classica bolla embolica.

Le microbolle che si formano in immersione sono molte. 

Gli studi con la strumentazione ultrasonica Doppler  hanno permesso di vedere (in realtà sentire) le bolle nelle vene mentre il sangue fa ritorno dai tessuti verso i polmoni. Sfortunatamente esse sono molto comuni. Fino a quando si mantengono all’interno della circolazione venosa, verranno filtrate dai polmoni e non causeranno pericoli. 

Per curiosità il primo a scoprirle fu A. R. Behnke nel 1942 ,le chiamò bolle silenti perché sembrava potessero muoversi liberamente senza causare sintomi di MDD.

Perché un profilo di immersione con più discese seguite da più risalite può causare più facilmente un IDD che una singola discesa alla stessa massima profondità per lo stesso tempo di fondo seguita da una singola risalita? 

Una delle teorie più accreditate al momento si riferisce proprio alle bolle silenti. Durante la prima risalita l’azoto entra in circolazione sotto forma di bolle silenti e si muove nel flusso venoso fino ai polmoni. Lì le bolle vengono intrappolate negli alveoli e cominciano ad essere evacuate attraverso la respirazione, ma se scendiamo ancora l’aumento di pressione agevola nuovamente l’assorbimento dell’azoto non ancora evacuato con la respirazione. 

Le microbolle intrappolate negli alveoli, in questa fase, si sottodimensionano e possono fluiscono direttamente nel torrente sanguigno arterioso. Da qui si muoveranno direttamente verso i muscoli, i nervi, il midollo … proprio le zone solitamente colpite da IDD.

ALGORITMI E TABELLE

Diversi algoritmi di calcolo (VEDI ALGORITMI E COMPUTER), secondo modelli anche molto diversi, sono serviti per dare vita a tabelle di immersione o computer che consentano ai Gas Inerti di defluire dai tessuti senza causare danni all’organismo, ad esempio:

MODELLO PARALLELLO: prevede che ogni compartimento si riempie e si svuota indipendentemente e direttamente influenzato dal flusso sanguigno

MODELLO EL: “Esponenziale-Lineare” prevede che tessuti paralleli che assorbono in maniera esponenziale (crescente) e scaricano però in maniera lineare (costante) ed abbastanza lenta. 

MODELLO SERIE: prevede che tutti i compartimenti sono in connessione l’uno con l’altro come in una fila ed il gas entra solo ad una estremità

BUHLMANN: algoritmo decompressivo usato nelle omonime tabelle Bühlmann, delle tabelle di decompressione create dal Dott Albert Buhlmann, ricercatore nell’ambito della teoria della decompressione al Laboratory of Hyperbaric Physiology dell’OspedaleUniversitario di Zurigo Svizzera

SLAB:Prevede che il tessuto venga esposto all’assorbimento dell’azoto e solo in un unico senso Le tabelle della British Sub-Aqua Club sono basate su questo modello

CONCLUSIONI

La situazione “ideale” sarebbe aver un equipé di medici e di fisici a disposizione e farsi fare delle tabelle su misura che dovrebbero variare al variare di tutti i fattori descritti.

Questo è ovviamente impossibile è invece possibile seguire scrupolosamente i limiti imposti dalle tabelle, le velocità di risalita, le soste di decompressione e di sicurezza, e  non andare in acqua se non si è in perfetta forma fisica.