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Teorie decompressive, storia e attualità, le grandi idee di Paul Bert e John Haldane di Luca Cicali

livello elementare
.
ARGOMENTO: SUBACQUEA
PERIODO: NA
AREA: DIDATTICA
parole chiave: teoria della decompressione

 


Ci sono due scienziati a cui dobbiamo le conoscenze attuali, Paul Bert e John Scott Haldane. I loro esperimenti, sfruttando cavie animali, portarono alla definizione di relazioni matematiche poi impiegate negli algoritmi dei nostri computer subacquei.

Paul Bert

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Paul Bert

Paul Bert, medico e professore universitario francese, intuì per primo che la malattia da decompressione era dovuta all’eccesso di azoto disciolto nei tessuti e ad un procedimento decompressivo troppo rapido. Usando dei cani come cavie, fece esperimenti di compressione e decompressione a varie velocità, evidenziando come la mortalità delle cavie variasse in funzione della velocità della fase decompressiva. Bert fu in grado di spiegare alcuni fenomeni basilari che sono legati alla patologia decompressiva. In particolare, comprese che la malattia da decompressione è dovuta alla formazione di bolle nei tessuti e nel sangue, determinata dalla eccessiva velocità della fase decompressiva. Inoltre che le bolle erano causate dall’azoto, che la respirazione di ossigeno puro aiuta in modo determinante sia la cura dei sintomi di malattia decompressiva che lo smaltimento dell’azoto in eccesso e che una sosta a metà della profondità raggiunta è utile a scongiurare il pericolo di malattia da decompressione.

apparati di Bert per lo studio delle decompressioniMa  la teoria della “congestione sistemica” era ancora salda nella comunità scientifica. In un clima di forte controversia tra le due interpretazioni iniziò la costruzione del ponte di Brooklyn a New York. Nel 1867 fu fondata la società New York Bridge Company sotto la guida tecnica di John Roebling capo ingegnere. Tre mesi più tardi l’ingegnere presentò il progetto di un ponte lungo circa 1800 metri e con un impalcato sostenuto da quattro cavi sospesi tra due possenti torri di calcare e granito alte circa 84 m, notevolmente più alte rispetto a qualsiasi altra struttura di New York della fine ’800. Le torri sarebbero state appoggiate sulla roccia, che si trovava a una profondità di 12 m sotto la linea di galleggiamento sul lato di Brooklyn, e 22 m sotto la linea di galleggiamento sul lato di New York. Nessun ponte era mai stato costruito a tale profondità. Ecco l’importanza dei cassonisti. Durante i tredici anni di lavori, dal 1870 al 1883, che furono necessari per il completamento del ponte di Brooklyn furono impiegati centinaia di operai e cassonisti, e più di venti di essi morirono per le conseguenze della malattia da decompressione.

cassonisti all'opera nella costruzione di un ponte

cassonisti all’opera nella costruzione del ponte di Brooklyn

Pochi anni dopo la morte di Paul Bert, nel 1900, tre scienziati Heller, Mager e Von Schrotter, fornirono la prima soluzione matematica per ottenere una stima dell’inerte che passa in soluzione nei tessuti, e successivamente viene rilasciato, in funzione della pressione ambiente e del tempo di permanenza in ambiente pressurizzato. Fu un lavoro imponente, grazie al quale essi giunsero a rappresentare matematicamente il fenomeno della saturazione e desaturazione dei tessuti da parte del gas inerte tramite la famosa equazione di tipo esponenziale.

John Scott Haldane
Ma il contributo più determinante ai successivi sviluppi della teoria decompressiva fu dato da John Scott Haldane, un fisiologo scozzese nato nel 1860 ad Edimburgo, considerato il padre delle moderne teorie decompressive.

J.S.-Haldane

Egli fu allo stesso tempo un uomo geniale e singolare; la sua più bizzarra caratteristica fu quella di essere egli stesso la cavia di molti dei suoi esperimenti, grazie ai quali poté verificare in prima persona l’attendibilità delle proprie intuizioni e l’efficacia delle proprie invenzioni. Per meglio capire gli effetti delle respirazione di gas sull’organismo non trovava di meglio che … respirare egli stesso i gas oggetto dei suoi studi, con tutti i rischi che questa pratica comportava. Haldane iniziò quindi ad interessarsi assiduamente alla malattia dei cassonisti, e a condurre test e verifiche in laboratorio e a bordo di una nave da guerra.   Egli riprese il lavoro di Bert, lo analizzò accuratamente, e intraprese anch’egli esperimenti con cavie, utilizzando stavolta le capre al posto dei cani, intuendo che esisteva un valore massimo per la  variazione di pressione alla quale l’organismo poteva esser sottoposto senza riportare danni una volta tornato alla pressione ambiente.

Haldane_-_Bends_of_fore-leg_in_a_goat

Haldane utilizzo le capre per i suoi esperimenti. Notare il bend sulla zampa sinistra della povera capra.

Questa scoperta gli fu suggerita sia dagli esperimenti condotti sulle “povere” capre che dall’osservazione che gli operai cassonisti, che operavano in ambiente pressurizzato ed erano sottoposti ad una pressione ambiente inferiore a 2 bar (corrispondente a 10 metri di profondità), non riportavano danni risalendo in superficie, ovvero alla pressione di un atmosfera, anche se il turno di lavoro era stato molto lungo.

Altro significativo accorgimento fu quello di schematizzare l’organismo secondo compartimenti, ovvero insiemi di tessuti che hanno simili caratteristiche rispetto alla velocità di assorbimento e rilascio dei gas. Questo consentiva di utilizzare l’equazione esponenziale e al tempo stesso tenere conto delle differenze tra tessuti, raggruppati in 5 diversi compartimenti caratterizzati da semi periodi paria a 5, 10, 20, 40 e 75 minuti.

tabelle haldane

esperimenti effettuati sulle capre da Haldane, notare i primi tentativi dei tempi di decompressione

Stabilì poi il suo principio più importante, quello del rapporto di sovra-saturazione critica.   Così chiamò il massimo valore ammissibile della variazione di pressione alla quale può essere sottoposto l’organismo umano per non riportare incidenti.

From_Haldane's_Book_-_Figure-1_N2_Saturation

Tale “Rapporto di Haldane” fu fissato al valore due. In base alle sue scoperte, intuizioni, approssimazioni e della suddivisione dei tessuti in compartimenti, Haldane fu in grado di elaborare le prime tabelle decompressive, che furono pubblicate assieme ai fondamenti della sua teoria nel 1908. Le tabelle di Haldane vennero quindi accettate universalmente e furono immediatamente applicate alle immersioni dalla Marina Militare Reale Britannica e nel 1912 anche dalla Marina Americana, che le utilizzò per più di mezzo secolo.

continua …

Luca Cicali

 

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