Una domanda fuori moda

[principiante]

Parlando di VPM si afferma:.. Per le controllare le deco si è introdotto un fattore di empiricita':il raggio critico. Il modello parte dalla distribuzione di bolle prima della discesa, ma nei calcoli non tiene conto di tutte quelle con raggio superiore, considerando che si dissolveranno durante l'immersione... La mia domandaerché si dovrebbero dissolvere le bolle con raggio critico superiore?

[RANA]

Parlando di VPM si afferma:.. Per le controllare le deco si è introdotto un fattore di empiricita':il raggio critico. Il modello parte dalla distribuzione di bolle prima della discesa, ma nei calcoli non tiene conto di tutte quelle con raggio superiore, considerando che si dissolveranno durante l'immersione... La mia domandaerché si dovrebbero dissolvere le bolle con raggio critico superiore?

Provo a cimentarmi nella risposta.

Richiamiamo due concetti.

Surfattante:

Le bolle (micro bolle) sono colonizzate da molecole chiamate "surfattanti" ossia molecole che hanno un lato idrofilo (affine all'acqua) ed un lato idrofobo (avverso all'acqua).
La superficie della bolla è il "luogo" in cui queste molecole possono trovare il loro equilibrio, perché da un lato (quello esterno) c'è acqua e quindi affine alla parte idrofila, mentre il lato interno troviamo gas quindi affine alla parte idrofoba.

Le molecole di surfattante quindi colonizzano la superficie delle bolle, quando la superficie aumenta, aumenta lo spazio tra le molecole di surfattante il rivestimento diventa permeabile ai gas.
Quando la superficie diminuisce, le molecole di surfattante si compattano creando un rivestimento impermeabile ai gas.

L'acronimo V.P.M. vuol dire Modello a Permeabilità Variabile, per la capacità del rivestimento di surfattante di variare la sua permeabilità - da impermeabile ai gas a permeabile.

Legge di "Laplace"

La legge di Laplace afferma che la pressione all'interno di una microbolla è data dalla pressione ambiente e dalla tensione delle molecole del tessuto dove si forma la microbolla.
La tensione delle molecole in cui si forma la cava della microbolla è estremamente alta ed è inversamente proporzionale al raggio della bolla tanto più il raggio della bolla è piccolo tanto più alta è questa tensione.

In poche parole per la legge di Laplace dobbiamo pensare alla microbolle come a dei luoghi in cui la pressione del gas al suo interno è elevatissima, rapportata alle nostre misure possiamo dire che arriva a superare i 100 bar, ergo, molto ma molto più elevata della pressione ambiente.

Fino a qui tutto chiaro ?

Diciamo di si.

Fino a quando non si è scoperto il ruolo che hanno le molecole di surfattante si pensava che proprio per la legge di Laplace le microbolle non potessero esistere, perché come si formano sono destinate a scomparire dato che il gas al loro interno essendo ad una pressione estremamente più elevata verrebbe spinto a disciogliersi nel tessuto circostante riducendo ulteriormente il raggio e cosi facendo impennando ad enne la pressione interna e spingendo ancora più gas a disciogliersi con un meccanismo a cascata che porterebbe al collasso della cava, microbolla.

Poi si è scoperto che le microbolle possono esistere ed esistono anche in chi non fa subacquea, tralasciamo la loro genesi diciamo che quando una microbolla riesce a sopravvivere al meccanismo a cascata che la porterebbe al collasso, ciò è dovuto al ruolo del surfattante che diventa sempre più impermeabile ai gas a mano a mano che la superficie diminuisce (ergo il raggio diminuisce).
La bolla si forma, viene colonizzata dalle molecole di surfattante, poi si stacca dall'endotelio e qui viene schiacciata la pressione interna ha un picco il gas inizia a disciogliersi e quindi il raggio diminuisce aumentando ulteriormente la pressione interna ma con la riduzione del raggio le molecole di surfattante si chiudono impermeabilizzando la superficie ed impedendo al gas di uscire, sciogliendosi nel tessuto.
A questo punto la microbolla è stabile dato che è sigillata e con una pressione interna elevata.

Arriviamo al V.P.M.
Questo modello parte da un postulato, tutti noi abbiamo delle microbolle nel nostro corpo che formano insieme il totale del gas che viaggia dentro di noi mantenendo la forma gassosa.
Queste bolle sono state divise a seconda del raggio, abbiamo cosi fatto quella che viene chiamata "distribuzione", ossia bolle dal raggio piccolissimo ma numerose, e via via bolle dal raggio più grane ma meno numerose.
Questa stratificazione viene usata un pochino come la differenza di emisaturazione dei tessuti, nei modelli classici.
Dato che a raggio più piccolo corrisponde un rivestimento più impermeabile e quindi meno gas a seguito dell'immersione può entrarvi dentro ciò determina una decompressione più permissiva.
Più il raggio considerato è grande e più il rivestimento permette di far entrare una quantità maggiore di gas disciolto a seguito dell'immersione e quindi il programma genererà una deco più cautelativa, meno permissiva.

