HIPOBARISMO-HIPERBARISMO MICROGRAVEDAD MARGARITA ARRIAGA PALACIOS RESIDENTE 3 AÑO MEDICINA DE LA ACTIVIDAD FISICA Y DEL DEPORTE AMBIENTES HIPOBARICOS •Presión ejercida por el aire de la atmósfera sobre la superficie terrestre en un punto dado •Esta presión es debida a las fuerzas de atracción entre las masa de la Tierra y la masa de aire Hipobaria es la disminución de la presión barométrica con respecto al nivel del mar Altitud: Es la distancia vertical entre un punto situado sobre la superficie terrestre y el nivel del mar. Altitud baja, hasta los 1000 m sobre el nivel del mar los individuos sanos no sufren ninguna modificación fisiológica ni en reposo ni en ejercicio Altitud media, entre los 1000 m hasta los 2000 m, donde se experimentan algunos efectos sobre el rendimiento físico Altitud elevada, de los 2000 m hasta los 5500 m, donde se observan modificaciones fisiológicas en reposo o ejercicio Altitud muy elevada, por encima de los 5500 m, con un marcada influencia sobre las funciones fisiológicas. Muscular adaptations at extreme altitude: metabolic implications during exercise. Int J Sports Med 2000 CAMBIOS PRESION 24 Km por encima del nivel del mar A cualquier altura aire tiene: Composición química de la atmosfera uniforme • 78% nitrógeno Mov. Corrientes atmosféricas contrarresta la • 21% oxigeno tendencia de los gases mas pesados a • 0,9% argón permanecer por debajo de los mas ligeros. • 0,03% CO2 • Vapor de H2O La presión disminuye mas o menos a la mitad por cada • Trazas hidrogeno 5.6Km de altura. • Ozono En la atmosfera, el peso cada vez menor de la columna de • Metano aire a medida que aumenta la altitud hace que disminuye la • CO presión atmosférica local. • Helio • Neón • Kriptón • Xenón La menor presión atmosférica Una menor presión de oxigeno Limita difusión pulmonar Limita transporte de oxigeno a los tejidos Reduce liberación O2 a los tejidos (hipoxia) EJERCICIO EN ALTITUD • • • • Las investigaciones coinciden qué las altitudes más óptimas se encuentran entre 2.000 a 2.600 Mt. La alturas en montañas bajas (1.500 a 2.200 mt.) sirven para procesos de recuperación y descanso activo de un deportista, y el mantenimiento de un estado de preparación deportiva de un atleta. En alturas superiores, en montañas de 2.500-3.000 mt., se puede perfeccionar los sistemas aeróbicos-anaeróbicos puede afectar negativamente las cualidades técnicas y tácticas. La influencia del clima montañoso sobre el organismo humano está generado por disminución de la presión atmosférica y de la presión parcial de oxígeno, de cambios bruscos de temperatura y humedad, mayor radiación solar y alta ionización del aire. Tópicos a tener en cuenta durante el ejercicio en condiciones hipóxicas / hipobáricas Respuestas funcionales del organismo a las condiciones de esfuerzos en la altitud. Procesos de adaptación y de aclimatación de los sujetos ante el “stress” de la altura. Diferenciación de los efectos agudos (en aquellos deportistas que llegan a la altura) y crónicos (en aquellos sujetos que viven en la altura, o se mantienen en la altura durante un periodo prolongado). Temperatura • • La temperatura ambiente está afectada por los cambios en la altitud. Normalmente, la temperatura desciende 1 grado C. cada 150 mt. de ascenso. Frías T° a grandes alturas la humedad es baja=deshidratación Aire frio contiene poca agua La presión parcial de agua a 20°C=17mmHg -20°C =1mmHg Cuerpo pierde gran volumen de agua por evaporación respiratoria-aire seco+mayor respiracion+sudor Radiación solar y Altitud • • • • Las ondas cortas y ultravioletas de la radiación solar son