Modifica immagine
Anteprima immagine
Per comprendere le limitazioni cui va soggetto l'organismo umano durante determinate condizioni di volo e necessario conoscere almeno per grandi linee il funzionamento degli organi preposti ad assicurare la circolazione sanguigna e la respirazione, e le reazioni chimiche alla base del ciclo vitale dell'organismo.
Il sangue e un tessuto composto da una base liquida detta plasma, nella quale si trovano tre tipi di cellule: i globuli rossi, i globuli bianchi, e le piastrine. Il sangue circola nelle arterie e nelle vene pompato dal cuore.
Al trasporto dell'ossigeno verso tutte le cellule del corpo provvedono i globuli rossi tramite l'emoglobina da essi contenuta. I globuli rossi sono prodotti dal midollo osseo in quantita appropriata per sostituire quelli che muoiono (la vita media dei globuli rossi e di 108 giorni) e per aumentarne il numero quando l'ossigeno a disposizione del corpo diminuisce.
I globuli rossi raccolgono l'ossigeno nei polmoni e lo combinano con l'emoglobina formando l'ossiemoglobina, la quale cede poi l'ossigeno alle cellule, che raggiunge attraverso i vasi capillari.
L'anidride carbonica e l'acqua sono i prodotti dell'ossidazione (combustione lenta) degli zuccheri e altri nutrienti che avviene in ogni cellula per ottenere l'energia necessaria al proprio sostentamento e al sostentamento del corpo. La maggior parte dell'anidride carbonica viene asportata dal sangue sotto forma di acido carbonico, che si forma per combinazione dell'anidride carbonica con l'acqua.
L'ossigeno e preso dall'aria che respiriamo attraverso i polmoni, e trasportato dal sangue in tutto il corpo. Il sangue ricco di ossigeno esce dai polmoni attraverso le vene polmonari e va al cuore, dal quale riceve la spinta per proseguire verso la periferia del corpo. Il sangue che porta l'ossigeno scorre attraverso le arterie, le quali si diramano e diminuiscono di diametro mano a mano che si allontanano dal cuore, fino a diventare capillari quando raggiungono le cellule.
I capillari hanno le pareti sottilissime, costituite da un solo strato di cellule, e sono pertanto in grado di consentire il passaggio per diffusione dell'ossigeno dal sangue ai tessuti. I capillari sono gli unici vasi sanguigni capaci di permettere lo scambio di sostanze dal sangue ai tessuti e viceversa.
Il ritorno del sangue dai tessuti ai polmoni avviene attraverso le vene, che partono dalle cellule come capillari per poi aumentare di diametro e giungere di nuovo al cuore, e da qui ai polmoni attraverso le arterie polmonari. Nel cuore il sangue arterioso e quello venoso sono tenuti separati da appositi diaframmi che formano gli atri e i ventricoli.
Dato che il cuore si comporta come una pompa, il sangue e spinto nelle arterie con una determinata pressione quantificata con due valori: per esempio 140/80 mm di mercurio. Il numero maggiore rappresenta la pressione sistolica, cioe la pressione massima esercitata dal cuore quando si contrae per inviare il sangue verso la periferia, mentre il minore rappresenta la pressione diastolica, cioe la pressione minima alla quale sono permanentemente sottoposte le arterie.
I valori della pressione sanguigna considerati normali in un adulto di giovane eta sono 120/80, ma con l'eta tendono ad alzarsi. Le patologie che insorgono quando la pressione sanguigna si discosta dai valori ritenuti normali prendono il nome di ipertensione e ipotensione.
L'aria entra nei polmoni sotto l'azione della pressione atmosferica - cosi come avviene nei cilindri dei motori alternativi - durante la fase di inspirazione, quando i muscoli intercostali e il diaframma aumentano il volume della cassa toracica facendo diminuire la pressione interna. L'uscita dell'aria dai polmoni - o espirazione - avviene per il processo inverso quando il volume della cassa toracica viene fatto diminuire. L'inspirazione e l'espirazione costituiscono la respirazione esterna.
