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PERCHE’ L’ETILOMETRO A FIATO NON E’ AFFIDABILE

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Messaggio  Luca Ricci il Sab Gen 05, 2013 12:07 am

PERCHE’ L’ETILOMETRO A FIATO NON E’ AFFIDABILE
Un’attenta lettura della bibliografia scientifica riguardante la fisiologia polmonare e la sua applicazione agli etilometri a fiato dimostra che tale strumentazione è fallace e condanna senza possibilità di difesa una grande percentuale di guidatori incolpevoli. Una legge che, malgrado le prove scientifiche inoppugnabili che sono a disposizione di tutti, continuasse a utilizzare tale strumentazione inefficace e ingannevole, sarebbe profondamente incostituzionale.
Il presente rapporto riporta una sintesi delle ricerche e dei risultati ormai assodati svolti e pubblicati dai maggiori esperti della fisiologia polmonare e tossicologi forensi. Una bibliografia completa e i testi originali sono a disposizione di chiunque voglia analizzarli.
A seguito di questa ricerca, risulta indubbio che la valutazione delle condizioni d’incapacità alla guida a causa dell’ingestione di alcol, DEBBA essere svolta con una strumentazione differente, veramente oggettiva e affidabile.
Indice
1. La pseudo-scienza della determinazione dell’etanolo a scopi legali
2. Un cambiamento nel paradigma del test alcolico ottenuto attraverso il fiato
3. Alcol residuo nella bocca e rivelatore di pendenza (slope detector)
4. Il processo “Stato contro Burling”
5. Sentenza del Giudice di Pace di Ancona, Dott. Lorena Volpone.
1. La pseudo-scienza della determinazione dell’etanolo a scopi legali
Prof. Walter J. Frajola
Professore emerito
Dipartimento di Medicina, Chimica Fisiologica e Patologia
Università dello Stato dell’Ohio (USA)
(quest’articolo è un estratto dal lavoro originale del Prof. Frajola, ma riporta letteralmente le sue più importanti considerazioni. Sono state escluse essenzialmente solo alcune parti concernenti la storia dell’etilometro e casi legali americani, N.d.T.)
1.1 Introduzione
Più di venti anni fa, nel 1986, E.J. Imwinkereid, professore di Legge all’Università della California di
Berkely (1) in un articolo sui rapporti tra scienza e legge faceva la seguente osservazione:
“Avvocati, giudici, e giurie sono alle prese con i meriti scientifici di teorie e di tecniche che trovano strane e confuse. Oggi, la scienza è spesso distorta e il sistema legale ne soffre”.
Questo è vero ancora oggi (15 ottobre, 2007), poiché la scienza coinvolta nel perseguire i conducenti di auto, sospettati di guidare sotto l’influenza dell’alcol (DUI), è gravemente distorta.
Questa mia “review” vuole identificare alcune delle più colpevoli alterazioni scientifiche e le maggiori difficoltà legali connesse all’odierno approccio al problema dei guidatori ubriachi. Negli Stati Uniti, l’arrivo dell’automobile alla fine dell’era proibizionistica aumentò talmente gli incidenti mortali che un serio controllo dei guidatori in stato d’ebbrezza divenne necessario. Mason e
Dubowsky (2) hanno presentato una sintesi molto interessante degli eventi che hanno portato il governo federale a intervenire e decidere che qualsiasi soggetto avente una concentrazione alcolica nel sangue (BAC) sufficientemente alta, fosse considerato colpevole di guida sotto l’influenza dell’alcol.
La determinazione della BAC si basa sulla misura della concentrazione di un elemento chimico, l’alcol (dove come alcol s’intende più esattamente l’etanolo), nel sangue del guidatore al momento in cui viene sospettato di essere intossicato. Prima di entrare nei problemi analitici è necessario riconoscere le difficoltà che nascono dall’aleatoria definizione di due fondamentali termini: sangue e intossicazione da alcol. La legge non definisce cosa sia esattamente il sangue. Il sangue, però, può essere arterioso (quello che proviene dai condotti, o arterie, che partono dal cuore e raggiungono tutte le parti del corpo) o venoso (quello dei condotti, o vene, che portano il sangue al cuore provenendo da ogni parte del corpo) o capillare (quello dei più piccoli canali, o vasi, che connettono i condotti venosi e arteriosi). La concentrazione di alcol misurata nello stesso istante nelle arterie o nelle vene o nei capillari può variare in modo significativo.
Il sangue arterioso ha una concentrazione più alta dato che esso non è ancora stato distribuito attraverso il corpo. Il prelievo di campioni di sangue arterioso è però più difficile e pericoloso rispetto a quello del sangue venoso o capillare e non viene quasi mai eseguito nei controlli.
Ovviamente, oltre al contenuto diverso di alcol nelle arterie, vene o capillari, si devono aggiungere le variabili pre-analitiche dovute ai differenti luoghi in cui si prelevano i campioni e le procedure stesse di prelevamento. Le procedure standard ospedaliere normalmente iniziano con il prelievo del sangue venoso. Quelle forensi per la determinazione dell’etanolo fanno lo stesso, ma il
problema nasce a causa della lunga attesa che trascorre prima che il campione venga analizzato.
Per molte analisi cliniche, il sangue è prelevato senza aggiungere anti-coagulanti. Una volta coagulato, è necessario quindi centrifugarlo per ottenere il siero. I risultati dei test dovrebbero indicare esattamente che si riferiscono alla concentrazione nel siero e non nel sangue. Per molti scopi (glucosio, colesterolo, urea, ecc.), la differenza tra concentrazione nel sangue o nel siero è minima. Ciò non è invece vero per l’alcol. La concentrazione di alcol nel siero può essere fino a 20% più alta di quella nel sangue. La concentrazione nel siero (SAC) sarà sempre più alta della BAC in quanto l’alcol non penetra rapidamente nelle membrane dei globuli rossi. Poiché queste sono rimosse dalla centrifugazione del sangue coagulato, il volume (o spazio) occupato dai globuli rossi sarà riempito dal fluido che contiene l’alcol. Ne deriva una non accurata e più elevata BAC. Molti laboratori dicono apertamente di non fare differenza tra siero e sangue. Sfortunatamente, diversi direttori di laboratorio non riconoscono l’inadeguatezza di questa procedura.
La Corte della Pennsylvania (3) dovette emettere una speciale ordinanza per proibire ad un direttore di laboratorio di presentare i risultati derivanti dall’analisi della percentuale alcolica nel siero al posto di quella dell’alcol. Una chiara evidenza di questa distorsione è che molti laboratori hanno usato un fattore di conversione tra 1.09 e 1.35 per convertire il valore ottenuto dal siero
in quello presunto del sangue. L’uso di questo fattore (presumibilmente derivato dalla media di una serie di test) porta a un errore post-analitico variabile, poiché il risultato analitico originale è stato convertito in un valore la cui accuratezza non è nota. La differenza tra la BAC e la SAC diventa più importante quando il problema arriva alla Corte e i giudici devono decidere quale sia il valore corretto. Frajola (4) riferisce di due esempi molto indicativi di pseudo scienza presentati ad una giuria.