absorbidos habitualmente en las capas inferiores de la atmósfera, por la saturación del vapor del agua en el aire. El incremento de la altura disminuye la densidad atmosférica, y disminuye la concentración del vapor de agua. El aumento de la radiación solar se incrementa un 10% cada 1.000 mt. de ascenso. Dentro del aumento fraccional del tipo de ondas, el mayor incremento se produce por aumento de los rayos ultravioletas. RESPUESTAS FISIOLOGICAS A LA ALTITUD Respuestas respiratorias Respuestas metabólicas Respuestas cardiovasculares Respuestas respiratorias • La ventilación pulmonar aumenta en altitud tanto en reposo como esfuerzo • Moléculas O2 en un determinado volumen de aire son menores • Inspirar mas aire para suministrar la misma cantidad de O2 • Entrar mayor volumen de aire > ventilación CO2 en alveolos se reduce Incremento en la eliminación CO2 pH sangre aumenta Alcalosis respiratoria Excretar mas HCO3 Disminuye la pO2 en alveolos y capilares Sat Hemoglobina disminuye (92%) Ascender PO2 arterial 60mmHg PO2 tejidos: 40mmHg Gradiente presión se reduce desde 64 hasta 20 mmHg l l PO2 ARTERIAL NIVEL DEL MAR:104mmHg PO2 tejidos:40mmHg Gradiente presion:64mmHg • La hipoxia y la hiperventilación subsecuente produce el “lavado” de CO2 y reducción de ácido carbónico, lo que afecta la curva de disociación de la Hemoglobina, la que se desplaza a la izquierda. • Dificultad de transferencia de O2 de la Hemoglobina a los tejidos, aunque haya O2 suficiente. VO2 se reduce al crecer la altitud PO2 atmosférica cae 125mmHg VO2 max disminuye ritmo exponencial •Las personas con menos de 50 ml/min/kg no pueden escalar por sobre los 6.000 mt., sin asistencia de Oxígeno supletorio. •Deportistas de > 60 ml/min/kg pueden escalar sin O2. Respuestas cardiovasculares VOLUMEN SANGUINEO • Se reduce • Incremento GR x unidad sangre • Mas O2 a los músculos • HTO mas elevado • Compensar la menor PO2 HIPERTENSION PULMONAR • Tension arterial en las art. pulmonares aumenta • Cambios estructurales en las ART. pulmonares • Vasoconstricción hipoxica GASTO CARDIACO • GC:vs x Fc • Esfuerzo submáximo en primeras horas altitud incrementa la Fc y reduce Vs(menor volumen plasma) • Unos días después músculos extraen mas O2 de la sangre (incrementando dif a-vO2) • Reduce la demanda de una mayor GC • SNS disminución receptores β • A 2.000-2.500 mt. la FC se incrementa de 4-6 lat/min sobre valores basales • A 3.000-4.000 mt. se incrementa 8-10 lat/min Vm • A 2.000-2.500 mt. el volumen minuto se incrementa de 0,3-0,4 lt/min sobre valores basales. • A 3.000-4.000 mt. se incrementa 0,6-0,8 lt/min fc Aumento RVP Respuestas metabólicas • Hipóxicas, el metabolismo anaeróbico aumenta para satisfacer las demandas de energía del cuerpo ya que la oxidación seria limitada • Reducción en la acumulación de acido láctico (esfuerzo máximo) no se sobrecargan sist. Energéticos • Reduce la concentración HCO3, limita al musculo para la acumulación H+ • Producción de energía y acido láctico por vía glicolisis es limitada RENDIMIENTO EN APTITUD ACTIVIDADES DE RESISTENCIA .El transporte de O2 y el sist energía aeróbica son lo mas afectados .VO2 max se reduce .Individuos con mayor capacidad aeróbica pueden realizar esfuerzo con un menor esfuerzo percibido y una menor tension c/v (vo2 max a nivel del mar) ACTIVIDADES ANAEROBICAS DE VELOCIDAD .Energía del ATP-PC y glucolítico .Actividades anaeróbicas de velocidad duran menos de 1 minuto imponen demandas mínimas de O2 y del metabolismo aeróbico ACTIVIDAD AGOTADORA .Ejercicio agotador en altitud produce menor lactato(< act. Enzimática) .Capacidad