APEX Altitude Physiology Expeditions
Le altitudini elevate producono sfide uniche per il subacqueo. La ridotta pressione atmosferica alla superficie di qualsiasi lago di montagna influenza i profondimetri dei subacquei, così come l’acqua dolce che è meno densa di quella del mare (Wienke, 1993). Poi, quando il subacqueo risale dalla profondità, il tasso di variazione al diminuire della pressione ambientale è molto più grande che quando si risale da un’immersione in mare (Smith, 1976). Questi fattori devono essere compensati, altrimenti le immersioni considerate relativamente sicure in mare potrebbero generare copiose bolle di gas inerte all’interno dei tessuti corporei di un subacqueo, causando una malattia chiamata Malattia da Decompressione (DCS), popolarmente conosciuta come “le curve”. La curva può variare da una lieve eruzione cutanea, attraverso una crescente gravità fino alla paralisi e alla morte. Secondo Gribble (1960), la prima menzione di una possibile curva da altitudine fu fatta da von Schrotter nel 1906, anche se la citazione attribuita a Boycott e Haldane a questo proposito non è stata trovata da questo autore (Boycott, Damant, & Haldane, 1908; Gribble, 1960; Schrotter, 1906). Indipendentemente da ciò, sembra che le “curve da altitudine” siano una malattia moderna, il che significa che probabilmente abbiamo ancora molto da imparare prima di comprendere appieno i meccanismi coinvolti.
Fizzyology
Quando un subacqueo scende la pressione che lo circonda aumenta. Questo aumento non riguarda i subacquei che indossano mute rigide “atmosferiche” ma, per la maggior parte di noi che indossiamo abiti flessibili da sub, compensiamo l’aumento di pressione aumentando la pressione del gas che respiriamo. Ignorando le piccole variazioni dovute al tempo, a livello del mare la pressione dell’aria ambiente si avvicina ad un’atmosfera di pressione, ad una profondità di dieci metri nel mare la pressione dovrebbe essere di due atmosfere, e un’altra atmosfera di pressione si aggiunge per ogni dieci metri di profondità in più. Grazie allo sviluppo del regolatore SCUBA da parte di Emile Gagnan e Jacques Cousteau, quando un subacqueo respira gas compresso in profondità, il gas viene erogato ad una pressione equivalente alla pressione circostante. In questo modo il subacqueo non deve “succhiare” il suo gas da una pressione molto più bassa ad una pressione più alta, (e questo è il motivo per cui non possiamo semplicemente usare un lungo boccaglio). La pressione è “regolata” dall’unità SCUBA, che sente qual è la pressione ambientale.
Inalare il gas ad una pressione maggiore risolve un problema (consegnare il gas ai polmoni), ma mentre il sangue trasporta questo gas nel corpo, i tessuti del subacqueo si spostano naturalmente verso l’equilibrio con la nuova pressione ambientale assorbendo il gas. Quando il subacqueo risale ad una pressione molto più bassa, come in superficie, questi tessuti hanno ora una maggiore pressione del gas disciolto al loro interno rispetto alla pressione dell’aria circostante, e questo gas si muove verso l’equilibrio ancora una volta, questa volta lasciando i tessuti (Lenihan & Morgan, 1975). È generalmente accettato che la velocità di questo movimento verso l’equilibrio, cioè la dimensione della differenza tra la pressione dei tessuti e la pressione ambientale, è in gran parte responsabile della generazione di bolle all’interno dei tessuti di un subacqueo. Il principio è simile all’apertura di una lattina di soda: se si apre la lattina improvvisamente, la soda frizzerà, a causa della differenza improvvisa tra la pressione disciolta e la pressione ambientale. Se aprite la lattina lentamente, la bibita non frizzerà così tanto, perché il cambiamento è più graduale. Se avete volato su un jet commerciale, che di solito ha una pressione dell’aria molto più bassa in cabina che a terra, allora avete notato che la vostra bibita era insolitamente frizzante? Questo sarebbe stato probabilmente dovuto alla differenza ancora maggiore tra la pressione del gas disciolto nella bibita (di solito circa 1,5 atmosfere) e la pressione ambientale in cabina. Questo equivale a una delle principali preoccupazioni di un subacqueo ad alta quota: la maggiore differenza tra la pressione del gas disciolto nei suoi tessuti dopo un’immersione e la pressione ambientale (molto più bassa) alla superficie del lago di montagna. Queste differenze aumentate diventano per la prima volta motivo di preoccupazione ad altitudini di appena 300m o superiori (NOAA, 2001).