Un’altra grande distorsione nella determinazione forense dall’alcol nasce allorché una concentrazione numerica (la misura di un elemento chimico nel sangue) è connessa agli effetti che l’elemento chimico può causare nell’individuo. Ogni persona, indipendentemente dall’età, sesso, esperienza di guida, acuta o cronica abitudine all’alcol, individualità biochimica, ecc., è valutato come guidatore inaffidabile sulla base del solo contenuto alcolico del sangue. Il fenomeno dell’adattamento cronico all’alcol fu dimostrato già nel 1919 da Mellanby (5). Egli notò che negli episodi di ingestione di alcol erano riconoscibili tre fasi: assorbimento, picco o plateau ed eliminazione. Un grafico della BAC in funzione del tempo è mostrata in Fig.1, dove si rileva che lo
stesso valore della BAC capita due volte, una durante la fase di assorbimento e una in fase di eliminazione. Gli effetti dell’alcol sono ben più pericolosi nella prima fase che durante la seconda, sebbene la BAC sia la stessa.
Figura 1. L’effetto Mellanby



E’ importante capire bene il significato della definizione: conducente inadatto alla guida a causa dell’alcol. La BAC non è una misura della effettiva capacità del guidatore. E.P.M. Widmark (Cool, lo scienziato internazionalmente riconosciuto come uno dei massimi esperti nelle ricerche sull’alcol, descrisse molto bene i risultati dei suoi studi sulle variazioni individuali della tolleranza all’alcol.
Nel 1932 egli scrisse: “E’ ben noto che persone differenti sono influenzate in modi diversi dalla stessa concentrazione alcolica. Per questa ragione è molto questionabile assumere che la BAC venga considerata una valida misura dell’intossicazione”. Le tabelle che collegano gradi diversi di intossicazione (con i relativi sintomi) alla BAC, sono probabilmente corrette per ogni singola
persona, ma non possono essere applicate a chiunque.
In generale, gli statuti richiedono che il guidatore debba avere un normale controllo del suo veicolo e non esibisca segni di essere sotto l’influenza dell’alcol. Le osservazioni delle F.d.O., relative alla guida insicura, devono includere la velocità, l’essersi fermato oppure no al semaforo rosso, l’aver dondolato lungo la linea centrale della strada, o qualsiasi altra minore infrazione delle regole dello Stato o locali. Dopo che il guidatore è stato fermato, il rappresentante delle F.d.O. eseguirà quelle che sono riconosciute come prove di sobrietà, quali il camminare lungo una linea retta, stare su una gamba sola, toccarsi il naso con un dito. Durante l’esecuzione del test il
rappresentante delle F.d.O. deve osservare attentamente ogni passo falso o esecuzione lacunosa.
Il guidatore viene fermato solo sulla base di una certa percentuale di errori compiuti. (Solo dopo che i segni di ebbrezza siano risultati ben chiari, le F.d.O. passeranno ad analisi specifiche, N.d.T.)
La battaglia contro la sicurezza sulla strada va combattuta in modo giusto. L’ignoranza dei seri effetti causati dall’alcol alle funzioni del guidatore portano a guidatori ubriachi e pericolosi per sé e per gli altri. L’intolleranza all’alcol comporta risultati di vario livello nell’inadeguatezza alla guida.
L’indifferenza verso gli altri e i crescenti costi in termine di danaro e di vite umane causati dai guidatori ubriachi è sicuramente un grave problema. Tuttavia, questo problema deve essere completamente rivisto in quanto la falsa scienza è stata ed è troppo spesso usata per ottenere non la giustizia, ma solo il risultato desiderato.
Bibliografia
1. Edward J. Imwinkelreid, "Science Takes the Stand: The Growing Misuse of Expert Testimony"
The Sciences, Nov./Dec. 1986, pp.20-25.
2. M. F. and K. M. Dubowski, "Breath-Alcohol Analysis: Uses, Methods, and Some Forensic
Problems---Review and Opinion" J. Forensic Sciences, 21, 9-41( 1976).
3. Commonwealth v. Bartolacci, 598 A 2d 287 Pennsylvania Super. (1991.)
4. Walter J. Frajola, "Blood Alcohol Testing in the Clinical Laboratory: Problems and Suggested
Remedies" Clin. Chem. 39/3, 373-379 (1993).
5. E. Mellanby, "Alcohol: Its Absorption into and Disappearance from the Blood Under Different
Conditions" Medical Research Committee, Special Report Series. No. 31 (1919).
6. K. B. Hammond, B.H. Rumack, and D.O. Rodgerson, "Blood Alcohol--A Report of Unusually High
Levels in a Living Patient" J.A.M.A. 226 (1), 63-64 (1973).
7. K. Dubowski, "Stages of Acute Alcoholic Influence/Intoxication".
8. Roger J. Williams, "Biochemical Individuality" John Wiley & Sons, Inc. Hoboken, N.J. (1956).
9. W. J. Frajola, E. Meyer-Arendt, and J. Waltz, "Serum Enzymes and Biochemical Individuality"
Fed. Proc. 19, No. 1, PT. 1 (1960).
1.2 Il fattore di conversione tra alcol nel fiato e alcol nel sangue
Tra le molte aree di pseudo scienza (o meglio di scienza “spazzatura”) relative alla determinazione dell’alcol nell’ambito forense, i problemi associati alla relazione sangue/fiato sono numerosi e sostanziali. Nel 1974 Mason e Dubowski (1) presentarono un eccellente “review” sui problemi dei test chimici relativi all’alcol. Molti di questi sono ancora esistenti al giorno d’oggi.
Uno dei maggiori problemi, sollevato già nel 1974, era legato alle difficoltà enormi che sorgevano nel cercare di rispondere alla richiesta legale che pretendeva la determinazione della concentrazione di alcol nel sangue di un guidatore. Infatti, utilizzando altri campioni (più facilmente ottenibili, N.d.T.) che non fossero sangue, i risultati analitici dovevano per forza essere
convertiti in concentrazione alcolica nel sangue (BAC). Scegliendo il fiato come campione analitico (BrAC), per ottenere la BAC era necessario capire come le due misurazioni fossero tra loro in relazione. Harger (2) decise di risolvere il problema applicando la legge di Henry.
Essa è una ben nota legge esistente tra soluti e solventi. Quando viene applicata all’alcol e a soluzioni acquose (a temperatura costante e dopo aver raggiunto l’equilibrio tra la pressione di vapore che entra ed esce dall’acqua), la legge di Henry indica che il rapporto tra la concentrazione di alcol nell’acqua e quella nell’aria al di sopra dell’acqua (il cosiddetto “fattore di conversione”) è
una costante (il sistema deve però essere chiuso. La legge non si applica se vi sono alterazioni derivanti dall’ambiente circostante, N.d.T.). Gli esperimenti di Harger, eseguiti con alcol e acqua a una temperatura di 34°C, trovarono un rapporto pari a 2100/1 (ossia, per una parte di alcol presente nel vapore ve ne sono 2100 nel liquido, N.d.T.). L’applicazione della legge di Henry all’alcol
disciolto nel sangue (che prendeva il ruolo dell’acqua) venne facilmente accettata, basandosi sul fatto, allora assodato, che il sangue presente nei capillari degli alveoli polmonari permettesse all’alcol, se presente nel sangue, di transitare nell’aria degli stessi alveoli.