amortiguación de los músculos aumenta Adaptaciones musculares Adaptaciones sanguíneas Adaptaciones cardiorrespiratoria ACLIMATACION Adaptaciones sanguíneas • • • • • • • Aumento eritrocitos Falta O2 liberación eritropoyetina (24-48 horas) Contenido Hb aumenta Volumen plasma se reduce por desplazamiento de fluidos y perdida de agua respiratoria Aire seco-deshidratación que reduce volumen del plasma Concentra eritrocitos aumentando transporte de O2 Hb a la derecha, disminuye la unión del O2 con la Hb, con una parte facilitada a los tejidos; aunque hay menos gradiente de O2, ello mantiene un buen aporte de O2 a los tejidos. Adaptaciones musculares Reducción masa Reducción generar ATP Aumenta la capilarización arteriolar muscular. Se incrementa el tamaño y el número de mitocondrias, a nivel de células musculares. Aumenta la concentración de enzimas oxidativas en las mismas células. Aumenta el transporte y la absorción de Oxígeno en los tejidos Perdida ejecutar fosforilacion oxidativa Perdida realizar ejercicio aeróbico y anaeróbico Adaptaciones cardiorrespiratoria Incremento ventilación pulmonar en reposo y ejercicio Estimula por menor contenido de O2 del aire inspirado Hiperventilación favorece descarga CO2 y alcalinización sangre Reduce la cantidad HCO3 en sangre y su excreción renal • Mejora el control ventilatorio de la excreción de CO2. • • • • Incremento de la diferencia A-V de O2 y de la captación celular de O2. Efectos: Disminuye la FC, el VS y VM, a valores de nivel del mar, ante esfuerzos sub-máximos. Estos efectos se comienzan a percibir a partir de 10-12 días de permanencia en la altura. Ante esfuerzos máximos, la FC y el VM se reducen, por lo cual hay menor VO2 máx. • • • • Aumenta la presión arterial sistólica. Aumenta la presión sanguínea pulmonar. Se incrementa la vascularidad pulmonar. Efectos: Se incrementa la perfusión tisular. Aumenta la perfusión pulmonar. •Disminuye la secreción de catecolaminas. •Efectos: Disminuye reduce la resistencia vascular periférica. Altura elevada/Baja PO2 Semanas Inmediato Días Cuerpos carotideos Hiperventilación aire fresco alveolos PCO2 sangre arterial Alcalosis respiratoria Afinidad hemoglobina por O2 Mayor carga de oxigeno en pulmones Riñones 2,3-DPG en los eritrocitos Afinidad de la hemoglobina por el O2 Descarga de oxígeno en los tejidos Eritropoyetina Médula ósea Recuento de eritrocitos y hemoglobina Contenido de oxigeno en sangre PROBLEMAS CLINICOS Enfermedad de las alturas (mal de montaña) Falta de adaptación del organismo a la hipoxia de la altitud. 1. Varia con la altitud 2. Velocidad ascenso 3. Susceptibilidad del individuo • Los síntomas varían desde 2.500-3500mt(incidencia 6,5% hombros, mujeres 22,2%) • Menor ventilacion-acumulacion CO2 tejidos Efecto secundario: incapacidad para dormir Respiración Cheyne-Stokes (rápidalenta-poco profunda) Incidencia 24% a los 2,440m 40% a los 4,270m 100% a los 6,300m 6-10horas Edema pulmonar • • • • • • Ascienden rápidamente a altitudes superiores 2,700m Fatiga excesiva Dificultad oxigenación sangre Confusión mental Perdida de conciencia TTO: Suplemento oxigeno Altitud inferior 2 síntomas: disnea en reposo, disminución de la tolerancia al ejercicio, dolor torácico o congestión 2 signos :crépitos, estertores, cianosis , taquipnea o taquicardia Revista colombiana de neumología 2011 Factores riesgo Comportamiento: • Tasa de ascenso, altitud máxima alcanzada, altitud en la que se duerme, la duración en la altitud máxima, ejercicio, aclimatización Ambiente: • temperatura, presión barométrica Intrínsecos: • Historia previa de edema pulmonar inducido