Come NAUITEC gestisce la contro diffusione isobarica

di Daniel Millikovsky (Instructor Trainer ed Examiner NAUITEC)

C'è un po’ di confusione nella comunità delle immersioni tecniche sul fatto che dovremmo prestare attenzione alla legge fisica della controdiffusione isobarica durante la pianificazione dei cambi di gas, in particolare durante la risalita. 

Ecco alcune delle basi di questo argomento e in che modo NAUITEC, la divisione tecnica della NAUI, affronta la questione nell’addestramento e nelle operazioni subacquee dal 1997. 

Tratto da “NAUI Technical Diver “(libro di testo NAUITEC ed. 2000):
«La controdiffusione isobarica (isobaric counterdiffusion ICD) descrive un vero meccanismo di trasporto del gas nel sangue e nei tessuti dei subacquei che usano elio e azoto. Non è solo una questione teorica, e ha impatti importanti sulle immersioni tecniche. È stata osservata per la prima volta in laboratorio da Kunkle e Strauss in esperimenti di bolle, è una legge fisica di base, è stata studiata per la prima volta da Lambertsen e Idicula nei subacquei, è stata ampiamente riportata su riviste mediche e di fisiologia ed è accettata dalla comunità scientifica che si occupa di decompressione in tutto il mondo.»

Cosa significa controdiffusione isobarica: isobaro vuol dire "uguale pressione", mentre controdiffusione significa due o più gas che si diffondono in direzioni opposte. Per i subacquei, i gas in questione sono i gas inerti azoto ed elio e non i gas metabolici come ossigeno, anidride carbonica, vapore acqueo o altri gas che si trovano in tracce nell'atmosfera. 

In particolare, l'ICD durante le immersioni in trimix riguarda i due gas inerti azoto ed elio che si muovono in direzioni opposte a parità di pressione ambientale nei tessuti e nel sangue. Per capirlo, dobbiamo considerare le loro velocità di diffusione relative. 
I gas più leggeri si diffondono più velocemente dei gas più pesanti, infatti, l'elio (He) è 7 volte più leggero dell'azoto (N₂ ) e si diffonde 2,65 volte più velocemente.

Se un sub ha un tessuto carico di azoto e se il suo sangue è caricato con elio, ciò comporterà un maggior carico totale di gas perché l'elio si diffonderà nel tessuto e nel sangue più rapidamente di quanto l'azoto si diffonda, con conseguente aumento delle tensioni del gas inerte. 
Al contrario, se un sub ha tessuti carichi di elio e il suo sangue è caricato di azoto, questo produrrà l'effetto opposto: l'elio si diffonderà più velocemente dell’azoto e le tensioni del gas inerte totale saranno inferiori. Quest'ultimo caso è ciò che nella pianificazione della decompressione possiamo chiamare un "buon ICD", ma dobbiamo scegliere saggiamente le frazioni di N₂ da respirare in risalita.

Uno studio condotto da Doolette e Mitchell sulla IEDCS, la malattia da decompressione dell'orecchio interno ("Biophysical basis for inner ear decompression sickness" giugno 2003) dimostra inoltre che l'orecchio interno potrebbe non essere ben protetto dai comuni algoritmi decompressivi (ad esempio il Bühlmann). 
Doolette e Mitchell ritengono infatti che il passaggio da una miscela ricca di elio a una miscela ricca di azoto (come avviene comunemente nell'immersione tecnica quando si passa da trimix a nitrox in risalita) può causare una sovrasaturazione transitoria di gas inerte all'interno dell'orecchio interno e provocare IEDCS. Perciò suggeriscono che i cambi di gas respiratorio da miscele ricche di elio a miscele ricche di azoto dovrebbero essere attentamente programmati in profondità (tenendo in debito conto la narcosi da azoto), oppure essere poco profondi per evitare il periodo di supersaturazione massima risultante dalla decompressione. Inoltre gli switch gas dovrebbero essere fatti mentre si sta respirando la massima PPO2 tollerabile tenuto conto della tossicità dell'ossigeno. 

Nel caso di mute stagne gonfiate con gas leggeri mentre si respirano gas più pesanti, le lesioni cutanee che risultano sono soltanto un effetto superficiale e la sintomatologia è definita "ICD sottocutaneo". Invece le bolle che derivano dai cambi di gas da pesante a leggero sono chiamate "ICD dei tessuti profondi" e, ovviamente, non sono un fenomeno che interessa la superficie cutanea. 

