Analisi degli effetti dello sforzo fisico ad alta quota sulla circolazione cardiovascolare

The cardiovascular system's main function is to oxygenate tissues and organs throughout the body by removing carbon dioxide and other waste substances while maintaining a constant hemodynamic balance. This balance and functionality must persist even under extreme physiological and environmental conditions, such as during physical exertion at high altitude, where numerous factors can influence and alter these processes. The purpose of the present thesis is to study the effects of physical exertion at high altitude on the cardiovascular system. The first part of the paper examines the characteristics of the cardiovascular system at rest and under exertion, focusing on parameters such as heart rate and cardiac output, blood pressure, flow velocity, and flow rate. Then, the analysis focuses on the effects that altitude has on the body, having regard, in particular, to the functions and parameters of the circulatory system that can be altered by phenomena such as hypobaric hypoxia, low temperatures, and reduced atmospheric pressure. The central part of the thesis concerns the fluid dynamic analysis of cardiovascular flow, combining conditions of physical exertion with high altitude. This section therefore investigates the hemodynamic engineering parameters involved, such as blood flow motion, Reynolds number, shear stress, pressures in the various districts of the system, and flow velocity. Finally, the concluding chapters discuss the various pathologies that can result from exposure to these conditions and the preventive measures that can be taken. The thesis concludes with a reflection on the importance of fluid dynamics analysis in understanding the responses and adaptations that the cardiovascular system adopts under certain conditions.

Il sistema cardiovascolare ha la principale funzione di ossigenare i tessuti e gli organi in tutto il corpo rimuovendo l’anidride carbonica e altre sostanze di scarto mantenendo costante l’equilibrio emodinamico. Tale equilibrio e la funzionalità devono persistere anche in condizioni fisiologiche e ambientali estreme, come per esempio durante lo sforzo fisico ad alta quota dove sono numerosi gli aspetti che possono influenzare e alterare queste funzioni. Questa tesi ha come scopo quello di studiare gli effetti che lo sforzo fisico ad alta quota ha sul sistema cardiovascolare. Nella prima parte dell’elaborato vengono approfondite prima le caratteristiche del sistema cardiovascolare a riposo e poi quelle sotto sforzo, in particolare parametri come la frequenza e la gittata cardiaca, la pressione arteriosa, la velocità del flusso e la portata. In seguito, sono trattati gli effetti che l’altitudine esercita sull’organismo, con particolare riguardo alle funzionalità e ai parametri dell’apparato circolatorio che possono essere alterati da fenomeni di ipossia ipobarica, basse temperature e ridotta pressione atmosferica. La parte centrale della tesi riguarda l’analisi fluidodinamica del flusso cardiovascolare, unendo le condizioni di sforzo fisico con l’alta quota. In questa sezione si svolge dunque un’indagine dei parametri ingegneristici emodinamici coinvolti, come il moto del flusso sanguigno, il numero di Reynolds, lo shear stress, le pressioni nei vari distretti dell’apparato e la velocità del flusso. Infine, nei capitoli conclusivi vengono esposte le diverse patologie che possono derivare dall’esposizione a queste condizioni e le misure preventive che si possono adottare. L’elaborato si conclude con una riflessione sull’importanza dell’analisi fluidodinamica per comprendere le risposte e gli adattamenti che il sistema cardiovascolare adotta in determinate condizioni.