Un prima grossa incertezza sul valore ricavato per la BAC, accettando questa ipotesi, risiede sul fatto che una misura sperimentale viene moltiplicata per un numero che è senza dubbio legato al soggetto fisico di cui si dovrebbe in realtà analizzare il sangue. Harger et al (3,4) fecero numerosi studi per stimare i rapporti dell’alcol tra aria e acqua, urina e sangue. Questi indicarono una
grande variabilità dei risultati. Sebbene la determinazione sperimentale diretta dell’effettivo rapporto alveolare BAC/BrAC non è possibile, numerosi studi mostrano le significanti variazioni e discordanze legate al fattore di conversione dell’aria del “polmone profondo”, ossia del campione ottenuto dopo la usuale procedura durante la quale l’ufficiale ordina al guidatore di soffiare (a
lungo e con forza) (come vedremo questa ipotesi è essa stessa errata, N.d.T.). Frajola (5) riportò 10 serie sperimentali eseguite dal 1941 al 1974, in cui trovò che i singoli fattori di conversione andavano da un minimo di 1004/1 fino a un massimo di 7289/1, mentre le rispettive medie erano comprese tra 1307/1 e 3478/1. Mason e Dubowski (6) effettuarono studi di correlazione tra questi risultati, dove quelli ottenuti utilizzando il valore prefissato di 2100/1 furono confrontati con i veri test effettuati sul sangue. I loro risultati mostrarono che solo il 38% dei casi ottenuti con l’etilometro a fiato restavano all’interno di un +/- 15% rispetto al valore effettivo. Jones (7), nel 1976, riportò che il fattore di conversione non solo variava da individuo a individuo, ma anche nello stesso individuo da momento a momento. In particolare, esso rimaneva al di sotto del valore di 2100/1 durante la fase di assorbimento dell’alcol e lo superava durante la fase di eliminazione.
Quando Harte (Cool introdusse nel 1971 l’etilometro che misurava l’alcol nel fiato attraverso la spettroscopia infrarossa, impose il valore di 2100/1 e dichiarò che la conversione della BrAC alla BAC era basata sul principio stabilito che l’alcol obbediva alla legge di Henry. Tuttavia, un’attenta analisi del cosiddetto “principio stabilito”, rivela che molte delle condizioni necessarie
all’applicazione della legge di Henry non sono assolutamente rispettate.
Oltre a quelle già descritte precedentemente un’altra incertezza deriva dalla costanza della temperatura richiesta dalla legge di Henry. Come già indicato, il valore di 2100/1 fu determinato da un esperimento eseguito con alcol e acqua ad una temperatura costante di 34°C. Ma l’alcol differisce molto dall’acqua. La temperatura del sangue negli alveoli varia secondo Mason e Dubowski (6) da 35.8°C a 37.2°C. Questo intervallo può ancora dilatarsi a seguito di ipertermia o
ipotermia dovuta a febbre, infezioni, esercizio fisico, uso di medicine, ecc.
Un’ulteriore incertezza nasce dalla presunzione che il soggetto a cui è stato esaminato il fiato sia in fase di post-assorbimento dell’alcol. Sebbene siano richiesti almeno 15 minuti di intervallo tra il fermo del soggetto indagato e il test, al fine di permettere l’eliminazione completa dei residui di alcol nella bocca, la vera fase dell’assorbimento rimane molto incerta (come anche l’effettivo
smaltimento di qualsiasi traccia alcolica residua, N.d.T.). Un diagramma della concentrazione di alcol in funzione del tempo mostra un rapido innalzamento della BAC (fase di assorbimento), un picco o leggero “plateau”, seguito, infine, dalla fase di eliminazione (che porterà molto lentamente allo zero). Dato che l’alcol nel fiato dovrebbe provenire dall’alcol presente nelle arterie polmonari che viene trasmesso agli alveoli, si presume che esso sia rappresentativo della percentuale esistente nel sangue arterioso. Quando però il test si esegue direttamente sul sangue, quest’ultimo è giocoforza quello venoso. Vi è una grande differenza tra la BAC arteriosa e quella venosa durante la fase di assorbimento (6). Solo quando l’alcol è stato completamente assorbito e distribuito nel corpo, la BrAC e la BAC “potrebbero” essere equivalenti. Il fermato, a cui fosse analizzato il sangue venoso poco dopo l’ultima ingestione di alcol, avrebbe una valore della BAC più basso di quello derivante dalla BrAC.
Tuttavia, L’incertezza più grande e più importante deriva dalle recenti nuove conoscenze della fisiologia polmonare e delle sue applicazioni al test del fiato, ottenute attraverso gli studi di Michael Hlastala (9). Le sue fondamentali ricerche mostrano che il processo di scambio dell’alcol non avviene solo negli alveoli, ma anzi continua ed è preponderante durante il passaggio nelle vie aeree. Da cui la conseguente enorme variabilità della BrAC. Prima di approfondire questi studi, è interessante, però, tornare ai concetti degli anni ’70.
Nel 1972 venne formato un comitato “ad hoc” per discutere sul fattore di conversione. Composto da dodici esperti, aveva Borkenstein (10) come presidente e si riunì nella Scuola di Legge dell’Università dell’Indiana per fare il punto dei problemi legati ai test del fiato e agli strumenti utilizzati. Essi conclusero che le informazioni a loro disposizione indicavano che 2,1 litri di aria alveolare espirata contenessero la stessa quantità di alcol di un millilitro di sangue (2100/1).
Quattro dei dodici membri del comitato avevano però un interesse speciale nell’accettare un fattore di conversione unificato per tutti gli strumenti. Harger, Borkenstein, Forrster e Goldberg erano tutti associati direttamente a un ben definito strumento per il test. Dubowski, anch’egli membro, più tardi (6) ritrattò parzialmente e scrisse che, sebbene i laboratori riportassero valori
che andavano quantomeno da 1900/1 a 2400/1, il valore di 2001/1 era stato riconfermato, attraverso una vera imposizione non scientificamente convalidata. Mason e Dumbowski (4), nel loro riepilogo dei test sull’alcol, scrissero: “Vari fattori causano le discrepanze verificate confrontando le analisi quasi simultanee effettuate sul sangue venoso e sul fiato dello stesso soggetto. Dato che le cause di queste discrepanze non possono essere adeguatamente controllate
durante l’applicazione pratica della legge (il test eseguito sulla strada, N.d.T.), noi suggeriamo che gli strumenti atti a calcolare la BAC attraverso la misurazione della BrAC siano abbandonati. Noi raccomandiamo che qualora si voglia continuare ad eseguire l’analisi del fiato, per ragioni legali applicative, l’interpretazione del risultato si riferisca solo al valore della quantità di alcol per unità di volume di aria alveolare”. Questa fu la prima chiara richiesta di separare completamente la BrAC dalla BAC.
