Sott'acqua l'uomo e i mammiferi marini si assomigliano. Una collaborazione pionieristica tra l'Istituto di fisiologia clinica (Ifc) del Consiglio nazionale delle ricerche (Cnr) e la Scuola superiore Sant'Anna di Pisa, grazie a una speciale tecnologia messa a punto nel 2005, ha permesso di mappare le reazioni del cuore umano durante l'immersione in apnea. Offrendo indicazioni chiave su malattie come l'edema polmonare acuto.

Lo scafandro

Si chiama 'Betar asfar' - in arabo 'coso giallo' - l'innovazione che in vent'anni di ricerca ha svelato i segreti del cuore negli abissi. Si tratta di uno speciale scafandro - descrive una nota - capace di ospitare al suo interno un ecocardiografo portatile come quelli utilizzati in ambulatorio. Progettato dall'ingegnere Remo Bedini del Cnr di Pisa, lo strumento permette di registrare esami ecocardiografici fino a 20 metri di profondità, attraverso una sonda ecografica che fuoriesce e un guanto stagno che consente al medico subacqueo di impostare i parametri dell'ecografo durante l'immersione. Se prima gli studi si basavano esclusivamente su dati raccolti prima e dopo le immersioni, il nuovo sistema ha rivoluzionato la ricerca permettendo di osservare in diretta il battito cardiaco di sub e apneisti, considerati il modello fisiologico più significativo. In seguito al collaudo nella piscina di Cascina nel Pisano, lo scafandro è stato utilizzato per studiare campioni come Umberto Pelizzari e dopo aver viaggiato in tutto il mondo, da Sharm El Sheikh a Bruxelles, ha trovato in Y-40 The Deep Joy a Montegrotto Terme (Padova) un laboratorio scientifico ideale.

"Inserendo lo strumento ecocardiografico in questo scafandro - illustra Claudio Marabotti, parte del team operativo di ricerca e docente del Master II livello in Medicina subacquea e iperbarica 'Piergiorgio Data' organizzato dalla Scuola Sant'Anna in collaborazione con Cnr-Ifc - si possono ottenere immagini in movimento del cuore, notizie sul flusso sanguigno e la fisiologia del cuore in immersione, cosa che fino a prima non era mai stata possibile. Veniamo a Y-40 da 10 anni a utilizzarlo perché è un luogo ideale per la ricerca per diversi motivi: per la standardizzazione delle condizioni ambientali subacquee che rendono riproducibili le risposte fisiologiche del nostro corpo, per la logistica, essendo facilmente raggiungibile, e perché è possibile effettuare l'alaggio dello scafandro, che è molto pesante, utilizzando l'argano a disposizione. Al netto dell'attività didattica, usiamo questo strumento per scopi di ricerca".

Dati e risultati

I dati raccolti grazie a Betar asfar mostrano che, "seppur con aspetti profondamente diversi - riferiscono i ricercatori - il cuore umano in immersione reagisce in modo simile a quello dei mammiferi marini, con un rallentamento della frequenza cardiaca e riduzione significativa della circolazione. Gli stessi dati hanno evidenziato anche la comparsa di un quadro funzionale di tipo 'restrittivo' nel ventricolo sinistro, causato principalmente da due fattori meccanici: la pressione ambientale che comprime il torace e il fenomeno del 'blood-shift', ovvero lo spostamento di sangue dalla periferia verso i vasi del torace. L'ipotesi è stata confermata da un esperimento determinante: permettendo ai subacquei di effettuare un singolo respiro da un erogatore in profondità, il volume del torace tornava alla normalità e le alterazioni cardiache scomparivano istantaneamente".

Per gli scienziati "i risultati raccolti spiegano scientificamente anche l'insorgenza dell'edema polmonare acuto in soggetti 'iper-sani' come alcuni apneisti d'élite: la restrizione del ventricolo sinistro ostacola il flusso di sangue dai polmoni al cuore, provocando una congestione dei capillari polmonari. Questo stress meccanico, unito alla riduzione dell'ossigenazione, può causare la rottura delle pareti capillari e il conseguente stravaso di liquido o sangue negli alveoli, condizione che in passato è risultata problematica anche in tentativi di record mondiale". Spiega Marabotti: "Per visualizzare meglio il concetto della ricerca, si può pensare al cuore dell'apneista come a una spugna all'interno di una scatola che viene compressa. Mentre la pressione esterna stringe la scatola (il torace), la spugna (il cuore) non riesce più a espandersi completamente per raccogliere il liquido (il sangue), creando un 'ingorgo' nei condotti che portano a essa (i polmoni)".

Non solo ricerca all'Y-40 Open Lab che di recente - riporta la nota - ha ospitato per 3 giornate di pratica subacquea in apnea e con Ara (autorespiratore ad aria) il Master 'Piergiorgio Data' diretto da Vincenzo Lionetti, associato di Anestesiologia presso il Centro di ricerca interdisciplinare 'Health Science' della Scuola superiore Sant'Anna. Giornate che hanno celebrato i 10 anni di collaborazione con Y-40 e i 20 anni dalla nascita del master a Pisa che, con il suo programma biennale, permette agli allievi di sviluppare competenze avanzate in ecocardiografia subacquea, sotto la guida di Marabotti e di Alessandro Pingitore; di misurarsi con sessioni di Bls e defibrillatore automatico esterno in scenari di emergenza, coordinate dal general manager Esa (Eco Scuba Agency) Mario Romor; di esercitarsi in apnea e tecniche di compensazione con l'istruttore Giovanni Bianco e nelle procedure di prevenzione, soccorso e recupero in acque libere e delimitate. Il team operativo vede impegnati esperti come Alessandro Scalzini e Ferruccio Chiesa, Marco Laurino (responsabile scientifico Cnr-Ifc per le attività del Master), affiancati dagli operatori subacquei Mirko Passera, Fabio Brucini, Danilo Cialoni e Chiara Benvenuti.

"In questi anni - conclude Lionetti - le informazioni raccolte sull'anatomia e la funzione del cuore mentre l'essere umano è immerso liberamente sono state descritte e pubblicate su riviste scientifiche di prima fascia, consolidando il Master universitario di secondo livello in Medicina subacquea e iperbarica 'Piergiorgio Data' come punto di riferimento internazionale di eccellenza per chi opera in ambienti estremi o deve trattare patologie come le intossicazioni da monossido di carbonio".