{"id":63475,"date":"2023-10-06T00:01:18","date_gmt":"2023-10-05T22:01:18","guid":{"rendered":"http:\/\/www.ocean4future.org\/savetheocean\/?p=63475"},"modified":"2023-10-05T19:23:59","modified_gmt":"2023-10-05T17:23:59","slug":"come-calcolare-il-rischio-di-tossicita-polmonare-dellossigeno","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.ocean4future.org\/savetheocean\/archives\/63475","title":{"rendered":"Come calcolare il rischio di tossicit\u00e0 polmonare dell’ossigeno"},"content":{"rendered":"tempo di lettura: <\/span> 9<\/span> minuti<\/span><\/span>

.<\/span><\/p>\nlivello difficile<\/span><\/a>\n

.<\/span><\/p>\n

ARGOMENTO: MEDICINA IPERBARICA<\/span><\/strong>
PERIODO: XXI SECOLO
AREA: DIDATTICA<\/span><\/strong>
parole chiave: Tossicit\u00e0 polmonare ossigeno
.<\/span><\/p>\n

Dalla lettura di un articolo del dott. Ran Arieli (*),<\/span><\/strong> tratto dalla rivista \u201cInDepth<\/span><\/strong>\u201d ottobre 2020, sono emersi alcuni aspetti sul rischio di tossicit\u00e0 polmonare dell’ossigeno che ho riassunto in questo articolo.<\/p>\n

\"Questa<\/p>\n

La maggior parte dei subacquei tecnici calcola la propria esposizione all’ossigeno nelle immersioni lunghe e profonde tramite il computer, utilizzando metodi, come gli UPTD<\/span><\/strong> o REPEX<\/span><\/strong>, sviluppati negli anni ’80. Tuttavia alcuni ricercatori ritengono che questi metodi non siano accurati. Il fisiologo iperbarico israeliano Ran Arieli<\/span><\/strong> nell’articolo citato ha proposto un nuovo metodo per calcolare il rischio di tossicit\u00e0 polmonare dell’ossigeno.<\/p>\n

L’ossigeno iperbarico (HBO)<\/span><\/strong> \u00e8 un aspetto intrinseco dell’immersione. Tuttavia, il rischio di POT – Polmonary Oxigen Toxicity<\/span> <\/strong>(tossicit\u00e0 polmonare dell’ossigeno) \u00e8 diventato un problema importante a causa dell’aumento delle tecniche di immersione, che includono miscele di gas arricchite di ossigeno ed immersioni tecniche. Come vedremo, non esiste ancora un metodo soddisfacente e praticabile per calcolare il rischio di tossicit\u00e0 da ossigeno durante un’esposizione ad ossigeno iperbarico.<\/p>\n

\"Questa<\/p>\n

questa curva rappresenta l‘equazione per il calcolo<\/span> la tossicit\u00e0 polmonare dell’ossigeno<\/span> sviluppata empiricamente<\/span> dalle curve di tolleranza all’ossigeno polmonare<\/span>. L<\/span>e curve erano basate su misurazioni<\/span> del tasso di diminuzione della capacit\u00e0 vitale in<\/span> \u201cuomini normali\u201d durante la respirazione di ossigeno<\/span> puro ad elevate<\/span> pressioni assolute.<\/span> La capacit\u00e0 vitale VC \u00e8 il<\/span> volume massimo di aria (o gas) che<\/span> una persona pu\u00f2 espellere dai suoi<\/span> polmoni dopo averli prima riempiti al<\/span>la loro massima estensione e poi<\/span> espirata nella misura massima.<\/span> Le curve di tolleranza sono iperboliche con<\/span> un asintoto della pressione parziale di Ossigeno PO\u00b2<\/sub> ad un valore uguale a<\/span> 0,5 (soglia limite fissata da Lambersten per gli effetti polmonari rilevabili).<\/span> La curva, che rappresenta a<\/span> Il decremento del 4% della capacit\u00e0 vitale, \u00e8 stata spesso utilizzata per sviluppare i limiti di esposizione alle immersioni tecniche per la<\/span> tossicit\u00e0 polmonare dell’ossigeno<\/span><\/span> – da<\/span><\/strong> Oxygen Toxicity Calculations by Erik C. Baker, P.E<\/a><\/p>\n

