Fig.18: Apparato Respiratorio
| L'apparato respiratorio è costituito da un insieme di strutture anatomiche che hanno il compito di garantire, con i processi respiratori, il rifornimento dell'Ossigeno e l'eliminazione dell'Anidride Carbonica da tutti i distretti del corpo. L'Ossigeno rappresenta il "carburante" necessario per lo svolgimento di tutti i processi energetici dell'organismo umano e la sua importanza, per il mantenimento dei processi vitali dell'organismo, era già nota a Lavoisier che nel 1777, che parlando della composizione dell'aria atmosferica, definì l'Ossigeno " portion d'air éminemment respirable".
Da un punto di vista classificativo l'apparato respiratorio (fig.18) viene diviso in due parti anatomiche ben distinte:
1. le prime vie aeree;
2. i Polmoni. |
PRIME VIE AEREE - sono costituite dal naso, dalle cavità nasali, dalla faringe, dalla laringe, dalla trachea e dai grossi bronchi, hanno il compito di convogliare l'aria dall'esterno sino ai polmoni, depurandola di eventuali particelle nocive e riscaldandola alla temperatura corporea.
Il naso ha la forma di una piramide triangolare con due aperture (narici) nella porzione basale che rappresentano la zona di scambio con l'ambiente esterno.
Le narici si continuano con le cavità nasali al cui interno si trovano una serie di strutture di estrema importanza per la pratica dell'immersione in apnea.
E' infatti in questa sede che si viene a creare una comunicazione diretta tra orecchio interno e cavità nasali e che rappresenta la zona anatomicamente più importante per la compensazione dell'orecchio in corso d'immersione.
Sempre nelle cavità nasali, in corrispondenza dei tre turbinati si aprono i meati che mettono in comunicazione le fosse nasali con i seni paranasali in corrispondenza dei quali sono presenti dei peli robusti, Vibrisse, che hanno il compito di filtrare l'aria, che entra con l'atto inspiratorio, da eventuali corpuscoli microscopici potenzialmente dannosi per le strutture respiratorie situate più in basso . | 
Fig.19: Vie aeree superiori |
Le cavità nasali si continuano con il nasofaringe, grosso canale a forma d'imbuto, comune sia all'apparato respiratorio che all'apparato digerente al cui apice (anteriormente) si trova l'apertura della laringe con una struttura molto importante, l'epiglottide, che funziona da valvola di chiusura della laringe durante la deglutizione.
Al di sotto delle strutture anatomiche faringo-laringee si trova la trachea, che, in posizione mediana e con andamento rettilineo, scende nel distretto toracico sino alla 5a vertebra dorsale per poi dividersi nei due bronchi principali di destra e di sinistra.
Fig.20: Trachea
| La trachea ha una struttura particolare in quanto è formata da una serie di anelli cartilaginei incompleti posteriormente e uniti tra loro da tessuto fibroso. Nel contesto della struttura fibroso-cartilaginea, nel tessuto di rivestimento interno, sono presenti numerose ghiandole di natura epiteliale secernenti.
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| POLMONI - sono due organi situati nella parte centrale della cavità toracica, contenuti all'interno delle strutture ossee sterno-costo-vertebrali e divisi da uno spazio che prende il nome di Mediastino, nel contesto del quale sono situati anche la Trachea, l'Esofago, il Cuore ed i grossi vasi sanguigni (arterie e vene) del distretto toracico; la zona d'ingresso dei vasi polmonari e dei bronchi prende il nome di ilo polmonare. (fig.21).
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Fig.21: Polmoni e spazio mediastinico | La base dei polmoni poggia sul muscolo diaframma unitamente alla porzione apicale del cuore.
Hanno forma conica a concavità centrale e sono rivestiti da una membrana a due strati, la pleura; lo spazio virtuale che divide i due strati prende il nome di cavità pleurica ed al suo interno sono presenti tracce di un liquido che agevola lo scorrimento del polmone nelle escursioni respiratorie.
