EFFETTI BARICI DEL VOLO SULLA RESPIRAZIONE

EFFETTI BARICI DEL VOLO SULLA RESPIRAZIONE Come la dimnuzione di pressione influisce sul nostro corpo

La saturazione di ossigeno nel sangue al livello del mare è del 98% e decresce se diminuisce la pressione dell'aria, se aumenta la quota (e quindi dimnuisce la pressione), a causa di avvelenamento da monossido di carbonio (CO). L'ipossia è una seria minaccia per la sicurezza del volo poiché i primi sintomi sono in genere difficili da riconoscere. L'aria che respiriamo La composizione dell'aria secca presente nell'atmosfera terrestre è una miscela costante di gas:

gas	percentuale
Azoto (N2)	78,084%
Ossigeno (O2)	20,9476%
Argon (Ar)	0,934%
Biossido di carbonio (CO2)	0,0314% (314 ppm)
Neon (Ne)	1,818·10-3%
Elio (He)	0,524·10-3%

La composizione dell'aria

Vi sono poi componenti che sono presenti in misura variabile:

• Vapore acqueo (H₂O), la cui quantità nell'aria è molto variabile e dipende fortemente dalla temperatura, in una percentuale media di 0,33% (variabile da circa 0% a 5-6%).
• Metano (CH₄): 0,2 ·10^-3%
• pulviscolo atmosferico: Clururo di Sodio (NaCl), Carbonio (C), e polveri che riveste particolare importanza nello sviluppo di molti fenomeni meteorologici.

Infine sono presenti tracce di:Neon (Ne), Idrogeno (H₂), Kripton (Kr), Xeno (Xe), Ozono (O₃), Ossidi di azoto (NO, NO₂; N₂O), Monossido di carbonio (CO), Ammoniaca (NH₃), Biossido di zolfo (SO₂), Solfuro di idrogeno (H₂S). Per la Legge di Dalton, la pressione totale di una miscela di gas è la somma delle pressioni parziali dei singoli gas. Quindi per l'aria possiamo scrivere: P = P_N2 + P_O2 + P_Ar + P_CO2 + ... Sappiamo che se aumenta la quota la pressione atmosferica (totale) diminuisce, secondo il Gradiente Barico Verticale, che in atmosfera standard è pari a -1 mbar/8 m (= -1 mbar/27 ft) e pertanto diminuisce anche la pressione parziale dell'ossigeno. D'altra parte, per la Legge di Henry sulla solubilità dei gas in un liquido, un gas che esercita una pressione sulla superficie di un liquido, vi entra in soluzione finché avrà raggiunto in quel liquido la stessa pressione che esercita sopra di esso.

La legge di Henry

Ciò significa che, a temperatura costante, la solubilità di un gas è direttamente proporzionale alla pressione che il gas esercita sulla soluzione. Pertanto ad ogni variazione di pressione del gas sulla soluzione consegue una variazione analoga della quantità di gas che entra nella soluzione. Se aumenta la quota, diminuisce la pressione parziale dell'ossigeno e pertanto diminuisce anche la quantità di ossigeno nel sangue.

A livello del mare, dove la pressione atmosferica è pari a 760 mmHg (= 1.013 mbar), la pressione parziale dell'ossigeno, che costituisce circa il 21% dell'aria è: 760·21% ≅ 160 mmHg (= 213 mbar) La pressione presente negli alveoli polmonari è minore di quella atmosferica e la pressione parziale dell'ossigeno quando si trasferisce al sangue, a livello del mare, è di circa 100 mmHg, mentre quella presente nel flusso sanguigno e di circa 40 mmHg. Si ha quindi una differenza di pressione di circa 60 mmHg, che rende possibile che l'ossigeno attraversi la membrana cellulare alveolo-capillare. Come detto sopra all'aumentare della quota la pressione atmosferica diminuisce e quindi diminuisce anche la pressione parziale dell'ossigeno, che rimarrà sempre il 21% del totale. Se si vuole mantenere costante la pressione parziale dell'ossigeno al valore presente al livello del mare, mentre aumenta la quota, si deve aumentare la percentuale di ossigeno presente nell'aria respirata, fino ad arrivare all'ossigeno puro (100%) quando si raggiunge la quota di 33.700 ft (circa 10.000 m). Ipossia La saturazione di ossigeno nel sangue (percentuale di emoglobina legata) al livello del mare è del 98% e decresce

• se diminuisce la pressione dell'aria,
• se aumenta la quota (e quindi dimnuisce al pressione)
• a causa di avvelenamento da monossido di carbonio (CO), che si lega all'emoglobina al posto dell'ossigeno.