Il concetto di Unit Polmonary Toxic Dose (UPTD)<\/span><\/strong>, che si basa su una modifica dell’iperbole rettangolare, \u00e8 stato proposto in risposta ad una richiesta di quali fossero i limiti di esposizione all’ossigeno, ma \u00e8 basato su una quantit\u00e0 molto ridotta di dati di ricerca. Di fatto leggiamo<\/span> un valore di un’ora a 4 bar<\/span> e l’assenza di lesioni note a<\/span><\/strong> 0,5 bar<\/span><\/strong> (fissato da Lambertsen), un<\/span> <\/strong>limite meramente descrittivo e non basato su alcun meccanismo fisico-chimico-fisiologico<\/span><\/strong>. D’altro canto il metodo REPEX della NOAA<\/span><\/strong>, originariamente sviluppato da R.W. “Bill” Hamilton negli anni ’80<\/span><\/strong>, si basa su un semplice presupposto lineare, senza una sufficiente convalida della ricerca. Come \u00e8 noto entrambi questi metodi non sono accurati. <\/span><\/p>\n

Poich\u00e9 qualsiasi reazione chimica, inclusa la produzione di specie reattive dell’ossigeno (ROS) e dell’azoto (RNS), pu\u00f2 essere descritta da un’espressione polinomica, Arieli scelse l’approccio della legge di potenza<\/span><\/strong>. Avendo una conoscenza incompleta della reazione chimica, ha ipotizzato che il tasso di sviluppo della tossicit\u00e0 da ossigeno POT sia correlato alla massima potenza della PO\u00b2<\/sub><\/span><\/strong>. Quando i vari parametri di tossicit\u00e0 dell’ossigeno come, tra gli altri; una diminuzione della capacit\u00e0 polmonare, un ridotto impulso ventilatorio ipossico, cambiamenti nella conduzione cutanea o l\u2019aumento dello spessore della parete alveolare, cambiano in funzione del tempo di esposizione, il risultato pu\u00f2 essere espresso al meglio come un’equazione quadratica. Il tasso di produzione del perossido di idrogeno<\/span><\/strong> (un precursore di ROS e RNS) \u00e8 anche correlato al quadrato del tempo, il che pu\u00f2 spiegare questa relazione temporale. \u00c8 stato dimostrato che l’equazione della potenza ha una buona capacit\u00e0 predittiva (vedi gli articoli 1 e 2 citati nella bibliografia).<\/p>\n

Calcolo dell’equazione della potenza (PO2<\/sub>c )
<\/span><\/strong>Dalle considerazioni precedenti, ne consegue che lo sviluppo della tossicit\u00e0 da ossigeno dovrebbe essere correlato al quadrato del tempo di esposizione (t) e ad una certa potenza della PO\u00b2<\/sub> (PO\u00b2<\/sub>c<\/strong><\/span>). Inizialmente, Arieli<\/strong> <\/span>ha calcolato l’equazione di potenza per la perdita di capacit\u00e0 vitale (VC)<\/span><\/strong>, con l’aggiunta di un parametro per regolare le unit\u00e0:
\"Questa<\/p>\n

La capacit\u00e0 predittiva dell’equazione di potenza rispetto al concetto UPTD \u00e8 mostrata nella figura 1.
\"Questa<\/p>\n

Con una PO\u00b2<\/sub> superiore a 1 bar, il concetto di UPTD fallisce<\/span><\/strong>. \u00c8 stato riscontrato che il recupero di capacit\u00e0 vitale VC<\/span><\/strong> (a PO\u00b2<\/sub> < 0,48 bar) ha la forma di un’espressione esponenziale, dove la costante di tempo aumenta linearmente con la pressione dell’ossigeno della precedente esposizione, come si vede nella figura 2.
\"Questa<\/p>\n