Le regole per evitare l’ICD sono semplici: non gonfiare la muta stagna con un gas più leggero di quello che si sta respirando ed evitare cambi di gas da pesante a leggero durante la decompressione. In entrambi i casi, il rischio di produzione di bolle aumenta con l'aumentare del tempo di esposizione.

Più semplicemente si può dire che i passaggi da miscele leggere a pesanti riducono il carico di gas, mentre li passaggi da gas pesanti a leggeri aumentano il carico di gas. Si noti, tuttavia, che nessuno di questi problemi di controdiffusione si verifica quando ci si immerge con un rebreather a circuito chiuso (CCR).

La NAUI è una delle poche agenzie didattiche che ha dei protocolli specifici per contrastare la controdiffusione isobarica (ICD)
L'ICD non è una teoria scientifica, è un dato di fatto! Comprendere ed evitare l'ICD è il modo per ridurre la formazione di bolle e diminuire il rischio di DCS, inoltre permette di fare una decompressione più efficiente.

Sappiamo che le immersioni in trimix profonde richiedono un’alta percentuale di elio e una bassa percentuale di azoto nella miscela respiratoria. [E’ da notare che NAUITEC impone una profondità narcotica equivalente (END) di 30 metri, simile a quanto prevede GUE]. 

La NAUITEC adotta un approccio alla decompressione trimix basato su una scala gerarchica di riduzione del rischio di ICD.

Nella "Regola di ordine zero" (cioè con rischio zero di ICD) NAUITEC raccomanda ai subacquei di non passare dalle miscele con elio a quelle con azoto (nitrox) durante la risalita. 
Invece, i subacquei devono decomprimersi con il gas di fondo (trimix) fino a raggiungere la tappa dei 6 m / 20 piedi e poi devono passare all’ossigeno puro: questo riduce il caricamento di inerte e riduce al minimo i cambi di gas. 

Se il sub vuole ridurre la decompressione e/o vuole aggiungere un gas decompressivo profondo, deve passare a una miscela decompressiva intermedia, in particolare un trimix "iperossico" (chiamato anche elitrox o triox), con una frazione di ossigeno superiore al 23,5%. In pratica ciò si ottiene sostituendo l'elio con ossigeno e mantenendo la frazione di azoto uguale o idealmente inferiore. Questo evita la controdiffusione isobarica dell’azoto.
NAUITEC raccomanda inoltre che i subacquei mantengano sempre una profondità dell'aria equivalente (END) non superiore a 30 m / 100 piedi.

Questo è ciò che NAUITEC raccomanda e pratica, ritenendo che comporti meno rischi rispetto al passaggio da un gas di fondo trimix a un nitrox (EAN 50) a 21 m / 70 piedi, che è una pratica comune tra i sub. In questo modo i gradienti di pressione per l'azoto si riducono al minimo evitando l’ICD.

Vi sono poi delle regole aggiuntive che presentano un rischio maggiore:
 

La "Regola del primo ordine" è che nessun passaggio da elio ad azoto avvenga ad una profondità maggiore di 30 m / 100 piedi.

La "Regola del secondo ordine" è che nessun passaggio da elio ad azoto avvenga ad una profondità maggiore di 21 m / 70 piedi. Quest'ultima regola è comune nelle immersioni tecniche, ma di certo non è stata verificata formalmente. 

In ogni caso basta dire di no quando i rischi superano i benefici. Molte volte, il vantaggio di un cambio di gas è inferiore al rischio, e la riduzione del rischio è sempre l'obiettivo principale. 

La posizione della GUE sulla controdiffusione isobarica

di Richard Lundgren (Istructor Trainer ed Evaluator GUE)

La GUE non contesta la controdiffusione isobarica (ICD) perchè fa parte del modo in cui si raggiunge la maggiore efficienza della decompressione, per esempio massimizzando il gradiente tra i diversi gas inerti presenti nei tessuti di un subacqueo e ciò che viene respirato. Questo a volte viene definito "effetto ICD positivo". Il rovescio della medaglia è l'effetto ICD negativo, che comporta un potenziale aumento del rischio di malattia da decompressione (DCI), e di manifestazioni subcliniche più comuni che colpiscono l'orecchio interno e causano la malattia da decompressione dell'orecchio interno (IEDCS).