Due anni dopo, però, Mason e Dumbwoski (6) scrissero: “In una precedente comunicazione dedicata alle imprevedibili difficoltà incontrate nella conversione della concentrazione alcolica del test sul fiato in concentrazione di alcol nel sangue, una nostra conclusione diceva che nella pratica legale quando si usa un test del fiato per l’alcol, la quantità rivelata non può essere usata per calcolare la simultanea concentrazione nel sangue senza eseguire assunzioni la cui validità è molto incerta. Discussioni informali con altri scienziati di lunga esperienza degli aspetti forensi, amministrativi e tecnici del test a fiato non hanno portato a ulteriori discrepanze”.
Come conseguenza di questa dichiarazione “ambigua”, la maggior parte degli Stati cambiarono le loro regole e considerarono un crimine il guidare con certe concentrazioni di alcol nel fiato (avevano praticamente nascosto la polvere sotto il tappeto. Dato che il fattore di conversione poneva troppi problemi, avevano pensato di considerare direttamente la quantità di alcol nel fiato, che di per sé non inficia la capacità di guida. E dimenticarono completamente tutte le condizioni che potevano alterare proprio questa determinazione, N.d.T.). Questa decisione è una perfetta dimostrazione di come il sistema legale sottometta la scienza. Dov’erano finite le incertezze legate al fiato? I nuovi strumenti misuravano la temperatura corporea? Avevano in qualche modo trovato la strada per stabilire la reale fase di assorbimento? Vi era qualche dispositivo che determinasse il fattore di conversione degli individui sottoposti al test (dato che implicitamente la BAC era il vero parametro decisionale anche se non compariva ufficialmente, N.d.T.)? O si continuava implicitamente ad usare il vecchio valore di 2100/1? No. Molto semplicemente essi ritrattarono le loro precedenti conclusioni e giudicarono i vantaggi derivanti da una incorretta ma semplice applicazione del test più che sufficienti a nascondere i veri problemi scientifici.
Prima di chiudere questa trattazione sul fattore di conversione, è fondamentale richiamare il lavoro di Hlastala (*). Egli ha pubblicato importantissimi risultati sulla fisiologia polmonare durante gli ultimi 30 anni. La sua “review” invitata (9) sul test del fiato, richiestagli nel 1998 dal Journal of Applied Physiology, riassume i suoi studi come segue: “L’eliminazione dell’alcol dai polmoni avviene per diffusione dalla circolazione bronchiale attraverso le muscose delle vie aeree. L’aria che raggiunge gli alveoli è in equilibrio, perciò nessuna percentuale di alcol può essere assorbita o rilasciata attraverso di loro. Durante l’inalazione, l’alcol presente nel fiato viene assorbito dalle
mucose ed è parzialmente rimpiazzato dall’alcol proveniente dalla circolazione bronchiale. Nella fase di esalazione, parte dell’alcol viene rilasciato nuovamente dalla superficie delle vie aeree.
Se ne conclude che tutto l’alcol esalato dalla bocca proviene dalla superficie delle vie aeree, senza alcun contributo da parte della circolazione polmonare negli alveoli. Il fatto che l’alcol provenga dalle vie aeree spiega perfettamente perché la BrAC sia fortemente alterata dalla tipologia del soffio e dà ragione della grande variabilità riscontrata nei risultati dei test sul fiato”.
E’ giunto finalmente il momento di abbandonare le teorie formulate dal 1930 al 1980, dimostratesi ormai obsolete ed errate. Si cominci veramente a svolgere nuove e dettagliate ricerche sui test del fiato per aumentare effettivamente la loro accuratezza.
(*) Il più recente articolo del Prof. Hlastala è integralmente riportato nel seguito.
Bibliografia
1. M. F. Mason and K.M. Dubowski, "Alcohol, Traffic, and Chemical Testing in the United States: A
Resume and Some Remaining Problems" Clin. Chem. 20/2, 126-140 (1974).
2. R. N. Harger, "Alcohol/Water Partition Ratio" Science News, 73, 1892, (1931).
3. R. N. Harger, E. B. Lamb, and R. R. Hulpieu, "A Rapid Chemical Test for Intoxication Employing
breath" J.A.M.A. 110, 779-785, (1938).
4. R. N. Harger, E. B. Raney, E. G. Bridwell, and M.F. Kitchel, "The Partition Ratio of Alcohol
between Air and Water, Urine and Blood; Estimation and Identification of Alcohol in these Liquids
from Analysis of Air Equilibrated with Them" J. Biol. Chem. 183, 197-213 (1950).
5. W. J. Frajola, "Defending Drinking Drivers" p. 43 Coral Press, Columbus, OH (1980).
6. M. F. Mason and K. M. Dubowski, "Breath-Alcohol Analysis: Uses, Methods, and Some
Remaining Problems" J. Forensic Science, 21, 9-41 (1976).
7. A. W. Jones, "Variability of the Blood:Breath Ratio in vivo"J. Studies Alcohol, 39,1931-1939
(1978).
8. R. A. Harte, "An Instrument for the Determination of Ethanol in Breath in Law-Enforcement
Practice" J. of Forensic Sciences, 16 (4), 493-510 (1971).
9. M. P. Hlastala, "The Alcohol Breath Test: A Review"J. of Appl. Physiol. 84, 401-408 (1998).
10. R. F. Borkenstein et al "Proceedings of the ad hoc Committee on Alcohol Blood/Breath Ratio"
Indiana Univ. Law School, Indianapolis, IN, January 1972.
1.3 L’effetto “campanile”
Nel periodo dal 1930 al 1970, gli scienziati interessati nel metabolismo dell’alcol misurarono le concentrazioni BAC e BrAC a vari intervalli di tempo dopo la consumazione dell’alcol. La presentazione grafica di questi risultati, riportando le concentrazioni in funzione del tempo, mostrarono chiaramente le varie fasi, quali l’assorbimento, il picco o plateau e l’eliminazione. E’
però importante notare che gli intervalli di tempo delle varie fasi possono variare da pochi minuti (5-10) fino a molti minuti (20-30). Normalmente si considera che le varie fasi possano essere descritte da aumenti o discese lineari.
Il commento “ironico” che segue è stato estratto da un articolo apparso su Science (1), una delle più autorevoli riviste scientifiche mondiali: “Un’ accurata statistica applicata ai bikini mostra che ciò che si riesce a vedere è molto interessante, ma ciò che viene nascosto è veramente fondamentale”. Nelle misurazioni relative all’alcol ciò che si “nasconde” sono le variazioni delle
concentrazioni alcoliche durante gli intervalli temporali in cui l’andamento è invece considerato lineare. Si verifica spesso quello che viene chiamato “steeple effect” (effetto campanile, N.d.T.). Esso consiste in rapide fluttuazioni, picchi improvvisi, zig-zag irregolari, sia nell’andamento della BAC che della BrAC.