por las alturas, infección del tracto respiratorio superior, anormalidades de la circulación cardiopulmonar y predisposición genética . PULMONAR PO2 disminuida • Lesión al endotelio en la pared capilar • Salida de proteínas del plasma. • Alteraciones hemodinámicas • Exceso de líquido del intersticio se evacua por los linfáticos y retorna al sistema venoso • Eleva la presión capilar pulmonar sobrepasa drenaje linfático • Edema Edema cerebral • • • • • Confusión mental Coma Muerte Altitudes superiores 4,300m TTO: O2 suplementario Descender AMBIENTES HIPERBARICOS • Buceo con escafandra autónoma y buceo libre • La presión es mayor que a nivel del mar • Aumenta la presión de los gases en los senos paranasales, tracto respiratorio, gastrointestinal y disueltos en fluidos corporales • Gases respirados bajo estas condiciones deben estar presurizados para igualar la fuerza del agua contra la pared del tórax INMERSION Y PRESION GASES • Volumen y presión inversamente proporcionales (presión aumenta el volumen se reduce) • Aire respirado superficie se comprimirá a la mitad de su volumen si descendemos a 10m • A 30m volumen se ha reducido a 25% de su volumen en la superficie PRESION RELATIVA • La presión que experimenta el cuerpo bajo el agua se incrementa en 1 atmosfera cada 10m PRESION ABSOLUTA • A esa presión se añade la atmosférica para obtener la absoluta a una profundidad determinada • A la inversa aire introducido a una profundidad 10m se expande hasta el doble de su volumen original al llegar a la superficie • Antes superficie pulmones se expanden mucho romper alveolos=hemorragia y colapso pulmonar • Entran burbujas aire al S. circulatorio=embolia Disueltos fluidos corporales RESPUESTAS CARDIOVASCULARES La inmersión en el agua reduce el estrés sobre sist. C/V FC reduce 5/8 latidos/min (inmersión parcial) Inmersión hasta el cuello aplica presión a la parte inferior del cuerpo, minimiza la acumulación de sangre y facilita retorno sanguíneo hacia el corazón Disminución Hb y Hto Reduciendo el esfuerzo del sistema C/V Volumen de plasma tiende incrementar BUCEO A PULMON LIBRE • Fines recreativos y de trabajo • Tiempo de contener la respiración viene determinado por el punto de ruptura en el que el estimulo para respirar se hace demasiado fuerte como para resistirlo. • 1-2 mt por debajo de la superficie puede presurizar estos compartimientos APNEA La apnea se basa en un reflejo que se da cuando se sumerge en agua, conocido como reflejo de inmersión mamífero. Tras la inmersión, el ritmo cardíaco disminuye, se ralentizan las funciones vitales y se consume menos oxígeno. Entre los beneficios de la apnea, podemos citar el autocontrol y relajación mental , mejorar el sistema respiratorio. La apnea libre es una modalidad del buceo en apnea que consiste en realizar una inmersión sin aletas, impulsándose únicamente con una cuerda que se utiliza para descender y ascender. La apnea estática es una modalidad del buceo en apnea que consiste en medir el tiempo que el buceador puede permanecer bajo el agua después de haber inhalado aire. La apnea dinámica es una modalidad del buceo en apnea que consiste en recorrer la máxima distancia bajo el agua. • Hiperventilación no incrementa el contenido de O2 de la sangre • Los niveles de O2 arterial pueden bajar hasta niveles críticos (perder conciencia) antes de que se acumule CO2 que fuerce subir a la superficie para respirar. • Buceador contienen la respiración desciende, la pared del tórax es apretada y el volumen de aire en los pulmones se reduce debido a la creciente presión del agua que rodea al buceador • Al