\u00c8 stato dimostrato che la patologia polmonare \u00e8 diversa ad alta e bassa PO\u00b2<\/sub> cio\u00e8 si tratta di patologie distinte<\/span><\/strong>. Con l’esposizione a un aumento della PO\u00b2<\/sub> gli effetti centrali (cerebrali) sul polmone sono maggiori degli effetti polmonari locali dell’ossigeno iperbarico HBO. Pertanto, il recupero esponenziale della tossicit\u00e0 polmonare da ossigeno ha assunto la forma:<\/p>\n

\u0394VCtr% = \u0394VCe% \u00d7 e- [- 0,42 + 0,384 \u00d7 (PO\u00b2)ex ] \u00d7 tr
<\/span><\/strong>
dove
tr<\/span><\/strong> \u00e8 il tempo di recupero in ore
\u0394VCtr<\/span><\/strong> \u00e8 il valore dopo il tempo di recupero
\u0394VCe<\/span><\/strong> \u00e8 il valore che segue la precedente esposizione iperbarica all’ossigeno
(PO2<\/sub>)ex<\/span><\/strong> \u00e8 la precedente esposizione all’ossigeno iperbarico in bar.<\/p>\n

Il tasso di recupero dipende quindi dalla PO\u00b2<\/sub> che ha causato la patologia polmonare e si verifica con l’esposizione a una PO\u00b2<\/sub> > 1,1 bar.<\/span><\/strong><\/p>\n

Uno studio pubblicato di recente ha proposto altri parametri per sostituire i cambiamenti nella capacit\u00e0 vitale VC come indicatore della tossicit\u00e0 polmonare dell’ossigeno POT<\/span><\/strong>: l\u2019incidenza dei sintomi (bruciore inspiratorio, tosse, oppressione toracica e dispnea<\/span><\/strong>) e un cambiamento nei parametri fisiologici polmonari (FVC, FEV25-75, FEV1 e DLCO<\/span><\/strong>).  Poich\u00e9 le unit\u00e0 dell’indice POT [t\u00b2 \u00d7 (PO\u00b2<\/sub>)*4,57 ]<\/span> <\/strong>sono al quadrato per il tempo e per la PO\u00b2<\/span><\/strong><\/sub>, questo indice pu\u00f2 anche contenere stime che impiegano gli altri parametri appena indicati.<\/p>\n

L’incidenza della tossicit\u00e0 polmonare dell’ossigeno (POT)<\/span> <\/strong>in 16 diverse esposizioni ad ossigeno iperbarico (HBO), condotte presso la US Navy Experimental Diving Unit (NEDU)<\/span><\/strong>, \u00e8 tracciata nella figura 3 in funzione dell’indice POT calcolato.<\/p>\n

\"Questa<\/p>\n

Pertanto, l’indice POT<\/span><\/strong> pu\u00f2 essere utilizzato per prevedere la percentuale di rischio di tossicit\u00e0 polmonare da ossigeno (POT):
\"Questa<\/p>\n

Facciamo un p\u00f2 di calcoli … per calcolare l’accumulo di tossicit\u00e0 a PO\u00b2<\/sub> superiore a 0,6 bar si utilizza l’equazione sottostante (2):<\/p>\n

\"Questa<\/p>\n

Per un numero di periodi (n) di esposizione iperossica continua, ciascuno per un periodo di tempo diverso e con una PO2 diversa, il calcolo dovrebbe assumere la forma dell\u2019equazione 3:
\"Questa<\/p>\n

Durante il recupero di VC a pressioni di ossigeno inferiori a 0,50 bar si utilizza l\u2019equazione (4):<\/p>\n

\"Questa
dove:
tr<\/strong> \u00e8 il tempo di recupero in ore
indice POT<\/span> <\/strong>\u00e8 il valore dopo il tempo di recupero
indice POTe<\/span> <\/strong>\u00e8 il valore che segue la precedente esposizione iperbarica all’ossigeno
(PO\u00b2<\/sub>)ex<\/span><\/strong> \u00e8 il PO\u00b2<\/sub> nell’esposizione precedente misurata in bar.<\/p>\n

Quando c’\u00e8 un periodo di recupero tra le esposizioni iperossiche, l’indice POT<\/span> <\/strong>alla fine del recupero dovrebbe essere calcolato utilizzando l\u2019equazione (4). Il tempo necessario per ottenere lo stesso indice POT per la successiva PO\u00b2<\/sub> cio\u00e8 (PO\u00b2<\/sub>nx) nella successiva esposizione iperossica verr\u00e0 quindi ricavato modificando l\u2019equazione (2) in questo modo:<\/p>\n