Il polmone destro è di volume maggiore rispetto al sinistro ed è diviso in tre porzioni, lobi, che si riuniscono a livello dell'ilo; nel polmone sinistro vi sono soltanto 2 lobi. |
Fig.22: Diramazioni bronchiali e alveoli | I bronchi nel loro percorso all'interno del tessuto polmonare si suddividono prima in bronchi lobari, diretti ai diversi lobi polmonari, successivamente, addentrandosi sempre più nei tessuti dei polmoni presentano diramazioni ancora più piccole, i bronchioli intralobari che si ramificano nei bronchioli terminali da cui originano i bronchioli respiratori.
Dai bronchioli respiratori si staccano i condotti alveolari che si dilatano in un grappolo di 15 - 20 alveoli; l'alveolo è la vera e propria unità funzionale dell'apparato respiratorio a livello del quale avvengono gli scambi gassosi; sulle pareti alveolare è presente un liquido a composizione lipoproteica (i lipidi sono la componente grassa dell'organismo), il surfactante, che impedisce l'adesione delle pareti alveolari ed il collasso dell'alveolo stesso .
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La vascolarizzazione dei Polmoni, sia arteriosa che venosa, è formata da una fitta rete
di capillari che sono a stretto contatto gli alveoli per mezzo della membrana alveolo-capillare, zona dove avviene l'interscambio dei gas respiratori.
L' arteria polmonare penetra nei polmoni con i suoi rami che seguono le diramazioni bronchiali sino a livello degli alveoli dove si dividono in una intricata trama di capillari; le vene polmonari hanno un percorso inverso per riportare al cuore sangue ossigenato, da dove verrà poi convogliato in tutti i distretti dell'organismo. |
Fig.23 Struttura degli alveoli
e vascolarizzazione alveolare |
| FISIOLOGIA DELLA RESPIRAZIONE |
La respirazione si articola in 2 fasi, inspirazione ed espirazione. Nel corso dell'inspirazione, il diaframma ed i muscoli intercostali si contraggono. Il diaframma si contrae verso il basso, comprimendo gli organi addominali ed aumentando il volume della cavità toracica, i muscoli intercostali , con la loro contrazione, spostano le costole verso l'esterno contribuendo all'espansione della cassa toracica. Nel corso dell'inspirazione la pressione all'interno delle cavità alveolari diminuisce lievemente rispetto alla pressione atmosferica (-3 mmHg) consentendo all'aria di affluire verso l'interno delle vie respiratorie; nel corso dell'espirazione avviene il contrario, con i valori della pressione endoalveolare che salgono sino a +3mmHg, per consentire il flusso dell'aria verso l'esterno.
Nel corso dell'iperventilazione forzata che il subacqueo effettua in superficie l'espirazione prolungata può far aumentare i valori pressori all'interno degli alveoli sino a 100mmHg così come in fase inspiratoria la pressione endoalveolare può abbassarsi sino a -80mmHg. Nel corso dell'inspirazione il diaframma ed i muscoli intercostali si rilasciano, questo ritorno della cavità toracica al suo volume originario incrementa la pressione dell'aria nei polmoni e favorisce la fuoriuscita dell'aria. |
  Fig.24 Fasi della respirazione |  | L'automaticità della respirazione è controllata da cellule del Sistema Nervoso Centrale riunite in gruppi per formare i centri respiratori, localizzati in zone ben definite del tessuto cerebrale: Il Bulbo ed il Ponte.
Il centro respiratorio bulbare è diviso in 2 sezioni: centro inspiratorio e centro espiratorio entrambi sensibili agli stimoli chimici legati alla concentrazione arteriosa dell'Anidride Carbonica (CO2).
Nel ponte sono presenti altri 2 centri respiratori: il centro apneustico ed il centro pneumotassico che hanno compiti ben precisi nel controllo nervoso della respirazione e sono di importanza fondamentale nell'immersione in apnea.