Attraverso il naso e/o la bocca, l'aria entra nei polmoni lungo la trachea e i bronchi, per giungere agli alveoli polmonari, i quali sono in contatto con i capillari del sistema sanguigno. Durante l'inspirazione gli alveoli cedono per diffusione l'ossigeno ai capillari arteriosi, mentre durante l'espirazione sono i capillari venosi che cedono agli alveoli l'anidride carbonica e il vapore acqueo.
| Gas costituenti dell'aria | % |
|---|---|
| Azoto o Nitrogeno | 78,10 |
| Ossigeno | 20,95 |
| Gas rari | 0,92 |
| Anidride carbonica o Diossido di carbonio | 0,03 |
Legge di Boyle. Purche la temperatura si mantenga costante, il volume di un gas e inversamente proporzionale alla sua pressione. Spiega i fenomeni legati ai barotraumi e all'aerodontalgia.
Legge di Dalton. La pressione totale di una miscela di gas e uguale alla somma delle loro pressioni parziali. Spiega i fenomeni legati all'ipossia.
Legge di Henry. In una condizione di equilibrio, la quantita di gas sciolti in un liquido e proporzionale alla pressione. Spiega i fenomeni legati alla decompressione.
Legge di Charles. Il volume di una determinata massa di gas mantenuta a pressione costante, varia in modo direttamente proporzionale alla temperatura assoluta (scala Kelvin).
Legge di Gay-Lussac. Il prodotto della pressione e del volume di una massa di gas diviso per la sua temperatura assoluta, e una costante.
Altre cause di ipossia sono le malattie che riducono la quantita dei globuli rossi nel sangue, e la presenza nel sangue di sostanze tossiche che sottraggono ossigeno ai globuli rossi. Questi fattori si possono combinare, cosi da variare di volta in volta la capacita di uno stesso pilota di sopportare l'alta quota.
Anche se l'insorgere dello stato ipossico non si manifesta per tutti nello stesso modo, uno o piu dei seguenti sintomi sono sempre presenti:
| Strato dell'atmosfera | Gas da respirare |
|---|---|
| fino a 10.000 piedi | solo aria |
| da 10.000 a 33.700 piedi | miscela ossigeno/aria |
| da 33.700 a 40.000 piedi | 100% di ossigeno |
| sopra i 40.000 piedi | ossigeno in pressione |
L'ipossia causata dal volo ad alta quota puo essere evitata scendendo a quote minori, o respirando ossigeno prelevato da altra fonte.
| Quota in piedi | Tempi di salvezza o di coscienza utile (TUC) |
|---|---|
| 40.000 | 15 Secondi |
| 35.000 | 20 secondi |
| 30.000 | 30 secondi |
| 28.000 | 1 minuto |
| 26.000 | 2 minuti |
| 24.000 | 3 minuti |
| 22.000 | 6 minuti |
| 20.000 | 10 minuti |
| 15.000 | Indefinito |
Gli aerei progettati per volare regolarmente ad alta quota hanno ormai tutti la cabina pressurizzata. La pressurizzazione della cabina previene l'insorgere dell'ipossia in quanto permette agli occupanti di respirare aria mantenuta a un valore di pressione convenientemente maggiore di quello esterno.
Come detto piu sopra, il centro cerebrale preposto al controllo della respirazione reagisce alla quantita di anidride carbonica prodotta dal corpo durante la combustione per la produzione di energia. Un anormale aumento del ritmo e della profondita delle inspirazioni provoca l'iperventilazione polmonare.
Come postulato dalla legge di Boyle, il volume di un gas varia in modo inversamente proporzionale alla pressione cui e soggetto. Indicativamente il volume di una certa quantita di gas presa al livello del mare si raddoppia a 18.000 piedi, si triplica a 25.000 e si quadruplica a 36.000.
L'orecchio medio e una cavita occupata dall'aria, in comunicazione con l'esterno attraverso la Tromba di Eustachio. La quale termina nella parte posteriore della gola, ed e assimilabile a una valvola che permette all'aria di defluire dall'orecchio molto piu facilmente di quanto non le sia concesso di fare in senso inverso.
I seni nasali sono cavita piene d'aria che comunicano con l'esterno attraverso il naso. A volte puo succedere che si blocchino in seguito a variazioni di pressione, causando sensazioni dolorose.