Popolarità delle immersioni in quota.
Ci sono molte ragioni per cui la gente si immerge in alta quota: ricerca di oggetti particolari come gli aerei della seconda guerra mondiale, addestramento quando il mare è inospitale o troppo lontano per essere pratico, per la ricerca scientifica, anche solo per il puro divertimento di farlo. All’ultimo conteggio, nel 2008 c’erano 30 imprese di immersione sopra i 1.500 metri che facevano pubblicità negli elenchi telefonici di Johannesburg, e 53 sopra i 1.500 metri che facevano pubblicità negli elenchi telefonici del Colorado (Buzzacott & Ruehle, 2009). L’Università della California conduce l’addestramento scientifico dei sommozzatori nel lago Tahoe, ad un’altitudine di 6.200 piedi (1.890 m) (Bell & Borgwardt, 1976), e la Marina boliviana mantiene una scuola di immersione sulle rive del Tiquina, a 12.500 piedi (3.810 m).
Per alcuni, la sfida dell’immersione in quota è lo scopo. Nel 1968 una squadra guidata da Jacques Cousteau ha stabilito il record di immersione in altitudine nel lago Titicaca, ad un’altitudine di 12.500 piedi (3.810 m). Nel 1980 una squadra americana fece una serie di immersioni nelle Ande sudamericane, a 19, 450ft (5.928m) (Leach, 1986). Nel 1988 una squadra della Indian Navy Diving Training School a Cochin, nel sud dell’India, fece molte immersioni di addestramento a Pykara Dam nelle Nilgiri Hills a 7.000ft (2134m) prima di fare 22 immersioni al lago Manasbal (7,000ft, 2134m), 16 immersioni a Leh (11.000ft, 3.353m) e infine immersioni a 14.200ft (4.328m), nel lago Pangong Tso nel nord dello stato del Ladakh in Himalaya (Sahni, John, Dhall, & Chatterjee, 1991). Come in una vera spedizione, alcuni della truppa soffrirono di ipotermia, mal di testa o incoscienza. Nessun problema del genere per la spedizione britannica al ghiacciaio Khumbu nella regione dell’Everest dell’Himalaya nel 1989, quando fecero 18 immersioni nel Gokyo Tsho a 15.700 piedi (4.785m) e otto immersioni nel Donag Tscho a 16.000 piedi (4.877m), tagliando il ghiaccio spesso 1,2 metri per raggiungere quasi 30 metri di profondità (Leach, McLean, & Mee, 1994). Il record del Lago Lincancabur è stato eguagliato un certo numero di volte dagli anni ’80 (Morris, Berthold, & Cabrol, 2007) ma attualmente è in piedi, e in questi giorni la Marina boliviana vi si immerge ogni pochi anni (H. Crespo, comunicazione personale, 2010). La scuola di Tequina ha recentemente preso in consegna una nuova camera iperbarica, ha l’obiettivo di aumentare sostanzialmente le sue capacità di immersione a gas misti e, secondo questo autore, è pronta a raggiungere nuove profondità nel lago Titicaca, a mappare grotte inesplorate, a recuperare manufatti da civiltà pre-Inca che rivedranno la nostra comprensione della storia pre-colombiana, a monitorare la fisiologia umana in ambienti non precedentemente sopportati e a registrare la fauna che è attualmente sconosciuta alla scienza.
