Vent’anni di ricerca svelano i segreti del cuore in immersione

“Betar ‘asfar”, il “coso giallo” in arabo. Una tecnologia senza precedenti.

Alla sua realizzazione, nel 2005,  fu un vero e proprio punto di svolta nella ricerca. Si tratta di uno speciale scafandro capace di ospitare al suo interno un ecocardiografo portatile, come quelli utilizzati in ambulatorio; progettato dall’ingegnere Remo Bedini dell’ IFC-CNR di Pisa, lo strumento permette di registrare esami ecocardiografici fino a 20 metri di profondità, grazie a una sonda ecografica che fuoriesce e un guanto stagno che permette 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, questo sistema consiste in una rivoluzione della ricerca, permettendo di osservare in diretta il battito cardiaco di subacquei e apneisti, considerati il modello fisiologico più significativo. Dopo il collaudo nella piscina di Cascina, 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 infine in Y-40 The Deep Joy a Montegrotto Terme un laboratorio scientifico ideale.

“Inserendo lo strumento ecocardiografico in questo scafandro, 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  – ricorda il dott. Claudio Marabotti, parte del team operativo di ricerca e docente del Master II livello in Medicina Subacquea e Iperbarica “Piergiorgio Data”, oggi diretto dal Prof. Vincenzo Lionetti, del Centro di Ricerca Interdisciplinare “Health Science” della Scuola Sant’Anna.

“Veniamo a Y-40 da 10 anni ad 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, 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” conclude Marabotti.

Cosa succede al cuore sott’acqua

I dati raccolti grazie al “Betar ‘asfar” hanno rivelato che, seppur con aspetti profondamente diversi, 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.

I risultati raccolti spiegano scientificamente anche l’insorgenza dell’edema polmonare acuto in soggetti “iper-sani” come nel caso di 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.

“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 – prosegue il dott. Marabotti – 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)”.

Y-40 The Deep Joy: laboratorio internazionale per la medicina subacquea

Non solo ricerca all’Y-40 Open Lab, lo spazio acquatico a disposizione dei grandi centri internazionali di ricerca subacquea che, di recente, ha ospitato le attività del Master PG Data per tre giornate di pratica subacquea in apnea e con ARA (autorespiratore ad aria).
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 del dott. Claudio Marabotti e del dott. Alessandro Pingitore; di misurarsi con sessioni di BLS e defibrillatore automatico esterno in scenari di emergenza, coordinate dal general manager ESA 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 ha visto impegnati, negli anni, 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, 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”.

Prof. Vincenzo Lionetti, (Centro di Ricerca Interdisciplinare “Health Science” della Scuola Sant’Anna, Direttore del Master)