\"Questa<\/p>\n

Questo tempo t*<\/span><\/strong> dovr\u00e0 essere aggiunto al tempo del prossimo periodo iperossico, come se l’intera esposizione iniziasse a questa PO\u00b2<\/sub>. Perci\u00f2 si ottiene l\u2019equazione (6):<\/p>\n

\"Questa<\/p>\n

La US Navy raccomanda limiti di esposizione all’ossigeno che comportino una variazione del 2% nella VC, poich\u00e9 si prevede che l’esposizione massima consentita produrr\u00e0 una diminuzione del 10%.<\/span><\/strong><\/p>\n

Pertanto, l’inserimento di \u0394VC = 2% o \u0394VC = 10% nell’equazione della potenza determiner\u00e0 la PO\u00b2<\/sub> e i limiti di tempo. Per questi due valori di \u0394VC, l’indice POT non deve superare rispettivamente 244 e 1.220, sia a pressione costante che per un’esposizione complessa. Arieli propone che l’indice POT sia utilizzato per sostituire i metodi UPTD o REPEX.<\/span><\/strong><\/p>\n

In sintesi, \u00e8 possibile utilizzare i limiti dell’indice POT<\/em> da 244 (lieve) a 1220 (eccezionale) oppure determinare il rischio scelto appropriato tramite l’equazione di incidenza:
Incidenza (%) = 1,85 + 0,171 \u00d7 indice POT<\/em><\/span><\/strong><\/p>\n

\"Questa<\/p>\n

Immersioni in saturazione<\/span><\/strong><\/span>
In linea di principio, nessuna soglia \u00e8 stata incorporata nell’espressione di potenza, che agisce quando la produzione di ROS e RNS supera l’attivit\u00e0 antiossidante che produce il recupero della capacit\u00e0 vitale VC. \u00c8 stato suggerito che in esposizioni prolungate con PO\u00b2<\/sub> relativamente bassa, ad esempio in immersioni in saturazione con PO\u00b2<\/sub> di 0,45\u20130,6 bar, un processo di recupero della POT accompagna lo sviluppo della tossicit\u00e0, e ci\u00f2 attenua ma non elimina completamente il risultato tossico (3).<\/p>\n

Nel report di un’immersione sperimentale in saturazione in campana della durata di 261 ore con una PO\u00b2<\/sub> di 0,5\u20120,6 bar, risulta che due degli otto soggetti (25%) hanno sviluppato tossicit\u00e0 polmonare da ossigeno (POT). L’indice POT calcolato con l’equazione (1) per il 25% \u00e8 risultato pari a 136.  Per correggere questi due effetti opposti della tossicit\u00e0 cumulativa e del processo di recupero, \u00e8 possibile utilizzare l\u2019equazione (7):<\/p>\n

\"Questa<\/p>\n

dove t \u00e8 il tempo di esposizione a un livello tossico di iperossia espresso in ore (h)<\/span><\/strong>.<\/p>\n

\"Questa<\/p>\n

E\u2019 evidente che otto immersioni sono un campione insufficiente, ma, Arieli, dopo aver pubblicato nel 2019 l’articolo Pulmonary oxygen toxicity in saturation dives with PO\u00b2 close to the lower end of the toxic range \u2013 a quantitative approach<\/a><\/span><\/strong>, ha ottenuto un ulteriore campione di otto immersioni in saturazione. Durante questo ulteriore test i subacquei si sono immersi per quattro giorni ad una PO\u00b2<\/sub> di 0,6 bar e la met\u00e0 di loro ha sofferto di POT. La percentuale calcolata utilizzando l\u2019equazione (7) e l\u2019equazione (1) ha prodotto il 43,6%, cio\u00e8 un dato piuttosto vicino al 50%.<\/p>\n

In sintesi, Arieli suggerisce l’uso delle equazioni (7) e (1) per le immersioni di lunga durata in saturazione con una PO\u00b2<\/sub> vicina al range inferiore di tossicit\u00e0 e superiore a 0,48 bar.<\/span><\/strong><\/p>\n