Al livello del mare l'intestino contiene normalmente circa un litro di gas. Durante la salita ad alta quota questo gas, espandendosi, puo provocare disturbi. Poiche la quantita di gas intestinale e strettamente legata all'alimentazione, quando si prevede di dover volare ad alta quota e consigliabile evitare l'ingestione di cibi che favoriscono la formazione di gas.
I denti sani non contengono aria, ma sacche di gas si possono formare internamente o intorno a otturazioni vecchie o male eseguite e ad ascessi. Al diminuire della pressione atmosferica durante le salite i gas si espandono e possono premere sui nervi provocando forti dolori conosciuti come aerodontalgia. Il problema si previene esercitando buone pratiche di igiene orale e dentaria.
Nel sangue e nei fluidi intracellulari si trova sempre disciolto azoto in quantita proporzionale alla pressione esterna. Se la pressione diminuisce, l'azoto - per la legge di Henry - esce in parte dalla soluzione liquida e passa allo stato gassoso formando bollicine in quantita e dimensioni tanto maggiori quanto maggiore e la diminuzione di pressione.
Numerosi processi fisiologici vanno soggetti a fluttuazioni ritmiche comandate dal cervello, che si verificano sia durante lo stato di veglia che di sonno. I bioritmi non sono necessariamente sincronizzati tra di loro, e possono avere cicli compresi tra 90 minuti e 28 giorni.
Oltre che dalla carenza di sonno i ritmi circadiani - e quindi l'efficienza fisica e mentale - sono disturbati dal cosiddetto jet lag, cioe lo sfasamento tra l'orologio interno del corpo e l'orario locale esistente nel punto in cui si trova la persona, causato dall'attraversamento di numerosi fusi orari in poche ore consentito dai viaggi aerei effettuati nel senso della longitudine (est-ovest e ovest-est).
La NASA ha elaborato la curva di figura 4.8, che mostra l'andamento delle capacita di risposta dell'uomo in funzione dello stress cui e sottoposto. Dalla curva si deduce chiaramente che al crescere della tensione - provocata dalla richiesta di concentrazione e attenzione, e dal progressivo coinvolgimento di tutte le doti possedute dall'uomo - la sua capacita di risposta cresce inizialmente con andamento sostenuto fino a raggiungere un picco, oltre il quale scende e in breve si annulla.
L'affaticamento e un altro fattore che comporta l'affievolimento dell'efficienza dell'individuo. Un pilota affaticato puo - in una situazione di emergenza o di elevato carico di lavoro - mancare della necessaria rapidita di riflessi per fronteggiarla. Quello che deriva da una prolungata attivita di volo prende il nome di fatica operazionale.
I sintomi piu comuni dell'affaticamento sono:
La facilita con cui un oggetto puo essere visto dipende da molti fattori, quali l'illuminazione, il contrasto, la prospettiva, il tempo di permanenza nel campo visivo, la trasparenza dell'atmosfera.
L'occhio funziona come una macchina fotografica. La luce entra nell'occhio attraverso la cornea, costituita da una sostanza trasparente dotata di opportuna curvatura che funziona come dispositivo fisso di messa a fuoco iniziale. La quantita di luce ammessa nell'occhio e controllata dall'iride - la parte colorata dell'occhio - che funge da diaframma aumentando o diminuendo il diametro della pupilla situata al centro dell'iride.
Dopo aver attraversato la pupilla, la luce incontra il cristallino che - comportandosi come una lente a curvatura variabile - provvede alla messa a fuoco finale dell'immagine. Le variazioni di forma del cristallino costituiscono l'adattamento (o accomodazione) ottico.
L'acutezza della vista e la capacita dell'occhio di percepire piu o meno nitidamente gli oggetti posti nel campo della visione centrale. L'acutezza visiva e misurata in decimi, da un massimo di 10/10 per scendere fino a 1/10.
| Difetto | Causa | Correzione |
|---|---|---|
| Ipermetropia | Accorciamento del bulbo oculare - immagini cadono dietro alla retina | Lenti convesse |
| Miopia | Allungamento del bulbo oculare - immagini cadono davanti alla retina | Lenti concave |
| Presbiopia | Perdita di elasticita del cristallino (eta 40-50 anni) | Lenti di convessita crescente |
| Astigmatismo | Deformazione della cornea | Lenti cilindriche |
| Daltonismo | Difetto congenito dei coni | Nessuna - impedisce l'idoneita al volo |
Poiche il pilota - specialmente se vola a vista - deve continuamente provvedere ad avvistare gli altri aerei per prevenire le collisioni, e importante che conosca la tecnica appropriata per scandagliare con l'occhio lo spazio intorno a se.