Il raggio considerato viene chiamato raggio critico, e può essere variato all'interno di determinati valori minimo e massimo variando cosi la decompressione da più permissiva raggio piccolo a più cautelativa raggio via via più grande.

Torniamo alla nostra distribuzione ossia alla "piramide" di bolle la cui base (grande) è formata da bolle piccole e via via sopra per strati quelle a raggio più grande ma in minor numero.
Il raggio critico identifica quella stratificazione di bolle che possono effettivamente crescere a seguito dei processi della saturazione in conseguenza di un immersione e quindi le bolle che devono essere controllate dalla decompressione.

Stabilito il raggio critico, possiamo dire che tutte le bolle con il raggio più piccolo non possono crescere perché essendo piccole hanno un surfattante sigillato e una pressione interna cosi elevata che nulla vi può entrare quindi non rappresentano un rischio durante la risalita dalla nostra immersione.

Tutte le bolle con un raggio maggiore di quello critico sono per prima cosa in numero minore e poi hanno il surfattante cosi permeabile che tendono a scomparire per la legge di "Laplace" avendo al loro interno comunque una pressione elevata ed avendo il surfattante non in grado di contenere il gas > questo si discioglie in ragione maggiore a quello che vi può entrare > questo porta al collasso la bolla perché disciogliendosi riduce il raggio (immagina un palloncino che si sgonfi) e la pressione interna impenna spingendo più velocemente il gas nel tessuto e collassando la bolla che non avendo surfattante a sufficienza scompare.
Se non scompare, perché ha comunque surfattante a sufficienza per cui ad un certo punto nel suo ridursi il rivestimento diventa impermeabile - il raggio è diventato cosi piccolo da scendere al di sotto del raggio critico e quindi diventare una bolla sigillata dalla pressione interna elevata che non influisce sulla decompressione.

Ovviamente la zona del raggio critico è una soglia grigia che ammette diversi valori che possiamo decidere per rendere più o meno conservativo il calcolo del V.P.M. - un po come facciamo con i "gradient factor" dei modelli classici.

Cordialmente
Rana

[principiante]

Prima di tutto Grazie Rana di rispondermi e di essere chiaro...in caso degli algoritmi a bolle,alcune volte si fa confusione ,noi principianti, fra volume di gas totale(che in questo caso credo indichi una quantita' di molecole) e volume della bolle(che credo indichi uno spazio tridimensionale)...a questo punto chiedo ,x favore,dei chiaramenti:
1)...ho capito che le bolle si formano non nei tessuti o nel sangue ma negli anfratti dei vasi attaccati ai tessuti...?
2)...Tu(posso Rana, darti del TU?) scrivi (a):Più il raggio considerato è grande e più il rivestimento permette di far entrare una quantità maggiore di gas disciolto a seguito dell'immersione e quindi il programma genererà una deco più cautelativa, meno permissiva...poi(b):Tutte le bolle con un raggio maggiore di quello critico sono per prima cosa in numero minore e poi hanno il surfattante cosi permeabile che tendono a scomparire per la legge di "Laplace" avendo al loro interno comunque una pressione elevata ed avendo il surfattante non in grado di contenere il gas > questo si discioglie in ragione maggiore a quello che vi può entrare > questo porta al collasso la bolla perché disciogliendosi riduce il raggio (immagina un palloncino che si sgonfi) e la pressione interna impenna spingendo più velocemente il gas nel tessuto e collassando la bolla che non avendo surfattante a sufficienza scompare....perchè una volta, il raggio grande permette di far entrare una quantita' maggiore di gas...e l'altra,questo si discioglie in ragione maggiore a quello che vi puo' entrare..?
3) ...con quale parametri si controlla questo:velocita' di risalita,delta gradiente fra tensione tessuti ed pressione ambiente,ecc.?
4)...posso pensare di comprendere il VPM in questo modo:un algoritmo che ha una parte che controlla il gas disciolto uguale ad Haldane(il 90% del gas) ed una parte che controlla in modo diverso il 10% di gas in fase libera...il criterio di controllo/sicurezza è basato sul fatto che NON bisogna superare un volume totale di gas(quantita' di molecole che sarebbe il valore M ?)nelle bolle,indipendentemente dal numero e volume delle bolle(in questo caso spazio tridimensionale?)...?
Grazie anticipatamente x eventuale pazienza della risposta

[RANA]

... in caso degli algoritmi a bolle,alcune volte si fa confusione ,noi principianti, fra volume di gas totale(che in questo caso credo indichi una quantita' di molecole) e volume della bolle(che credo indichi uno spazio tridimensionale)...a questo punto chiedo ,x favore,dei chiaramenti:

In breve.