Marcello Polacchini<\/span><\/strong><\/p>\n

 <\/p>\n

Bibliografia<\/span><\/strong><\/span><\/p>\n

    \n
  1. Arieli R, Yalov A, Goldenshluger A. Modeling pulmonary and CNS O2 toxicity and estimation of parameters for humans. J Appl Physiol. 2002;92:248\u201256. doi: 10.1152\/japplphysiol.00434.2001. PMID: 11744667.<\/li>\n
  2. Arieli R. Calculated risk of pulmonary and central nervous system oxygen toxicity: a toxicity index derived from the power equation. Diving Hyperb Med. 49: 154-160, 2019. doi: 10.28920\/dhm49.<\/li>\n
  3.  154-160. PMID: 315237893. Arieli R. Pulmonary oxygen toxicity in saturation dives with PO2 close to the lower end of the toxic range \u2013 a quantitative approach. Respir Physiol Neurobiol 268: 103243, 2019. doi: 10.1016\/j. resp.2019.05.017. PMID: 31158523<\/span><\/li>\n<\/ol>\n

    Ulteriore documentazione<\/span><\/strong>
    – La fisiologa respiratoria Barbara Shykoff della US Navy Experimental Diving Unit (NEDU), ha anche sviluppato un modello per la stima del rischio di tossicit\u00e0 polmonare: Calculator For Estimating The Risk of Polmonary Toxicity (2018);
    – Shearwater Research: Perch\u00e9 i calcoli UPTD non dovrebbero essere utilizzati di Barbara Shykoff, 2017;
    – Shearwater Research: Oxygen Toxicity Calculations di Erik C. Baker (2012) che spiega i calcoli UPTD e REPEX precedenti;
    – Tolerating Oxygen Exposure di R.W. “Bill” Hamilton (1997) che \u00e8 il testo originario di Hamilton sul metodo REPEX: Tolerating Exposure To High Oxygen Levels: Repex And Other Methods di R.W. Hamilton, 1989;
    – Una revisione dell’inizio del 1985 del modello UPTD: Predicting Pulmonary O2 Toxicity: A New Look at the Unit Polmonary Toxicity Dose di AL Harabin, LD Homer, PK Weathersby e ET Flynn<\/p>\n

     <\/p>\n

    Sull’autore (*)<\/span><\/strong>
    \"QuestaIl dottor Ran Arieli<\/span><\/strong>, attualmente in pensione, era il responsabile dell’Unit\u00e0 di ricerca di fisiologia iperbarica presso l’Istituto medico navale israeliano. Ha conseguito il dottorato di ricerca dall’Universit\u00e0 di Tel Aviv, completando un post-dottorato a Buffalo presso la State University of New York. Ha tenuto lezioni di fisiologia della respirazione presso la Facolt\u00e0 di Medicina Technion di Haifa. I suoi principali argomenti di ricerca sono la fisiologia respiratoria, la fisiologia integrativa, la tossicit\u00e0 da ossigeno e la fisiologia della decompressione. Il dottor Arieli ha studiato i fattori ambientali che influenzano la tossicit\u00e0 dell’ossigeno, proponendo algoritmi per la predizione della tossicit\u00e0 da ossigeno del sistema nervoso polmonare e centrale. Nella sua ricerca sulla fisiologia della decompressione, Arieli ha presentato un nuovo meccanismo alla base della formazione di bolle durante la decompressione. Inoltre ha pubblicato 128 articoli sulle sue ricerche scientifiche.
    .<\/span><\/p>\n

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     <\/p>\n

    Alcune delle foto presenti in questo blog possono essere state prese dal web, citandone ove possibile gli autori e\/o le fonti. Se qualcuno desiderasse specificarne l\u2019autore o rimuoverle, pu\u00f2 scrivere a infoocean4future@gmail.com e provvederemo immediatamente alla correzione dell\u2019articolo
    ,<\/span><\/p>\n

    PAGINA PRINCIPALE<\/span><\/a><\/p>\n

     <\/p>\n\n\n

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