Il termine “campanile” deriva proprio dal fatto che ciò che viene considerato normalmente una linea, congiungente due punti, è invece rappresentata da una serie continua di picchi e valli, come una serie di continui campanili. Questo fu dimostrato per la prima volta da Leithoff (2) che nel 1964 modificò un analizzatore in modo da ottenere una lettura continua dell’alcol nel sangue.
Quando un concetto nuovo viene presentato alla comunità scientifica, i colleghi chiedono: “Quali sono le prove? Vi sono dati contrari? La comunità scientifica ha accettato la nuova visione?”. In questo caso, molti scienziati hanno confermato e convalidato i risultati di Leithoff sulle fluttuazioni a breve intervallo della concentrazione alcolica sia nel sangue che nel fiato. La lista include: Ditt e
Forest, 1964 (4), Shumate et al., 1967 (5), Terfloth e Wuermuling, 1967 (6), Naefe, 1971 (7),
Schmutte, 1972 (Cool, Wehner, 1972 (9), Teige et al., 1974 (10), Santamaria, 1979 (11), Dubowski,
1985 (12), Jensen e Burr, 1992 (13) e Jones et al., 1990 (14).
Oltre a quelli citati, almeno altri due scienziati hanno riportato variazioni rapide nell’andamento della BAC. Widmark (15) in un commento relativo al fattore di conversione scrive: “In lavori precedenti, è stata data troppa enfasi alla fase di assorbimento della curva dell’alcol. Le irregolarità dovute ai cambiamenti “random” che si verificano nella fase di assorbimento e nel
tempo di inizio della fase di equilibrio della diffusione, donano un quadro poco chiaro della distribuzione e della conversione dell’alcol nell’organismo”. Loomis (16) in uno studio dell’andamento di declino della BrAC mostra curve che coprono intervalli di 10 minuti, in cui sono chiarissimi molteplici salti verso l’alto e verso il basso.
Ulteriori studi hanno dimostrato che durante la fase decrescente della concentrazione dell’etanolo le fluttuazioni sono più rare di quelle che appaiono durante la fase di assorbimento (quella che si deve utilizzare nei test dell’etilometro, N.d.T.). Infine, l’accettazione del fenomeno dell’effetto
“campanile” da parte della comunità scientifica internazionale è dimostrata dal fatto che essa è stato descritto in almeno due libri di testo sugli aspetti medico-legali delle analisi dell’alcol: James G. Garriott (17) in entrambe le edizioni del 1996 e del 2003 del suo testo sugli aspetti medico-legali
dell’alcol e Cooper et al. (18) nel loro libro del 1979 dedicato alle droghe e alla sicurezza stradale.
Una volta accettate queste fluttuazioni a breve termine, la domanda è: “Come esse influenzano
l’accuratezza delle analisi del sangue e del fiato?”. La risposta si può trovare esaminando i grafici
che mostrano le differenze nella concentrazione dell’alcol tra i picchi alti e quelli bassi. Essi
rivelano che la concentrazione può variare da 0.1 a 0.5 g/litro. Questo risultato è inaccettabile!
Anche ammettendo come valore di variazione la metà della fluttuazione (0.25 g/litro) l’incertezza
sarebbe sufficiente a rendere inattendibili i risultati dei test sia del sangue che del fiato. Dato
che solo un campione di sangue è ottenuto per la BAC, non è assolutamente possibile stabilire se il
campione sia relativo ad un valore di “massimo” o di “minimo” o intermedio. Non si può
nemmeno accettare il doppio prelievo, a volte usato. Esso non rappresenta due campioni
differenti, ma soltanto una duplicazione dello stesso valore, in quanto i campioni si riferiscono alle
stesse circostanze di prelievo (l’operatore ha mantenuto lo stesso laccio e lo stesso ago nella
vena). Per avere veramente un doppio risultato, è necessario ripetere l’intera operazione.
Il fatto che l’effetto “campanile” sia ormai accertato è indubbio. Così come non si può negare che
le incertezze che ne derivano portano a valori inaccettabili. Continuare a nascondere questi
risultati largamente dimostrati è un chiaro esempio di scienza “spazzatura” e dovrebbe essere
riconosciuto dalla legge e dai tribunali.
Per concludere, voglio riportare un ulteriore problema relativo agli etilometri che nasce dalle
condizioni di utilizzo. Esso si riferisce alle interferenze delle radio frequenze (RFI) in quanto certe
onde radio causano fluttuazioni nel galvanometro o direttamente interferiscono con le sue letture.
La radio della Polizia, i telefoni cellulari, le radio AM e FM e ad altre frequenze possono alterare le
misurazioni dell’etilometro. Diverse soluzioni sono state tentate per risolvere il problema delle RFI,
ma ancora si riscontrano anomalie non controllabili
Bibliografia
1. Science 242 p. 1263 (1988).
2. Leithoff, H. Blutalkohol 2 p. 541 (1964).
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Prof. Walter J. Frajola
Professore emerito
The Ohio State University
19623 N. White Rock Dr.
Sun City West, AZ 85375
623 556 4585
Email: wfrajola@aol.comQuesto indirizzo e-mail è protetto dallo spam bot. Abilita Javascript per vederlo.
… L’alcol misurato dall’etilometro non proviene dagli alveoli polmonari che lo catturano dal
sangue, ma attraverso uno scambio lungo il cavo orale. La concentrazione misurata non ha perciò
nessun collegamento con la percentuale di alcol realmente presente nel sangue…
2. Un cambiamento nel paradigma del test alcolico ottenuto attraverso il fiato
Prof. Michael P. Hlastala
Divisione di Medicina Polmonare e di Cura Intensiva
Università dello Stato di Washington, Seattle (USA)
Journal of Forensic Sciences, Volume55, Issue 2, pp. 451-456.(2010).
Riassunto: Il test alcolico ottenuto attraverso il fiato (ABT) è usato da più di 50 anni per
quantificare la presenza di alcol etilico in individui sospettati di guidare sotto tale effetto. In tutto
questo tempo vi sono stati insignificanti progressi nei concetti che stanno alla base del test. Il
vecchio modello, che collega la concentrazione di alcol nella parte terminale del fiato espulso dai
polmoni con la concentrazione alcolica presente negli alveoli, non è più accettabile. Questo articolo
riassume le principali ricerche sperimentali e i modelli matematici che hanno analizzato i processi
di scambio polmonare dell’alcol etilico. Gli studi hanno mostrato che l’alcol si scambia
dinamicamente attraverso il tessuto dei condotti aerei sia durante l’ispirazione che l’espirazione.
Questa interazione con i tessuti delle vie aeree rende, perciò, impossibile esprimere la
concentrazione di alcol negli alveoli polmonari attraverso misure effettuate sull’aria che esce dalla
bocca. Si conclude che l’ABT dipende da fattori puramente fisiologici, non ancora correttamente
valutati per poterlo rendere attendibile.
