Aria arricchita in ossigeno “nitrox” benefici per l’immersione

Molti subacquei, nella loro esperienza pratica in immersione, hanno riscontrato che l’aria arricchita in ossigeno (“nitrox”) rispetto alla respirazione in aria comporta un ridotto consumo di miscela, la minore probabilità e gravità dell’incidente da decompressione, la minore stanchezza e fatica dopo l’immersione. Tutto questo ha necessita di essere dimostrato scientificamente. Vediamo cosa è certo, chi lo ha dimostrato, come e quando.

Che cos’è il Nitrox?

Innanzitutto chiariamo la terminologia: l’aria è una miscela di ossigeno al 21% e azoto al 79% (quindi è un “Nitrox” naturale 21/79).

In questo articolo si fa riferimento a una miscela respiratoria con una percentuale di ossigeno superiore al 21% quindi ad aria arricchita in ossigeno (OEA, Oxygen Enriched Air).
Il termine “Nitrox” ha senso solo se seguito dalla percentuale di ossigeno (per esempio Nitrox32). Il termine Enriched Air Nitrox (EAN) è improprio perché contiene due termini che dicono la stessa cosa: Air (cioè Nitrox21) e Nitrox (con che percentuale di ossigeno?). Chiariamo pure che l’OEA (Nitrox X) può essere utilizzato soltanto da subacquei che abbiano superato, con successo, l’apposito corso di formazione. Come si apprende nel corso, il subacqueo prima di immergersi deve testare personalmente la percentuale di ossigeno nella bombola che utilizzerà, segnalandolo adeguatamente sulla stessa. Non potrà superare il limite massimo di profondità calcolato in base alla pressione parziale dell’ossigeno desiderata (1,5 bar al massimo) e la percentuale di ossigeno nella bombola utilizzata.

Lo studio

Nel 2010 Lafère P. e altri ricercatori tra i quali gli italiani Alessandro Marroni, Costantino Balestra (Università di Bruxelles) e Nicola Donda (Human Breath Technology – Aquatec) hanno indagato sul minore affaticamento durante immersione con OEA (Nitrox X).
Hanno osservato 219 subacquei in buona salute. 121 dei quali si sono immersi in aria e 98 in OEA (Nitrox32) alla profondità di 21 metri (+/- 4 metri) di acqua marina tropicale per 43 minuti (+/- 8,6 minuti).
I subacquei sono stati valutati prima dell’immersione e 30-60 minuti dopo l’emersione utilizzando sia una scala analogico visiva per l’affaticamento (Visual Analogic Scale, VAS – strumento per valutare la sensazione soggettiva, dove si chiede al subacqueo di indicare quanto è stanco su una scala da 1-poco a 10-molto- Figura 1) che tramite un dispositivo elettronico che rileva la Frequenza di Fusione dello Scintillio Critico (critical Flicker Fusion Frequency,  cFFF la quale valuta oggettivamente i tempi di ritardo tra la percezione visiva e la risposta motoria (Figura 2).

Figura 1. Percentuale di variazione della Scala Analogico Visiva della fatica percepita (** p<0,01, ns = non significativo. Air = aria. EANx = Enriched Air Nitrox, nome inappropriato per indicare l’Aria Arricchita in Ossigeno, OEA o Nitrox32). Lafére e altri, 2010

Figura 2. Variazione percentuale della critical Flicker Fusion Frequency (cFFF) – ***p<0,001; **p<0,01, * p<0,1. Air = aria. EANx = Enriched Air Nitrox, nome inappropriato per Aria Arricchita in Ossigeno, OEA o Nitrox32.  Lafére e altri, 2010

E’ un test utile per misurare la abilità nei processi decisionali in ambiente straordinario, quale è l’idrospazio. I due gruppi di subacquei erano comparabili come genere (donna, maschio), età ed esperienza per numero di immersioni. L’OEA (Nitrox32),  rispetto alla respirazione in aria, ha ridotto significativamente la percezione dell’affaticamento dopo l’immersione (VAS con p <0,001 – questo è un indicatore della bontà della ipotesi. L’ipotesi è giusta quando il valore p sia inferiore a quello indicato come obiettivo dal ricercatore nelle premesse della ricerca). L’OEA (Nitrox 32) ha aumentato la cFFF (abilità decisionale) del 4%  (p <0,05) mentre l’aria l’ha ridotta del 6% (p<0,001). La differenza post-immersione tra i due gruppi era altamente significativa (P <0,001).

Tre ipotesi sono state proposte per spiegare perché l’OEA (Nitrox32) riduca l’affaticamento post-immersione e migliori la vigilanza rispetto alla respirazione in aria:

1. riduzione dell’azoto,
2. aumento dell’ossigeno,
3. riduzione dell’innesco delle bolle

questi tre fattori determinano una minore sofferenza della parete dei vasi sanguigni e una ridotta infiammazione, responsabile della stanchezza.