Si pensa che del totale 100% del gas inerte che abbiamo dentro il corpo - circa il 90% si trovi in forma disciolta ossia segue la legge di "Henry", quindi molecole di gas che entrano (si disciolgono) nei nostri tessuti perdendo alcune caratteristiche dei gas in forma gassosa (proprio perché disciolti dentro un reticolo molecolare che è uno "spazio" tridimensionale ma diverso dallo spazio che normalmente consideriamo quando parliamo di spazio (per esempio quello della bombola) - ed il restante 10% si trovi ancora in forma gassosa quindi non disciolto in nessun tessuto e questo è possibile perché queste molecole riescono ad andare dentro le "mocrobolle" ossia uno spazio che possiamo considerare come il volume di una bombola e quindi non è uno spazi dentro un reticolo molecolare ma il reticolo molecolare è stato deformato per formare la cava e si trova all'esterno della bolla (micro bolla).

1)...ho capito che le bolle si formano non nei tessuti o nel sangue ma negli anfratti dei vasi attaccati ai tessuti...?

Le microbolle si formano nel circuito ematico.
Il sangue proprio per il fatto di essere un tessuto in movimento che passa attraverso condotti di diversa sezione permette la formazione di processi detti di "cavitazione" in cui complice l'abbassamento della pressione (per il principio di Bernulli) e la temperatura del nostro corpo, si formano dei punti di vapore in cui vengono meno le forze intermolecolari e si forma la cava ossia lo spazio della microbolla.
La microbolla cosi formata collassa quasi immediatamente perché per tutta una serie di forze la forma che può assumere è la sfera e questa forma fa si che la microbolla sia soggetta al fortissimo schiacciamento ad opera del tessuto molecolare dove si è formata, quindi collassa.
Quando può sopravvivere ?
Quando la microbolla neo formata in seguito ai processi di cavitazione riesce a perdere la sua sfericità e quindi a rendere neutre le forze intermolecolari.
In breve se il tessuto molecolare riveste qualcosa che non sia una sfera non riesce a schiacciarlo perché le forze si annullano e quindi la bolla sopravvive.
Quando perde la forma sferica ?
Semplice quando la cava si forma in un anfratto tra le cellule dell'endotelio dei vasi sanguinei, in questo caso la cava assume la forma dell'anfratto che non permette la sfericità.
Cosi queste microbolle sopravvivono ed hanno tempo per essere colonizzate dalle molecole di surfattante, dopo di che se sfuggono all'anfratto diventando microbolel in movimento riassumo subito la forma di sfera, le forze molecolari la schiacciano ma il surfattante depositato, chiudendosi e diventando impermeabile permetta a queste microbolle di sopravvivere anche fuori dell'anfratto.

2)...scrivi (a):Più il raggio considerato è grande e più il rivestimento permette di far entrare una quantità maggiore di gas disciolto a seguito dell'immersione e quindi il programma genererà una deco più cautelativa, meno permissiva...poi(b):Tutte le bolle con un raggio maggiore di quello critico sono per prima cosa in numero minore e poi hanno il surfattante cosi permeabile che tendono a scomparire per la legge di "Laplace" avendo al loro interno comunque una pressione elevata ed avendo il surfattante non in grado di contenere il gas > questo si discioglie in ragione maggiore a quello che vi può entrare > questo porta al collasso la bolla perché disciogliendosi riduce il raggio (immagina un palloncino che si sgonfi) e la pressione interna impenna spingendo più velocemente il gas nel tessuto e collassando la bolla che non avendo surfattante a sufficienza scompare....perchè una volta, il raggio grande permette di far entrare una quantita' maggiore di gas...e l'altra,questo si discioglie in ragione maggiore a quello che vi puo' entrare..?

La microbolla è un luogo tridimensionale in continuo precario equilibrio tra esistere e scomparire, se sopravvive o scompare è determinato da tanti fattosi (quantità di surfattante, pressione ambiente, tensione intermolecolare, dimensioni ecc).
Per nostra fortuna, per noi subacquei, le condizioni in cui la microbolla può crescere sono rare e si posizionano all'interno di una fascia di condizioni per cui se si esce sopra - ossia se la microbolla ha un raggio maggiore tende a collassare scomparire ossia il suo equilibrio si sbilancia verso la distruzione, se ha un raggio al di sotto di questa fascia di condizioni tende a rimanere stabile sigillata ossia a non subire variazioni significative.
Inoltre il processo ha anche moti altri aspetti come la "coalescenza" - il fatto che due bolle possono fondersi in una più grande ecc, ecc.
Diciamo che è la dimensione ad irritare l'endotelio e scatenare i processi di infiammazione alla base di tante PDD.
Per fortuna nostra, ripeto quando una bolla cresce tende a collassare o a dividersi, salvo in determinate condizioni per fortuna nostra molto rare.