Attraverso gli anni, il test del fiato (ABT) è diventato di largo uso per la determinazione
quantitativa del livello di intossicazione in individui sospettati di guidare sotto l’influenza dell’alcol.
Dopo aver riconosciuto la necessità di valutazioni quantitative della stato di intossicazione, la
concentrazione di alcol nel sangue (BAC) è stata considerata la variabile più importante. Tuttavia, il
carattere invasivo del prelievo del sangue ha portato allo sviluppo dell’ABT, sicuramente molto
meno invasivo. Esso, pur essendo un test indiretto, è stato considerato una buona
approssimazione della BAC, ipotizzando che la parte terminale del fiato esalato dai polmoni
riflettesse accuratamente la concentrazione alcolica nell’aria degli alveoli (o del “polmone
profondo”), giudicata in equilibrio con il sangue della circolazione polmonare. Malgrado gli sforzi
considerevoli compiuti per convalidare questo test indiretto, gli scienziati e i tossicologi forensi
hanno ancora una comprensione molto aleatoria degli aspetti fisiologici dell’ABT e delle sue
limitazioni.
Anatomia dei polmoni
La funzione primaria dei polmoni è quella di fornire un mezzo di scambio dei gas respiratori
(ossigeno e anidride carbonica) tra il sangue e l’ambiente circostante. Questo organo permette
all’aria ispirata di arrivare nei pressi del sangue in modo che i gas (ossigeno, CO2 e anche alcol
etilico) possano trasferirsi da una (aria) all’altro (sangue). I polmoni sono formati da più di 300
milioni di “sacchetti” d’aria, chiamati alveoli. L’aria esterna arriva agli alveoli dalla bocca o il naso
attraversando le vie aeree. La migliore strada per raggiungere i polmoni, a partire dalla gola, è la
trachea. La trachea si divide poi nei canali bronchiali di sinistra e di destra (che portano ai due
polmoni) che si dividono successivamente nei bronchi lobari. Altre 20 divisioni bronchiali
successive sono necessarie prima di raggiungere finalmente gli alveoli. In realtà i primi alveoli
cominciano ad apparire intorno alla diciassettesima generazione di divisione delle vie aeree. Ogni
alveolo è circondato da piccoli vasi sanguigni. La membrana che separa il sangue dall’aria che
giunge nei polmoni è estremamente sottile (minore di un millesimo di millimetro). Essa permette
perciò lo scambio rapido dell’ossigeno e della CO2 tra sangue e aria. A causa del gran numero di
alveoli e delle loro ridotte dimensioni, la superficie totale che permette il processo di scambio è
notevole, circa 70 metri quadrati. Per maggiori dettagli sulla fisiologia base dei polmoni vedi
Weibel (1), Hlastala e Berger (2), o qualsiasi moderno libro di fisiologia respiratoria.
Evoluzione scientifica
L’evoluzione della conoscenza scientifica dipende dallo sviluppo di nuove idee che formano via via
la base per nuove sperimentazioni. Questo concetto o metodo prende il nome di rivoluzione
scientifica (anche se io preferisco chiamarla evoluzione scientifica). In altre parole, la scienza si
evolve passando da un paradigma a un altro. Il termine “paradigma” si riferisce ad un insieme di
risultati scientifici, universalmente riconosciuti, che per un certo periodo forniscano un modello
valido della struttura concettuale di un fenomeno. Il paradigma rappresenta perciò l’insieme dei
principi fondamentali che definiscono la conoscenza scientifica.
Un paradigma si stabilisce dopo aver ottenuto un certo numero di osservazioni. Costruito il
paradigma, si eseguono esperimenti mirati, atti a verificare le ipotesi correlate alla sua fondatezza.
Normalmente, se il paradigma è valido, gli esperimenti forniscono dati che aumentano sempre più
la sua solidità. Talvolta, però, questi esperimenti portano ad anomalie o a risultati che non si
accordano alla struttura del paradigma originale e sono inconsistenti con quanto da esso previsto
(basterebbe ricordare il metodo scientifico galileiano: fornire un’ipotesi sulla base di osservazioni
ripetute e poi eseguire esperimenti cercando di ottenere dati riproducibili che invalidino le ipotesi.
Se non si riescono a trovare, vuol dire che molto probabilmente l’ipotesi è giusta. Questa è la vera
scienza! Sarebbe bene ricordarselo anche nel caos etico e razionale del ventunesimo secolo…,
N.d.T.). Se il numero di anomalie cresce, gli scienziati sono obbligati a sviluppare un nuovo
paradigma che si basi su una struttura generale capace di interpretare sia i risultati sperimentali
che hanno portato alle anomalie del vecchio paradigma, sia le nuove osservazioni. A questo punto,
il nuovo paradigma è pronto ad essere verificato attraverso nuovi esperimenti che portino risultati
capaci di rinforzarlo. Ovviamente, il nuovo paradigma deve “accettare” sia le nuove osservazioni,
sia quelle precedenti che andavano d’accordo col vecchio paradigma.
Il passaggio da un vecchio a un nuovo paradigma, malgrado la scoperta di molte anomalie,
incontra sempre una grande resistenza. Questa resistenza è comunque cruciale per ottenere il
progresso scientifico. Col tempo, è facile che anche nel secondo paradigma appaia un altro
insieme di anomalie. Se ne costruirà allora un terzo, e via dicendo mano a mano che nuove
scoperte o nuove tecnologie riveleranno nuove anomalie. Questa situazione è comune a tutta la
scienza e su qualsiasi scala (altro non è che il progresso scientifico, che spesso però è difficile da
accettare da parte di chi ha speso la propria vita dietro ad un paradigma dimostratosi ormai
obsoleto. Un vero scienziato dovrebbe essere come un bambino, sempre pronto a meravigliarsi e a
seguire con passione le cose nuove, N.d.T.). Ovviamente il concetto di paradigma può essere
applicato anche all’ABT.
Il vecchio paradigma
La prima proposta per una strumentazione atta alla determinazione dell’alcol, basata sull’analisi
del fiato di una singola esalazione, fu presentata da Antsie alla fine dell’800 (4). Successivi sviluppi
seguirono all’inizio degli anni ‘50 e ‘60 (5,6), quando lo studio della fisiologia respiratoria era ai
suoi inizi. A quei tempi, si pensava che la prima parte dell’aria espulsa dai polmoni contenesse
soprattutto aria proveniente dalle vie aeree e molto poca proveniente dagli alveoli. Si ipotizzava
anche che procedendo con l’espirazione si sarebbe ottenuta l’aria alveolare, contenente il gas in
equilibrio con il sangue dei capillari polmonari (Fig. 1).
Figura 1. Schema del vecchio paradigma sullo scambio di alcol nei polmoni. Tutto lo scambio avviene negli alveoli e
nulla nelle vie aeree.