final el volumen pulmonar queda reducido al volumen residual de los pulmones pero no menos • VOLUMEN RESIDUAL: cantidad de aire que queda en los pulmones después de una espiración máxima, es la cantidad que no se puede respirar. • Si el buceador intenta descender a una profundidad mayor los vs de los pulmones y del tracto respiratorio pueden romperse? La tension arterial en los vasos supera la presión de aire • La profundidad limite para el buceo a pulmón libre esta determinada por la relación entre volumen pulmonar total (VPT) y el volumen residual(VR) del buceador. • VPT/VR: 4/1 o 5/1 BUCEO CON ESCAFANDRA • Llevar aire a los pulmones cuando el pecho esta sumergido bajo unos pocos metros de agua requiere que los gases que se están respirando estén presurizados con la misma presión que el agua 1. una o mas botellas de aire comprimido(5,74 y 8,61 N/m2) 2. Válvula reguladora de la primera fase para reducir la presión desde la botella hasta una presión menor que se a respirable (0,40 N/m2) 3. Válvula reguladora de la segunda fase que libera aire al ritmo que se pida a una presión igual a la del agua 4. válvula de respiración en un solo sentido que permite que el aire presurizado sea llevado hacia los pulmones y que sea expulsado hacia el agua al espirar. El aire espirado no vuelve a las botellas esta escafandra autónoma se llama circuito abierto a la demanda. RIESGOS PARA LA SALUD INTOXICACION POR O2 • • • • • • Exposición entre 318 y 1500mmHg CO2 no se combina tan bien con la Hb que esta saturada de O2 Se dificulta la eliminación de CO2 a través de la Hb Estrechez vs cerebrales disminuyendo circulación al SNC Distorsión visual, taquicardias, convulsiones Neumonía ACCIDENTES DESCOMPRESION • • • • • • Alta presión de nitrógeno, fuerza entrada de mas nitrógeno en sangre y tejidos. Si asciende con rapidez el nitrógeno no se libera de los pulmones con rapidez Forma burbujas sist. Circulatorio y en los tejidos Dolor en codos, hombros y rodillas Embolia en sangre TTO: cámara de recompres ion NEUMOTORAX ESPONTANEO • • • • Respirar gas presurizado a una profundidad superior a 1 o 2m por debajo de la superficie puede crear un problema si el gas non es expulsado durante el ascenso Entra gas en el espacio pleural, colapsando el pulmonar Burbujas sangre pulmonar-embolias aéreas, bloquea la circulación hacia los tejidos TTO: boca abierta y exhalando y escapa el aire durante el ascenso ROTURA MEMBRANA TIMPANICA • • • No igualación de la presión del aire en los senos y oído medio durante el ascenso y el descenso puede romper los pequeños vasos y membranas de estas cavidades. A la presión del oído medio se iguala por la trompa de Eustaquio. Incapacidad crea una fuerza residual contra la MT. (ruptura) NARCOSIS NITROGENO • Presión superior a 4 atmósferas absolutas (ATA), equivalentes a inmersiones a 30 mt Narcosis de los gases inertes y síndrome neurológico de alta presión. Medicina subacuática 2010 la teoría de Meyer-Overton, que relaciona el poder narcótico de los gases inertes con su capacidad de solubilidad en los lípidos la teoría del peso molecular, no demostrada, según la cual a mayor peso molecular mayor poder narcótico debido a que el aumento de densidad de los gases provocaría retención tisular de CO2 e hipoxia histotóxica. la teoría del volumen crítico, que causaría expansiones neuronales tras absorber gases inertes la teoría bioquímica, alteraciones en la liberación de neurotransmisores, del O2 mitocondrial y de la bomba de sodio, produciendo depresión del sistema nervioso central (SNC) la teoría física, según la cual los gases inertes actuarían