L'orecchio riunisce in se due funzioni delegate ad altrettanti organi distinti seppure riuniti: l'organo dell'udito e l'organo dell'equilibrio.
L'organo dell'udito comincia con il padiglione, che raccoglie le vibrazioni dell'aria destinate a diventare suoni o rumori, e le convoglia attraverso il canale auricolare verso il timpano. Il quale e una membrana tesa come la pelle di un tamburo, avente la funzione di vibrare in sintonia con le onde sonore ricevute e di trasmette le sue vibrazioni ai tre ossicini (martello, incudine e staffa) che lo collegano alla membrana della coclea.
Per comprendere perche nascano le sensazioni illusorie in mancanza degli stimoli visivi, bisogna conoscere almeno per grandi linee la costituzione e il funzionamento dell'organo vestibolare. Come illustra la figura 4.11 e costituito da due parti: i canali semicircolari e l'organo statico.
Accade sovente che il disorientamento spaziale venga confuso con le vertigini, quando invece le due cose sono ben diverse l'una dall'altra. Il disorientamento spaziale si manifesta in conseguenza di una sensazione illusoria - che costituisce uno stimolo a bassa intensita prodotto da uno o piu centri preposti all'orientamento - e dalla contemporanea mancanza di stimoli visivi esterni.
Il mal d'aria - come il mal di mare, il mal d'auto e ogni altro disturbo derivante da movimenti reali o apparenti cui e sottoposto il corpo - dovrebbe appunto essere chiamato mal di moto (motion sickness). Si tratta infatti di una stimolazione alterata dell'apparato vestibolare cui puo andare soggetto chiunque percepisca in modo contrastante tra loro gli stimoli visivi e quelli generati dall'organo vestibolare.
I sintomi caratteristici del mal d'aria sono: nausea, vomito, pallore, sudorazione fredda, mal di testa, depressione, iperventilazione.
L'alcool e un deprimente del sistema nervoso centrale, che provoca la variazione proporzionale di due neurormoni: la norepinefrina e la serotonina. Questi composti chimici dell'organismo agiscono direttamente sul sistema nervoso, e in presenza di alcool provocano cambiamenti d'umore, di attenzione, di percezione, e della capacita di giudizio.
Per quanto riguarda il fumo, esso favorisce l'ipossia perche introduce nell'organismo una certa quantita di ossido di carbonio. Per esempio, un fumatore medio da 20 sigarette al giorno ha nel sangue una concentrazione di ossido di carbonio di circa il 7%, la quale produce - al livello del mare - un'ipossia uguale a quella che si ha volando alla quota di circa 5.000 piedi.
Quando siamo a terra il nostro corpo e soggetto alla sola forza di gravita, e percio a 1 g. Pero - come spiegato nella sezione 8 - durante le manovre che portano il fattore di carico a valori diversi da 1, sia l'aereo sia i suoi occupanti vanno soggetti ad accelerazioni: positive quando g e maggiore di 1 e negative quando e minore. Le accelerazioni positive sono anche chiamate testa-piedi, mentre quelle negative sono chiamate piedi-testa.
Numerose pratiche aeronautiche comportano l'uso o il contatto con sostanze che possono alternativamente essere tossiche in se, o che - quando bruciate - possono produrre fumi nocivi alla salute se inalati durante la respirazione.
La sostanza tossica piu pericolosa e che i piloti hanno piu probabilita di incontrare, e l'ossido di carbonio. Sappiamo dalla sezione dedicata alla propulsione, che nei gas di scarico prodotti da combustione di miscela ricca - condizione normale durante il volo con aerei propulsi da motori alternativi - si trova il monossido di carbonio (CO).