Questi concetti vennero accettati dalla comunità del fisiologi respiratori (7,Cool, seguendo i dati che
provenivano da gas solubili, come l’azoto. Senza avere a disposizione la tecnologia analitica dei
giorni nostri, il profilo dell’esalazione alcolica non poteva essere misurata, ma si pensava che fosse
identica a quella dell’azoto, come mostrato in Fig. 2.
Figura 2. Il profilo dell’alcol espirato secondo le supposizioni degli anni ’50. Si riteneva che la quantità di alcol
rimanesse costante dopo l’esalazione di un minimo volume di aria. Non si riuscì a misurare il vero profilo dell’alcol
espirato fino allo sviluppo degli strumenti di test per il fiato basati sull’assorbimento infrarosso.
La prima parte dell’aria esalata si pensava provenisse dalle vie aeree (chiamata anche “spazio
morto anatomico”), mentre la parte finale (con una maggiore concentrazione di gas) direttamente
dalla regione alveolare (“plateau alveolare”) (7,Cool.
L’accettazione del profilo piatto fece pensare che la concentrazione alcolica della parte finale fosse
indipendente dal volume esalato dopo il breve periodo del spazio morto anatomico (Fase I). Si
assumeva anche che la concentrazione di alcol alveolare fosse perfettamente collegata al valore
presente nel sangue attraverso la relazione fisico-chimica conosciuta come “fattore di
conversione” (9). Questa implicita assunzione si basava sulla convinzione che la concentrazione di
alcol rimanesse inalterata durante il passaggio dell’aria alveolare attraverso le vie aeree. Nella
visione limitata della fisiologia respiratoria degli anni ’40, il test dell’alcol presente nel respiro
sembrava più che ragionevole e fu in seguito sviluppato come un valido metodo alternativo e noninvasivo
per la misurazione della BAC (la concentrazione di alcol presente nel sangue). Fu perciò
giudicato del tutto ammissibile, a quei tempi, misurare la concentrazione della parte finale
dell’esalazione (il plateau alveolare) e trasformarla nella BAC usando un fattore di conversione
costante. (A questo punto si deve ricordare nuovamente che questa ipotesi di invariabilità è invece
estremamente variabile da individuo a individuo e da momento a momento, Frajola(1980,
2008)N.d.T.).
Anomalie
Fin dal 1950, molti studi sono stati eseguiti per quantificare la relazione tra la concentrazione di
alcol nel fiato (BrAC) e la BAC (concentrazione di alcol nel sangue), con lo scopo di definire
un’accurata determinazione indiretta e non invasiva della BAC. Questi studi, effettuati
confrontando la BrAC e la BAC in soggetti “normali”, hanno mostrato una sorprendente variabilità
(10,11) che non è stata risolta, nonostante il miglioramento della tecnologia strumentale (12,13).
La fisiologia dei polmoni e dell’intero corpo umano rimane la spiegazione migliore per tale
variabilità (14,15). L’ABT è un’operazione singola di espirazione. Il soggetto è invitato a inalare
(preferibilmente una profonda inalazione fino alla totale capacità polmonare) e quindi a esalare
dentro allo strumento predisposto per il test. Non sono eseguite, durante l’operazione,
particolari verifiche quali: volume esalato, ritmo del soffio, volume inalato, pre-test,
temperatura dell’aria, ecc. I vincoli applicati variano molto a seconda dello strumento usato e
dell’operatore che esegue il test. Il livello di cooperazione è anche estremamente diversificato e
ciò comporta spesso una sostanziale variabilità incontrollata nella svolgimento dell’operazione
(16). Questo procedimento è inconsistente con il vecchio paradigma.
I polmoni hanno una struttura anatomica semplice, ma non uniforme. Le vie aeree ricordano i
rami di un albero. L’aria ispirata si muove attraverso tratti progressivamente più corti, stretti e
numerosi (1). Essi sono foderati di muco con una temperatura che va da circa 34°C nella bocca fino
a circa 37°C nei condotti più piccoli. Tuttavia, la temperatura varia a seconda del tipo di
respirazione (17). Le membrane, che separano l’aria degli alveoli dal sangue dei capillari, sono così
sottili che gli elementi volatili di basso peso molecolare, come l’alcol, si equilibrano velocemente
tra sangue e aria (18). Durante l’esalazione, l’aria contenuta negli alveoli viene trascinata lungo le
vie aeree fino alla bocca. Durante l’ispirazione, l’aria si scalda e si umidifica passando attraverso la
parte superiore dell’apparato respiratorio (17,19). Un po’ d’acqua si scalda nello strato mucoso o
sub-mucoso, vaporizza e viene trascinata fino agli alveoli (19-21). Durante l’esalazione, il processo
si inverte; aria completamente umidificata alla temperatura interna del corpo viene raffreddata
dalla mucosa più fredda delle vie aeree e condensa. Questo processo di scambio di acqua e
temperatura è vitale, perché esso aiuta l’aria ispirata ad evitare danni alle delicate celle alveolari
mentre preserva acqua e calore da una perdita eccessiva durante l’espirazione. Sotto condizioni
normali il gas esalato ha meno calore e meno vapor d’acqua rispetto all’aria alveolare. Questa
osservazione non è consistente con il vecchio paradigma in quanto stabilisce che la
concentrazione di alcol nella parte finale dell’aria espirata è differente dalla concentrazione
dell’aria alveolare.
Infatti, la dinamica dello scambio dei gas solubili (come l’alcol) è simile a quella dello scambio di
acqua e temperatura e tali processi sono analizzati usando equazioni del tutto analoghe (22). In
altre parole, il fatto che l’aria respirata scambi acqua e calore con le vie aeree implica un processo
del tutto simile anche per i gas solubili, come appunto l’alcol (23). Questa interazione tra l’alcol
etilico e la mucosa, sia in fase di ispirazione che di espirazione, fu suggerita per la prima volta da
Wright et al. (24) ed è oggi molto ben documentata (25-28). Nel 1975, Wright et al. riconobbero
per la prima volta l’importanza dell’interazione dell’alcol presente nell’aria con i tessuti delle vie
aeree, sia durante l’inspirazione che l’espirazione. Il grado di interazione è direttamente correlato
alla solubilità del gas nella mucosa e al suo rivestimento di muco (25-28). La grande solubilità
dell’alcol nell’acqua garantisce la sua interazione profonda con il tessuto dei vari tratti delle vie
aeree. Dato che l’interazione dipende dalla temperatura e dalle caratteristiche del flusso d’aria,
variazioni del volume e della frequenza possono avere effetti sostanziali sulla concentrazione
alcolica nel fiato (29,30). La variazione è influenzata dalla differenza di temperatura tra l’aria
esterna e quella alveolare (31). Tutti questi risultati sono ovviamente inconsistenti con il vecchio
paradigma. Gli scambi di calore e gas con le vie aeree sono processi complessi e interattivi.
L’importanza relativa di essi dipende dall’effettiva solubilità del gas nella mucosa che è a sua volta
funzione dalla temperatura del tessuto orale. Per i gas respiratori (ossigeno e anidride carbonica)
la solubilità è piccola. Per l’acqua e l’alcol è invece molto alta. Inoltre i processi sono interattivi.