en las zonas hidrofóbicas de las células y sus enzimas la teoría de los hidratos, que estos cuadros se deben a estructuras complejas entre las moléculas de agua y los gases inertes la denominada teoría neurofisiológica, que explicaría la narcosis como una alteración de la conducción axonal y las transmisiones sinápticas MEDICINA HIPERBARICA • Oxigenoterapia Hiperbárica (OHB) • Uso médico del oxígeno a presiones por encima de la presión atmosférica, concretamente por encima de 1,4 ATA (Atmósferas Absolutas). • Incremento de la presión parcial del oxígeno en los tejidos. INDICACIONES • Aeroembolismo o embolia gaseosa • Intoxicación por monóxido de carbono • Infección de pared, y otras isquemias agudas traumáticas • Enfermedad descompresiva • pie diabético con problemas de cicatrización • Infecciones necrotizantes de tejidos blandos (fascitis necrotizante) Efectos • Hiperoxia • Vasoconstricción • Disminución Ac, láctico piruvico y amonio • Disminución formación de radícale libres • Mantiene niveles de ATP • Disminuye inflamación y edema • Aumenta fibroblastos/osteoclastos • Mayor síntesis de colágeno • Mayor tejido granulación • Mayor mineralización ósea • Favorece neovascularización y cicatrización • Estimula R/ autoinmune Lesiones deportivas • 1. fase inflamatoria • 2. Fase proliferativa • 3. Fase reconstructiva (oxigenodependiente) Zonas de pobre perfusión • Unión musculotendinosa • Músculos • huesos Lesión muscular • Menor [O2] en área lesionada • Por afección vasos , efecto inflamación y alteración permeabilidad vascular • Disminuye inflamación, dolor, tamaño de la lesión • Acelera desaparición de hematomas • Acelera recuperación fuerza muscular Lesión ligamentaria • Mayor grado movilidad • Máxima flexión mayor fuerza de tension de carga Contraindicación • • • • • • Neumotórax Bronconeumopatias obstructivas Estados febriles Ant. Episodios convulsivos Arritmias Embarazo MICROGRAVEDAD • • La gravedad de la tierra produce una fuerza estándar de aceleración de 1G Gravedad reducida, fuerza de gravedad inferior a la existente en la superficie de la tierra (o gravedad) ALTERACIONES FISIOLOGICAS A LA MICROGRAVEDAD • • • • Peso del cuerpo que refleja la fuerza de atracción de la gravedad sobre el mismo , se reduce cuando el objeto se aleja de la superficie de la tierra Distancia 12,872Km el peso corporal es del 25% de su valor sobre la tierra Distancia 337,890Km el cuerpo no pesa. Huesos sostienen peso y músculos mantienen la postura. Están descargados Deterior y disminución capacidad de funcionamiento MUSCULOS HUESOS FUNCION C/V PESO Y COMPOSICION CORPORAL MUSCULO • Atrofia muscular • Disminución síntesis de proteínas (35% primeras horas y 50% primeros días) • Inmovilización músculos experimentan poca o ninguna activación • Microgravedad los músculos son activados pero se cargan con una intensidad menor por perdida de los efectos de la gravedad HUESOS • • • La mayor parte de los grandes huesos del cuerpo dependen de la carga diaria de las fuerzas gravitatorias Reabsorción ósea Perdida mineral óseo 4% FUNCION CARDIOVASCULAR • • • • • • • Reducción volumen del plasma Menor presión hidrostática Aumento pasajero del GC y TA Riñones excretan volumen excedente Diuresis mayor controlo, sobre el volumen sanguíneo Hipotensión postural- desmayos (1G) Volumen insuficiente para satisfacer necesidades circulatorias PESO Y COMPOSICION CORPORAL • • • 12 DIAS: 50% DE DISMINUCION PESO PERDIDA DE GRASAS Y PROTEINAS Disminución fuerza Hipotensión postural Incremento temporal del volumen del plasma Mayor sensibilidad de receptores arteriales(TA, VO2 max)