Test psicomentrici sono stati utilizzati da Brebeck e altri ricercatori, nel 2018, per confrontare gli effetti della OEA (Nitrox28) rispetto all’aria sulle prestazioni cognitive.
Il test di memoria a breve e lungo termine consisteva nel ricordare 15 parole e scriverle su una lavagna prima della immersione, subito alla emersione e dopo 30 minuti dalla emersione.
Il test di connessione numerica prevede di abbinare sequenze di numeri. Lo studio è stato pianificato appositamente (prospettico) ed è stato eseguito in doppio cieco (i subacquei e gli stessi ricercatori non sapevano quale fosse la miscela respirata in immersione). 108 subacquei abilitati alla immersione avanzata (brevetto Nitrox) sono stati suddivisi a casaccio nei due gruppi (OEA e aria). L’immersione era a 24 metri in acqua marina tropicale per 60 minuti. I risultati non sono eclatanti perché, in generale, il numero di errori commessi è stato basso in entrambi i gruppi. Comunque, i subacquei che hanno respirato OEA (Nitrox28) hanno commesso meno errori nel test della memoria a lungo termine, cioè 30 minuti dopo l’emersione (p = 0,038) Figura 3. Le donne (38 su 108) hanno ricordato un numero maggiore di informazioni rispetto ai subacquei maschi (p <0,001) Figura 4

Figura 3 In generale, il numero di parole sbagliate da ciascun subacqueo è piccolo. A lungo termine, i subacquei con respirazione in OEA (Nitrox28) hanno riportato meno errori rispetto ai subacquei in aria, specialmente dopo 30 minuti dal termine dell’immersione (p <0,05). Anne-Kathrin Brebeck e altri (2018)

Figura 4 Test della memoria visiva in relazione al genere (donna, maschio) dopo un’immersione standardizzata a 24 metri. La memoria è stata valutata durante l’immersione, immediatamente dopo (a breve termine) e dopo 30 minuti (a lungo termine). Il test consisteva nel leggere 15 parole da una lavagna. Sia nel breve che nel lungo termine, le donne hanno ricordato correttamente un maggior numero di parole rispetto ai maschi (p <0,001). Anne-Kathrin Brebeck e altri (2018)

Non c’è stata significativa differenza nel test di connessione numerica. Gli Autori hanno concluso che l’OEA (Nitrox28), rispetto all’aria, migliora la memoria in immersione il che garantisce una maggiore sicurezza in immersione.

Il 10 settembre 2019, nell’ambito del Congresso della European Underwater Baromedical Society, un interessante lavoro scientifico è stato presentato dal ricercatore Joachim Schipke. Hanno valutato l’influenza della pressione parziale dell’ossigeno sul consumo di miscela in immersione durante sforzo.
11 subacquei (età media 25,8 ± 4,1 anni; 6 donne, 5 maschi) sono stati esaminati. Lo studio è stato pianificato appositamente (prospettico) per valutare la validità della ipotesi. Sia i subacquei che i ricercatori non sapevano quale miscela si stesse respirando in immersione.
I subacquei hanno eseguito due immersioni (in aria e con OEA40) in piscina a 5 metri, aumentando progressivamente la velocità del nuoto fino all’esaurimento. Durante l’immersione è stata monitorata la frequenza cardiaca e il consumo di gas.  Prima dell’immersione e dopo (per cinque volte) sono stati prelevati campioni di sangue per misurare l’acido lattico prodotto. La frequenza cardiaca a riposo era, in media, di 96 ± 4 battiti al minuto ed è aumentata a 170 ± 4 battiti al minuto per la velocità in immersione di 80 centimetri al secondo (quindi lo sforzo era davvero importante).
L’OEA – Nitrox40, rispetto all’aria, ha determinato una riduzione del consumo di miscela. Alla velocità di 60 centimetri al secondo si è ridotto a 35 ± 2 litri al minuto rispetto a 44 ± 4 litri al minuto in aria Alla velocità di 80 centimetri al secondo si è ridotto a 62 ± 7 litri al minuto rispetto a 73 ± 8 litri al minuto in aria (p≤0,05). Il consumo di miscela è quindi influenzato dalla pressione parziale dell’ossigeno, almeno in piscina e con elevata intensità di nuoto in  immersione. Questa evidenza può essere utile nella pianificazione di immersioni dove vi siano principianti che consumino rapidamente la miscela e dove sia prevedibile un eccessivo sforzo fisico per forte corrente.

La conclusione è che l’aria arricchita in ossigeno (Nitrox X) è di sicuro beneficio per migliorare l’abilità psico-fisica in immersione.

I tre lavori scientifici qui presentati provano che l’OEA – Nitrox X, rispetto all’aria,  determina il miglioramento dell’attenzione, della memoria (specialmente nelle donne) e un ridotto consumo di miscela durante nuoto con intenso sforzo fisico.

Bibliografia

1. Lafère P, Balestra C, Hemelryck W, Donda N, Sakr A, Taher A, Marroni A, Germonpré P. Evaluation of critical flicker fusion frequency and perceived fatigue in divers after air and enriched air nitrox diving. Diving and Hyperbaric Medicine. 2010;40(3):114-8
2. Brebeck AK, Deussen A, Range U, Balestra C, Cleveland S, Schipke JD. Beneficial effect of enriched air nitrox on bubble formation during scuba diving. An open-water study. J Sports Sci. 2018 Mar;36(6):605-612. doi: 10.1080/02640414.2017.1326617
3. Schipke J, Moeller F, Jacobi E, Muth T, Hoffman U. Influence of elevated oxygen fraction on breathing gas consumption during physical workload in shallow water submersion. EUBS 2019 Tel Aviv proceedings (https://eubs2019.com/wp-content/uploads/2019/07/Jochen-Schipke.pdf)