Sebbene il meccanismo esatto non sia noto, un potenziale fattore aggravante potrebbe benissimo essere l'ICD quando il gradiente risultante da un passaggio da una miscela con elio a una miscela nitrox è troppo grande. Questo a volte viene chiamato "nitrogen slam" e si verifica quando un gas a bassa diffusività viene trasportato in un tessuto più rapidamente di un gas a maggiore diffusività, come quando si passa dal gas di fondo, ad esempio un trimix 15/55,  a un gas di decompressione nitrox come EAN 50 a 21 m / 70 piedi. Ciò può provocare la sovrasaturazione di alcuni tessuti e, di conseguenza, la formazione di bolle. 

Basandosi solo sulla teoria dell'ICD, si potrebbe trarre la conclusione che qualsiasi passaggio ad un gas che non contiene elio dopo un'immersione in trimix / eliox aumenterebbe lo stress da decompressione. È proprio qui che gli accademici devono essere allineati con l'applicazione pratica e le prove empiriche. 

La pratica di "cambiare miscela presto e profondamente", che ha portato alcuni subacquei a passare all'aria a grande profondità al fine di massimizzare lo smaltimento dell'elio, era una pratica inizialmente comune nella comunità dei subacquei tecnici. È stata una pratica che molto probabilmente ha comportato un elevato rischio non solo di malattia da decompressione, ma anche di narcosi d’azoto e dei problemi che può causare. Questa pratica, come molti probabilmente sanno, non è stata approvata dalla GUE. Al contrario, GUE è stata la prima didattica a richiedere l’impiego del trimix quando ci si immerge a profondità superiori a 30 m / 100 piedi, sia per il gas di fondo che per il gas decompressivo. GUE è stata alche la prima agenzia a sostenere il passaggio dal gas di fondo a base di elio all'EAN50 solo in circostanze speciali. 

Tuttavia, nella comunità molto attiva dei subacquei GUE non si sono viste indicazioni o statistiche significative che dimostrano che è elevato il rischio o il verificarsi di DCI quando si passa a EAN 50 come primo gas di decompressione dopo un’immersione in trimix 15/55 a 72 m /  250 piedi.
Per le immersioni più profonde, vengono utilizzati gas decompressivi aggiuntivi, e tutti questi contengono elio.

Un altro possibile problema si potrebbe verificare quando i subacquei passano brevemente al loro back gas contenente elio dopo aver decompresso con EAN50 ma prima di passare all'ossigeno puro e/o di fare un "break gas" dell'ossigeno durante la decompressione a 6 m / 20 piedi . 

Tuttavia, sulla base di migliaia di immersioni con decompressione fatte nella comunità dei subacquei GUE, non è stato segnalato che questi break gas abbiano causato problemi. Si noti poi che questi cambi di gas vengono fatti a profondità ridotte e quindi con gradienti di pressione ridotti.

L’ICD superficiale, che avviene quando il corpo è circondato da un gas meno denso rispetto a ciò che viene respirato, per i subacquei è più un problema teorico, perché i sub GUE non utilizzano miscele contenenti elio per gonfiare la muta stagna, per le ovvie ragioni della conducibilità termica di questo gas.

È interessante notare che le preoccupazioni sull'ICD possono sembrare a prima vista irrilevanti per i subacquei rebreather (CCR), supponendo che il loro diluente rimanga lo stesso per tutta l'immersion; ma la maggior parte dei subacquei in circuito chiuso utilizza il bailout in circuito aperto, e questo potrebbe richiedere dei cambi di gas.

BIBLIOGRAFIA
NAUI Technical Diver, National Association of Underwater Instructors, 2000. 

Wienke BR, O’Leary T. “Ins and Outs of Mixed Gas Counter Diffusion.” Tech Corner. Sources 3Q 2004: 45-47

Wienke B.R. & O’Leary T.R. Isobaric Counterdiffusion, Fact And Fiction Advanced Diver Magazine

Technical Diving in Depth, B.R. Wienke

Lambertsen C. J., Bornmann R. C., Kent M. B. (eds). Isobaric Inert Gas Counterdiffusion. 22nd Undersea and Hyperbaric Medical Society Workshop. UHMS Publication Number 54WS(IC)1-11-82. Bethesda: Undersea and Hyperbaric Medical Society; 1979; 182 pages. 

Doolette, David J., Mitchell, Simon J. (June 2003). “Biophysical basis for inner ear decompression sickness.” Journal of Applied Physiology, 94(6): 2145–50.