Metodi di compensazione
Le tabelle di immersione sono una matrice tabellare di profondità e tempi che si riferiscono alle stime post immersione delle pressioni risultanti all’interno di una gamma di tessuti teorici. Se un subacqueo rimane troppo a lungo in profondità, i suoi tessuti avranno così tanta pressione al loro interno che non sarà in grado di risalire in superficie in sicurezza. Dovrà “decomprimere” durante la risalita o, altrimenti, si formeranno troppe bolle. Naturalmente, ricordando l’analogia della lattina di soda: non è solo la quantità di gas nei tessuti che deve essere limitata, è il tasso di cambiamento quando la pressione ambientale scende che è il secondo fattore chiave da considerare. Più veloce è il tasso di cambiamento, più bassi sono i limiti (tempi più brevi e/o profondità inferiori). Pertanto, ogni tabella è progettata con un tasso massimo di risalita in mente e questo tasso di risalita dipende dall’altitudine. I subacquei moderni si affidano ai computer personali per le immersioni per generare i limiti in tempo reale e questi computer utilizzano un algoritmo di governo per stimare quanti minuti potrebbero essere consentiti a qualsiasi profondità il subacqueo si trovi. Questi algoritmi, come gli algoritmi utilizzati per generare le tabelle di immersione, variano tra i produttori di computer per immersioni. Non solo gli algoritmi differiscono (e sono spesso informazioni proprietarie che impediscono il confronto), i computer per immersioni differiscono anche in altri modi, come la frequenza con cui vengono calcolati i limiti di tempo di un subacqueo. Un modello può stimare il tempo rimanente consentito una volta ogni secondo, mentre un altro modello può stimare il tempo rimanente consentito ogni dieci secondi. Anche altri meccanismi di sicurezza differiscono da un modello all’altro, come gli allarmi di velocità di risalita, che emettono un segnale acustico regolare se viene superata la velocità massima di risalita (consentita dall’algoritmo del singolo computer per immersioni). Molti computer da immersione utilizzano anche un tasso di risalita variabile, consentendo salite più veloci a profondità maggiori, richiedendo poi al subacqueo di rallentare la sua risalita vicino alla superficie, poiché il tasso di variazione aumenta esponenzialmente. Il dibattito tra i sostenitori del tasso di risalita costante, originariamente raccomandato da uno scienziato chiamato Hill, e il tasso di risalita variabile, originariamente raccomandato da Haldane, è noto come la “controversia Hill vs Haldane” (Marroni, 2002).
Ovviamente, ricorda che le cause alla base della malattia da decompressione non sono ancora provate. Le prove sono convincenti, ma il legame scientificamente provato rimane elusivo. Pensiamo di capire i meccanismi di generazione delle bolle e le cause della malattia da decompressione, ma molti dei presupposti utilizzati per prevedere i nostri limiti sono basati su prove ed errori empirici, dove i limiti sono stati previsti e poi rivisti al ribasso dopo l’uso in acqua. Di conseguenza, ci sono una varietà di algoritmi in uso oggi che si basano su diversi presupposti fisiologici e fisici sui tessuti umani, sulle bolle e sulla teoria cinetica dei gas. Per le immersioni ricreative in mare, questi vari algoritmi di solito portano a previsioni simili di limiti di tempo per ogni profondità, più o meno una piccola parte del tempo totale consentito. Per esempio, la maggior parte dei computer per immersioni e delle tabelle permettono ad un subacqueo di fare la sua prima immersione del giorno a 30m per un tempo compreso tra 16-25 minuti, (la maggior parte permette circa 20 minuti). Alcuni presuppongono poi che il gas inerte venga lavato via più rapidamente durante un intervallo di superficie tra un’immersione e l’altra, e altri impongono penalità di tempo più elevate per le immersioni effettuate quando i subacquei hanno già un residuo di gas residuo dalle immersioni precedenti. Il risultato di tutto questo è che gli algoritmi variano in molti modi, e variano anche i modi in cui compensano le immersioni ad alta quota (Egi & Brubank, 1995).