Infatti il centro apneustico rappresenta il punto di partenza dello stimolo all'inspirazione mentre il centro pneumotassico rappresenta la struttura d'origine degli stimoli inibitori del centro inspiratorio bulbare. | CONTROLLO CHIMICO DELLA RESPIRAZIONE
La funzione fondamentale dell'apparato respiratorio è di mantenere i livelli della CO2 e dell'O2 nel sangue entro i limiti normali perché le variazioni delle pressioni parziali di tali gas influenzano il ritmo e l'ampiezza dell'attività ventilatoria.
Tra i 2 gas quello ha maggiore importanza sull'attività respiratoria è indubbiamente la CO2, in quanto sono le sue variazioni che stimolano le risposte dei centri respiratori.
Infatti ad ogni variazione della concentrazione della CO2 nel sangue, sia che si tratti di aumento che di diminuzione, si avrà una stimolazione dei recettori chimici bulbari e che porterà ad una stimolazione, o meglio, ad una eccitazione di uno dei centri respiratori pontini (apneustico o pneumotassico) che a loro volta invieranno uno stimolo ad uno dei due centri bulbari (inspiratorio ed espiratorio).
Da quanto fin qui esposto appare chiaro come l'aumento della concentrazione della CO2 nel sangue provochi una stimolazione della respirazione così come una diminuzione notevole della CO2 ematica, come avviene nell'iperventilazione, sia in grado di allontanare nel tempo la comparsa dello stimolo inspiratorio.
L'immersione in apnea è sottoposta agli effetti della pressione sugli scambi gassosi alveolari.
Nel subacqueo apneista, il segnale alla risalita è dato da una sensazione di dispnea conseguente all'aumento dei valori della CO2 ematica che provoca la stimolazione di chemiorecettori bulbari. Per prolungare l'apnea il sub può controllare i primi segnali di dispnea, ma questa pratica può avere delle conseguenze drammatiche soprattutto se, come avviene di frequente, il subacqueo iperventila i suoi polmoni prima dell'immersione con la falsa convinzione di aumentare la sua riserva di ossigeno.
Infatti questa metodica provoca una diminuzione della CO2 alveolare ed ematica, cosa questa che, come vedremo, fa aumentare il rischio di ipossia (diminuzione della PpO2) e condurre il soggetto alla morte.
In condizioni normali i gradienti delle pressioni parziali di O2 e CO2 nel sangue e nell'aria alveolare favoriscono il passaggio dell'O2 dai polmoni al sangue e il passaggio di CO2 dal sangue ai polmoni. In immersione l'aumento della pressione intrapolmonare favorisce la diffusione dell'O2 ma ostacola quella della CO2. Infatti a -10 m. di profondità la pressione intrapolmonare è tale che lo spostamento della CO2 avviene in senso inverso, dai polmoni al sangue e non dal sangue ai polmoni; la riserva di O2 a livello polmonare diminuisce molto più rapidamente in profondità che in superficie in contemporanea con il notevole incremento della PCO2 . Il segnale di risalita comparirà quindi in ritardo in rapporto all'O2 effettivamente consumato, cosa che, nel subacqueo inesperto con scarsa conoscenza dei propri limiti, può dare la sensazione di poter protrarre ancora il tempo di apnea.
In fase di risalita la pressione dei gas diminuisce rapidamente sia nei polmoni che nel sangue, con caduta dell'O2 a valori ipo-anossici che possono provocare la perdita di coscienza del sub con conseguente rischio di sincope e successivo annegamento per inondazione polmonare.
Il rischio aumenta se il sub ha praticato iperventilazione in superficie in quanto, come abbiamo già visto, con tale metodica si ha un leggero aumento della PO2 ma principalmente si ottiene una caduta notevole della PCO2 con conseguente ritardo di comparsa nel tempo degli stimoli eccitatori centrali che danno il via per il segnale di risalita. |
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