I sintomi che si avvertono quando l'intossicazione e in corso sono, in progressione: leggero dolore alla testa, del tipo "cerchio alla fronte"; forte dolore di testa con sensazioni di pulsazione alle tempie e diminuzione dell'attivita respiratoria; fortissimo dolore di testa, mancanza di forze, stordimento, oscuramento della vista, nausea, vomito; perdita di coscienza, respiro irregolare, polso debole e frequente, convulsioni, coma, morte.
Ogni farmaco, oltre agli effetti terapeutici volti a curare una specifica malattia o indisposizione, ha in genere anche effetti collaterali; per ragioni di sicurezza il pilota che fa uso di farmaci deve conoscere sia gli uni sia gli altri. A tal fine e percio assai sconsigliabile assumere farmaci senza prescrizione medica, possibilmente ottenuta da uno specialista in medicina aeronautica.
| Tipo di farmaco | Effetti collaterali |
|---|---|
| Raffreddori, febbre da fieno, influenza | Contengono antistaminici: sonnolenza, intorpidimento, capogiri, vertigini, disturbi alla vista |
| Antiallergici | Contengono antistaminici |
| Decongestionanti mucose nasali | Contengono stimolanti |
| Acidita di stomaco | Contengono atropina: disturbi alla vista; bicarbonato di sodio: barotrauma allo stomaco |
| Antidiarreici | Contengono oppiacei: nausea e depressione |
| Stimolanti e tranquillanti | Sonnolenza, nausea, depressione, disturbi alla vista, riduzione capacita di giudizio |
| Sonniferi (barbiturici, benzodiazepine) | Devono essere assolutamente evitati; possono essere mortali; riducono prestazioni fisiche e mentali |
Prima di ogni volo si deve verificare che sia a bordo il prescritto kit di pronto soccorso e che i medicinali ivi contenuti non siano scaduti.
In chi ha subito una grave lesione bisogna sempre aspettarsi la comparsa dello stato di shock. I sintomi sono: pallore, pelle fredda e sudaticcia, polso debole e frequente, il paziente e spaventato e irrequieto. Le azioni da intraprendere sono: sdraiare il paziente con la testa piu bassa dei piedi; slacciargli i vestiti; coprirlo leggermente senza farlo sudare; se il paziente e cosciente e ha sete, dargli qualche sorso d'acqua pura; non dargli acqua se ha nausea o se e ferito all'addome e mai dargli alcolici o stimolanti; cercare di rassicurare il paziente, mostrando noi stessi di essere calmi.
Durante le convulsioni le labbra del paziente diventano blu, egli volge in alto gli occhi e getta indietro la testa, il corpo e scosso da contrazioni incontrollabili. Non si cerchi di frenare i movimenti convulsi. Sdraiare il paziente e mettergli un fazzoletto fra i denti per evitare che si morda la lingua. In genere le convulsioni non durano piu di pochi minuti.
Tenere sdraiato il paziente, e cercare di arrestare l'emorragia premendo sulla ferita la cosa piu pulita che si ha a portata di mano. Se l'emorragia arteriosa da un arto non si arresta con le fasciature o con la pressione diretta sulla ferita, bisogna premere fortemente a monte della ferita nei punti indicati dalla figura 4.17, detti punti di elezione.
I sintomi piu comuni sono il dolore, la deformita dell'arto e la mobilita anormale. Se l'estremita dell'osso fratturato sporge dalla pelle e c'e emorragia, fermarla, ma non cercare di riportare l'osso al suo posto. Non tentare di pulire la ferita. Se il paziente deve essere trasportato prima dell'arrivo del medico, la frattura va immobilizzata per evitare danni maggiori, utilizzando qualunque cosa atta a tenere ferme le ossa fratturate: cartone, giornali, o riviste per le braccia, e assi o stecche per le gambe.
Una persona muore dopo tre minuti che ha cessato di respirare se non le viene applicata la respirazione artificiale; per praticare la quale si deve:
Quando sia indispensabile muovere un ferito, cercare di farlo sempre ed esclusivamente trascinandolo longitudinalmente, e mai trasversalmente. E molto importante che il paziente venga mosso senza piegargli la colonna vertebrale. Se possibile si deve costruire una rudimentale barella sulla quale adagiarlo.