Meccanismi di compensazione
Possibilmente il metodo più comune per adattare le tabelle all’uso in alta quota è quello di convertire la profondità massima che un subacqueo ha intenzione di raggiungere in una profondità “equivalente all’immersione in mare” (Paulev & Zubieta-Calleja Jr, 2007), che è un modo per ridurre il tempo consentito utilizzando il tempo limite da una profondità maggiore. Questo metodo è noto come il “metodo Haldane” (Hennessy, 1977), poi chiamato dalla Marina degli Stati Uniti “Cross Correction”, dopo che E.R. Cross ha promosso il metodo nel 1967 e di nuovo nel 1970 (Egi & Brubank, 1995). Più alta è l’altitudine, più un subacqueo aggiunge alla sua profondità effettiva pianificata quando cerca il suo limite. Per esempio, un subacqueo può pianificare di andare a 18 metri di profondità. Per trovare il suo limite guarderà il limite di 18m a livello del mare, il limite di 21m a 5000ft e il limite di 27m a 10.000ft di altitudine (Bell & Borgwardt, 1976). Ma ci sono molti altri modi teorici per adattare le tabelle di immersione a livello del mare per l’uso in altitudine, e ancora più modi sono utilizzati dai personal computer per immersioni. In uno studio recente (Buzzacott & Ruehle, 2009) l’ordine di una serie di computer subacquei classificati in base a quanto erano conservativi a livello del mare è stato invertito a 10.000 piedi, in modo che il più conservativo a livello del mare è diventato il più generoso in quota, e il più generoso a livello del mare è diventato il più conservativo in quota.
Conclusione
L’immersione ricreativa in altitudine comporta dei rischi che sono aggiuntivi rispetto all’immersione a livello del mare e l’addestramento supplementare è richiesto dai subacquei ricreativi. Per le immersioni con decompressione la giuria non ha ancora deciso quale sia il metodo migliore per adattare i programmi di decompressione esistenti all’uso in quota. Di conseguenza, qualsiasi team che pianifichi un’esposizione significativa allo stress da decompressione in altitudine è bene che consulti un fisiologo subacqueo con esperienza nelle immersioni in altitudine. Inoltre, tutti i subacquei dovrebbero accettare che qualsiasi programma di immersione venga adottato, i presupposti alla base di quel modello potrebbero essere non testati o non provati e che molte immersioni con decompressione ad alta quota potrebbero anche essere considerate di natura sperimentale. Alcune tabelle, per esempio, sono state testate in acqua fino ad una certa quota e rimangono indimostrate oltre tale quota (Boni, Schibli, Nussberger, & Buhlmann, 1976). Per ridurre al minimo il rischio di curve, dovrebbero essere prese misure profilattiche aggiuntive, quando possibile, come l’impegno in un adeguato regime di esercizio pre-immersione, l’introduzione di ossigeno supplementare nella miscela di respirazione, la rimozione di gas inerte dalla miscela di respirazione, il calore durante la decompressione per promuovere la circolazione periferica, un tasso di riferimento di risalita come una linea ponderata o trapezio sospeso, una posizione orizzontale per avere la naturale galleggiabilità dei polmoni promuovere la massima superficie di scambio di gas, e immediata assistenza post-immersione per ridurre il carico di lavoro subacqueo.
Le immersioni in altitudine possono essere molto divertenti, una sfida, e ci sono molte valide ragioni per immergersi nei laghi di montagna. Fai attenzione però – l’immersione in quota è molto meno indulgente se sbagli. Una cosa semplice come un pulsante di gonfiaggio del giubbotto bloccato potrebbe farti risalire velocemente e sarebbe più probabile che tu la faccia franca in mare che in montagna. Aggiungi complicazioni come dover attraversare un passo di montagna per arrivare all’ospedale e una curva relativamente piccola potrebbe diventare molto brutta molto rapidamente, e nessuno vuole finire paralizzato dal collo in giù.
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di Peter Buzzacott