3) ...con quale parametri si controlla questo:velocita' di risalita,delta gradiente fra tensione tessuti ed pressione ambiente,ecc.?

Non so rispondere a questa domanda con precisione strutturando una risposta circostanziata, posso dirti semplicemente che le microbolle sono sensibili alla differenza di pressione e non al rapporto tra la pressione.
Tradotto in coportamenti reali è importante uno stacco lento dal fondo - visualizza un inizio risalita a 5 metri al minuto per i primi metri poi si può passare alla normale velocità di 10 metri al minuti.
Allo stesso modo è un buon comportamento scendere in profondità il più velocemente possibile perché l'improvvisa differenza di pressione destabilizza le bolle e fa avvenire quello che viene chiamato "crascing" ossia schiacciamento delle microbolle, questo fa si che le microbolle con poco surfattante tenderanno a collassare quelle che sopravvivono saranno più piccole e sigillate.

4)...posso pensare di comprendere il VPM in questo modo:un algoritmo che ha una parte che controlla il gas disciolto uguale ad Haldane(il 90% del gas) ed una parte che controlla in modo diverso il 10% di gas in fase libera...il criterio di controllo/sicurezza è basato sul fatto che NON bisogna superare un volume totale di gas(quantita' di molecole che sarebbe il valore M ?)nelle bolle,indipendentemente dal numero e volume delle bolle(in questo caso spazio tridimensionale?)...?

Si ormai anche i modelli classici adattivi si dicono a due fasi, la fase disciolta (90%) la fase libera (10%), i modelli a bolla sono modelli a due fasi.
Ma non pensare ad un modello classico a compartimenti.
Il modelli a bolla calcolano la fase disciolta nel sangue per sapere la tensione con cui il gas disciolto spinge per entrare nelle microbolle di riferimento ossia quelle che hanno il raggio critico (sulla base della distribuzione).
Si dice che quando si verificano le condizioni in cui il gas disciolto può entrare nelle microbolle tutto il gas vi entra.
Per cui la condizione di sicurezza sta nel non far avvenire questa situazione considerando le bolle di riferimento quelle del raggio critico e quindi avendo un determinato valore di permeabilità.

Il problema non sono il numero di microbolle ma la loro dimensione, non bisogna avere microbolle che per dimensione superano un certo valore ed un certo numero perché altrimenti c'è il rischio di scatenare le reazioni infiammatorie dell'endotelio.

Ovviamente tante microbolle in numero maggiore anche se piccole si hanno in circolo tanto maggiore è il rischio che si formino bolle di maggior volume, ma per fortuna nostra spesso nella maggior parte dei casi quando due bolle piccole danno origine ad un processo di coalescenza, fondendosi in una più grande questa tende a collassare o a rompersi nuovamente in bolle più piccole.

Qui è fondamentale l'idratazione, essere ben idratati vuol dire mettere uno scudo di acqua a protezione dell'endotelio dalle bolle che tendono a scorrere al centro del vaso sanguineo, mentre essere disidratati vuol dire avere le microbolle e la loro cinetica attaccate all'endotelio con rischi elevati di PDD.

Questo è quanto posso dirti io oltre non posso perché non ho le competenze per farlo.

Cordialmente
Rana

[principiante]

Grazie x la disponibilità Rana... Una risposta che non ho capito: xché una bolla con raggio critico grande in un'occasione diventa più grande ed in un'altra, invece, si dissolve?
Grazie

[mumble]

... Infatti, perché la bolla grande in risalita, dovrebbe collassare? Avendo un volume maggiore e perciò più permeabile ed in presenza di gas in uscita dai tessuti, a causa del gradiente barico, che dovrebbe entrare nella bolla... Perché dovrebbe collassare e non crescere?

[leuca]

Allora provo a dire anche la mia.Limitandomi alla domanda sul raggio critico e della" bolla grande".In risalita occorre fare in modo che i tessuti desaturino lentamente, senza che il gas in uscita vada ad implementare la bolla,...nel frattempo la bolla "grande" ,x la legge di Laplace ,essendo diventata permeabile permette al gas al suo interno di fuoriuscire(e disciogliersi nei tessuti e nel sangue) e cosi' di rimpiccilorsi continuamente,con un principio a cascata continua che la porta a sparire od a rimpicciolirsi fino a diventare come le bolle considerate col raggio critico preso a riferimento.Cioe' risalire ad una velocita' che permetta ad i tessuti di degassificare lentamente(bassa differenza fra tensione tissutale e pressione ambiente) senza andare nella bolla, x troppa differenza fra pressione tissutale e tensione interna della bolla...ma anzi permettere anche ad essa di degassificarsi e quindi di riassorbirsi nei tessuti...spero di aver spiegato quello che è il mio pensiero...cosa dite?