L'ipossia è la condizione che si verifica quando la concentrazione di ossigeno nel sangue è minore dei limiti normali oppure quando l'ossigeno disponibile per l'organismo non può essere utilizzato a causa di qualche patologia. In ogni caso le cellule dei tessuti del corpo hanno una carenza di ossigeno. è una seria minaccia per la sicurezza del volo poiché i primi sintomi sono in genere difficili da riconoscere. L'ipossia interferisce con le capacità di ragionamento e le funzioni percettive, rendendo il pilota incapace di riconoscere i sintomi e di reagire in tempo. Infatti la sua caratteristica più pericolosa è di manifestarsi inizialmente con un senso di benessere che può anche giungere a rendere il pilota euforico, appannandone le capacità di giudizio e valutazione e avviandolo inconsapevolmente verso la totale incapacità mentale e fisica. Sintomi dell'ipossia I sintomi dell'ipossia sono:

• mancanza di respiro
• apprensione
• stanchezza
• nausea
• cefalea (mal di testa)
• sensazione di leggerezza, capogiro, vertigine
• vampate di calore o di freddo
• euforia
• offuscamento della vista e visione a tunnel
• intorpidimento
• formicolio
• aumento del ritmo respiratorio (iperventilazione)
• cianosi (colorazione bluastra della pelle, delle unghie e delle labbra)
• riduzione della memoria a breve termine che rende difficoltosa l'esecuzione di sequenze di operazioni e l'apprendimento
• attenuata capacità di giudizio
• mutevolezza d'umore
• menomazione del coordinamento muscolare

Tipi di ipossia La medicina individua vari tipi di ipossia a seconda delle condizioni che la causano. Quella che può insorgere nel volo ad alta quota viene detta ipossia ipossica. Si manifesta nelle situazioni in cui si abbia una diminuzione della pressione parziale dell'ossigeno negli alveoli polmonari (Legge di Dalton). Una persona sana in genere è capace di compensare una carenza di ossigeno fino a 10.000-12.000 ft, quote al di sotto della quale l'ipossia non si dovrebbe manifestare, respirando aria ambiente.
Comunque già 6.000-7.000 ft l'organismo umano comincia a fare fatica per compensare la diminuzione di ossigeno e a 8.000 ft la memoria a breve termine (STM) comincia a deteriorarsi. La soglia critica senza pressurizzazione o ossigeno supplementare è 22.000 ft.
Come abbiamo visto sopra, respirare ossigeno puro (100%) a 38.000 ft equivale a respirare aria ambiente a 10.000 ft. La tolleranza all'ipossia è diminuita dall'ipotermia, dalla stanchezza e dalla concentrazione continua. Gli altri tipi di ipossia, che possono concorrere a quella dovuta alla quota sono:

• Ipossia anemica: è dovuta alla riduzione della capacità del sangue di portare ossigeno per una mancanza di emoglobina/globuli rossi a causa di anemia, emorragia, avvelenamento da CO. Il CO (monossido di carbonio) è un gas inodoro insaporo e incolore che entra in competizione con l'ossigeno nel combinarsi con l'emoglobina. Una breve esposizione ad una relativamente alta concentrazione di CO può colpire seriamente la capacità del pilota di operare sull'aereo. Sono necessari parecchi giorni per recuperare. Il CO è sempre presente nei gas di scarico del motore e nel fumo di sigaretta.
• Ipossia stagnante: si manifesta quando si ha rallentamento del flusso sanguigno (insufficienza cardiaca, occlusione dei vasi sanguigni)
• Ipossia istotossica: interferenza con la capacità delle cellule di utilizzare l'ossigeno (alcool, droghe).

è chiaro che, in mancanza di pressurizzazione o di impianto respiratorio ausiliario, per scongiurare gli effetti dell'ipossia è necessario diminuire rapidamente la quota di volo. Il tempo in cui è possibile permanere in uno stato ipossico prima di perdere conoscenza prende il nome di TUC (Time of Useful Consciousness)- tempo di coscienza utile e dipende dall'altitudine alla quale si vola.

Altitudine (ft)	TUC (min)
25.000	2
20.000	5
18.000	8
< 14.000	illimitato

Iperventilazione polmonare È l'aumento del ritmo e della profondità della respirazione. Può essere la normale reazione al calo della pressione parziale di ossigeno, ad esempio scalando una montagna, oppure all'aumento del livello di anidride carbonica (CO₂) nel sangue, ad esempio, correndo. Ma può manifestarsi durante il volo a causa di tensione emozionale, ansietà, apprensione. L'effetto è un'eccessiva e forzata asportazione dell'anidride carbonica (con conseguente diminuzione di acidità ematica) prodotta dai tessuti durante la combustione interna che fornisce energia, alla cui quantità reagisce il centro cerebrale preposto al controllo della respirazione. Può produrre i seguenti sintomi:

• capogiri e stordimento
• disturbi alla vista
• sensazione di forte calore
• ansietà
• nausea
• formicolio alle dita sia delle mani sia dei piedi
• aumento dei battiti cardiaci
• spasmi muscolari
• perdita di conoscenza

Un buon sistema per rimettersi da uno stato di iperventilazione è quello di reinspirare l'aria espirata, respirando in un sacchetto di plastica o di carta da tenere sul volto. In tal modo si reintroduce nei polmoni anche la CO₂ e si riporta in equilibrio l'acidità del sangue, fondamentale per facilitare lo scambio gassoso. FONTI springwise.com www.news-medical.net