Un Modello di Previsione della Tossicità dell’Ossigeno Iperbarico per il Sistema Nervoso Centrale nell’Uomo5 min read

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Un Modello di Previsione della Tossicità dell’Ossigeno Iperbarico per il Sistema Nervoso Centrale nell’Uomo

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Traduzione di un articolo del 2002 solo 17 anni fa pensavo fosse più vecchio, non sarà attuale ma nemmeno preistorico considerando che l’ossigeno iperbarico si usa dalla fine del 1800… Draeger… e nella subacquea è dventato di uso comune solo negli anni ’90 del 900…

INTRODUZIONE

L’esposizione ad una concentrazione di ossigeno del 100% in condizioni iperbariche può produrre sintomi di tossicità al sistema nervoso centrale (SNC). Questi sintomi comprendono nausea, parestesie, tinnito, spasmi muscolari, visione a tunnel, perdita di conoscenza e convulsioni (1). Nonostante questi rischi i subacquei della US Navy utilizzano ossigeno puro. L’apparato di respirazione che utilizzano ricicla il gas respiratorio e ne rimuove l’anidride carbonica (CO2), permettendo quindi di nuotare in immersione senza produrre bolle durante l’espirazione. Allo scopo di evitare annegamenti dovuti alle convulsioni o ad altri sintomi debilitanti di tossicità al Sistema Nervoso Centrale (SNC), esistono dei limiti prefissati al tempo di respirazione di ossigeno. (2) A maggiori profondità questi limiti di tempo sono inferiori che non a minori profondità. Recentemente (2) questi limiti di tempo e profondità sono stati estesi sulla base dei risultati di nuovi dati sperimentali. (3)

In questo lavoro abbiamo adattato alcuni modelli ai dati umani per poter prevedere l’insorgenza della tossicità da ossigeno in funzione delle modalità di esposizione. Alte PO2 (pressioni parziali di ossigeno), esposizioni prolungate ed esercizio fisico sembrano accelerare l’insorgenza della tossicità. La forma e la relazione tra PO2 e tossicità al Sistema Nervoso Centrale (SNC) non è stata determinata. E’ lineare come suggerito dai modelli della tossicità polmonare nell’uomo (4), oppure è dipendente secondo una funzione più ripida della PO2 come accade nello sviluppo della tossicità da esposizione iperbarica all’ossigeno nei porcellini d’India?(5) Questa distinzione è importante per la scelta di limiti alla PO2 sicuri per l’utilizzo nelle esposizioni che vedono l’uomo come soggetto. E’ importante anche sapere se la tossicità aumenta linearmente con il tempo oppure lo fa in modo più rapido. Un buon modello permetterà una valutazione quantitativa del grado di sicurezza di esposizioni occupazionali per i subacquei professionisti.

Per ottenere delle risposte a questi interrogativi abbiamo raccolto i risultati del maggior numero possibile di esposizioni di uomini all’ossigeno iperbarico. Recentemente, negli anni ’80, la Marina americana ha condotto una vasta serie di esperimenti, inoltre abbiamo analizzato gli estesi studi effettuati negli anni ’40 negli Stati Uniti ed in Gran Bretagna. Abbiamo raccolto ed incluso anche studi di minori dimensioni.

Abbiamo analizzato questi dati con modelli di rischio noti anche sotto il nome di funzioni di rischio (6); queste consentono una valutazione continuativa del rischio in funzione della PO2 e della durata dell’esposizione. Per stimare i parametri dei modelli abbiamo utilizzato la massima probabilità, mentre per determinare quale modello offriva la maggior rispondenza ai dati abbiamo calcolato i rapporti di probabilità.

Abbiamo trovato 13 studi distinti per un totale di 2.179 esposizioni di soggetti umani al 100% di ossigeno. Di queste: 688 esposizioni erano studi moderni compiuti nelle condizioni alle quali è sottoposto un subacqueo che lavora. Di solito sono stati procurati i dati originali per verificare le relazioni pubblicate e come supplemento di dati. Nella maggior parte dei casi ci siamo messi in contatto con i ricercatori originali. Sono state trovate solo delle discrepanze minori tra dati originali e le relazioni pubblicate e, in questi casi, sono stati usati i dati delle registrazioni originali. I dati completi sono disponibili sotto forma di rapporto (18).

I dati usati per il modello consistevano in profondità e durata dell’esposizione all’ossigeno, se l’esposizione era, o meno, stata interrotta la comparsa di sintomi, se i soggetti erano immersi o all’asciutto e se praticavano o no dell’esercizio fisico.

Anche se tutti i dati sono stati ottenuti con soggetti che respiravano ossigeno al 100% un attento esame dei rapporti e delle registrazioni originali ha rivelato che non c’è stata un’attenzione costante volta ad ottenere e mantenere la concentrazione del 100% nel gas inspirato. Negli studi in condizioni asciutte è stato dimostrato che le infiltrazioni di aria all’interno e attorno ai boccagli e alle maschere risultano in una diminuzione della frazione di ossigeno inspirato (FIO2) fino al valore di 0,9(1). Negli studi condotti usando apparati di respirazione nei quali il gas veniva fatto ri-circolare e la CO2 assorbita, la PO2 dipendeva molto dal numero di lavaggi del polmone e del circuito respiratorio che venivano effettuati (19) a causa dell’eliminazione dell’azoto (N2) dai polmoni e da altri punti di raccolta presenti nell’organismo. Nel 1949 Schaefer misurò la PO2 con gli apparati rebreather di quel periodo e trovò una FIO2 intorno a 0,8 (12) con un solo lavaggio. Questo dato è coerente con gli studi recenti che hanno dimostrato (19) che la FIO2 ottenuta con una procedure “riempi e svuota” singola, con un rebreather di progettazione corrente, è di 0,74 e che per ottenere una FIO2 prossima a 1,0 è necessario ripetere questa procedura tre volte o più. Young (20) in alcune delle esposizioni più profonde ha rilevato una FIO2 approssimativamente uguale a o,8. I nuovi studi (3, 7-10) menzionano un lavaggio frequente ed accurato dell’azoto polmonare insieme a valutazioni di certi studi più vecchi nei quali era prescritta una notevole attenzione all’eliminazione polmonare(1, 14). Nella nostra analisi abbiamo usato la miglior stima possibile della FIO2, come indicato nella Tabella 1.

I sintomi della tossicità da ossigeno sono elencati in Tabella 2. Non abbiamo fatto distinzioni tra questi sintomi dato che tutti sono sufficientemente gravi per i ricercatori da giustificare l’interruzione dell’esposizione. (Comunque una analisi addizionale, con i soli sintomi da 6 a 10, ha dato risultati simili che verranno discussi in seguito.). Nelle nostre analisi non abbiamo incluso i sintomi riportati come probabili ma non abbastanza seri da giustificare una interruzione dell’esperimento (27). Uno studio condotto su soggetti sottoposti, a secco, ad esercizio contiene molti casi nei quali lunghe esposizioni a PO2 elevate evocava risposte tossiche meno spesso rispetto a esposizioni di minor intensità (20).

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