Durante l’inspirazione, l’acqua, il calore e l’alcol sono trasportati dalla mucosa all’aria. Lo scambio
di calore raffredda la mucosa e causa un aumento nella solubilità alcolica e, come conseguenza,
una diminuzione della pressione dell’alcol sulla mucosa e una riduzione del flusso alcolico nelle
cavità delle vie aeree. Questi processi sono stati integrati in un modello matematico da Tsu et al.
(30), rifinito successivamente da George et al. (32) e Anderson et al. (33). Esso mostra come
durante la normale respirazione l’aria inspirata sia in equilibrio con l’alcol, raccolto dalle vie aeree,
prima di giungere alla diciassettesima generazione delle ramificazioni bronchiali (inizio della
regione alveolare). Zhang et al. (34) hanno mostrato che durante l’inspirazione dei vapori di alcol
etilico il completo assorbimento avviene nelle vie aeree superiori. Con l’esalazione, l’alcol è
rapidamente rilasciato inizialmente dalle ramificazioni bronchiali comprese tra la quinta e la
quindicesima ramificazione e ancor di più lungo le restanti vie aeree. L’alcol che arriva alla bocca
proviene essenzialmente da queste e non dagli alveoli. Ciò è anche quello che capita al vapor
d’acqua: l’umidificazione dell’aria avviene nelle vie aeree.
L’assunzione base originaria del test alcolico tramite il fiato era che la BrAC fosse sempre la stessa
indipendentemente dal volume di aria esalato, fatta salva la condizione che fosse stato immesso il
volume di “spazio morto” (Fase I nella Fig. 2). Invece Jones (29) e altri (19,35) hanno mostrato che
la BrAC dipende dal volume esalato. Lo strumento per il test prende un campione di aria alla fine
del soffio in qualsiasi momento il soggetto si fermi e senza controllare o misurare il volume d’aria
espirato. Perciò, l’apparente BrCA dipende dal volume di aria rilasciata allo strumento per il test.
L’ultima parte del soffio può essere notevolmente sopra il valore medio effettivo, dato che il
plateau alveolare ha una pendenza positiva che dipende dalla temperatura dell’aria (36). Questo
risultato è inconsistente col vecchio paradigma. Una pendenza non nulla del “plateau alveolare”
per vari gas solubili è stata spiegata attraverso vari fattori, tra i quali la non omogeneità (37),
l’interazione convezione-diffusione (38), esalazioni sequenziali da regioni con differenti rapporti
tra ventilazione e perfusione (37) e il continuo scambio di gas (39). Nessuno di questi fattori
contribuisce sostanzialmente all’andamento del profilo dell’alcol esalato perché la concentrazione
di alcol è circa identica in ogni regione polmonare (40). Un continuo scambio di gas contribuisce
all’andamento del profilo esalato per i gas respiratori (CO2 e O2), ma non per i gas inerti a bassa
solubilità sanguigna, come l’alcol (37, 39, 41). Le osservazioni che dimostrano il non
raggiungimento di un “plateau” sono contrarie al vecchio paradigma. Ulteriori variazioni nella
BrAC sono causate dalle condizioni raggiunte prima dell’effettuazione del test. L’iperventilazione
per 20 secondi prima di soffiare nello strumento causa una riduzione dell’11% nella BrAC (42). Tre
profondi soffi prima del test riducono la BrAC del 4% (35). Trattenere il fiato per 15 secondi prima
dell’esalazione fa aumentare la BrAC del 12% (35), che diventa il 16% se non si respira per 30
secondi (42). Questi effetti sono causati parzialmente dal raffreddamento e dal riscaldamento
delle vie aeree, ma soprattutto dall’alterazione dello scambio diffusivo dell’alcol tra l’aria
respirata e la mucosa delle vie aeree. I dati confermano ulteriormente l’interazione tra alcol e
superficie delle vie aeree, il meccanismo base per la variazione della concentrazione alcolica
durante l’esalazione. Questa osservazione è inconsistente con il vecchio paradigma.
Il nuovo paradigma
Le conclusioni degli studi sopra descritti dicono che l’alcol lascia i polmoni diffondendosi dalla
circolazione bronchiale attraverso il tessuto delle vie aeree dove viene raccolto dall’aria inspirata
(Fig. 3). Come essa raggiunge gli alveoli l’aria ha raccolto la maggior parte dell’alcol possibile.
Perciò nessun alcol aggiuntivo sarà recuperato negli alveoli (43). Durante l’espirazione parte
dell’alcol sarà depositato sulla superficie delle vie aeree. Tutto l’alcol esalato dalla bocca proviene
dalla superficie delle vie aeree attraverso la circolazione bronchiale. Una minima parte, se non
addirittura niente, si origina dalla circolazione polmonare che circonda gli alveoli.
Figura 3. Il nuovo paradigma che descrive lo scambio dell’alcol. Durante l’inalazione l’alcol è catturato dal tessuto
delle vie aeree. Durante l’esalazione, l’alcol è depositato nuovamente su questo.
Il fatto che l’alcol proviene dalle vie aeree è la ragione per la quale la BrAC dipende
essenzialmente dalle modalità del soffio. Da ciò l’enorme variazione nell’ABT riscontrato nei
soggetti sottoposti al test. Il flusso di alcol rilasciato nell’aria dalla superficie della mucosa durante
l’inspirazione (valori positivi) e il flusso dall’aria verso la mucosa durante l’espirazione (valori
negativi), sono mostrati in Fig. 4.
Figura 4. Lo scambio di alcol avviene nelle vie aeree. E’ mostrato il flusso relativo di alcol lungo ogni “generazione”
bronchiale. Questi dati dimostrano che ben poco alcol viene scambiato negli alveoli polmonari, ma quasi tutto nelle
vie aeree.
I dati della figura sono stati calcolati usando un modello matematico della struttura delle vie aeree
umane (32). Durante l’inspirazione, l’alcol viene raccolto nell’aria inizialmente dalla bocca. La
maggior parte viene raccolto nella trachea e nelle generazioni 6-13 delle ramificazioni bronchiali.
Durante l’espirazione, il deposito dell’alcol avviene soprattutto nelle stesse ramificazioni. La
conclusione più importante è che tutto l’alcol che fuoriesce dalla bocca durante il soffio proviene
dalla superficie delle vie aeree e NON dalla regione alveolare. Come conseguenza lo scambio di
alcol durante le fasi di inspirazione ed espirazione è inconsistente con il vecchio paradigma (su
cui si basano tutti gli etilometri, anche quelli più moderni, N.d.T.).
Come l’aria viene esalata dalla bocca, la concentrazione alcolica continua a salire, senza mai
raggiungere la concentrazione alcolica alveolare. Un esempio del profilo alcolico è mostrato in
funzione del volume esalato nella Fig. 5 (sinistra) e in funzione del tempo nella Fig. 5 (destra). Il
soggetto ha soffiato mantenendo costante il flusso. La Fig. 5 (sinistra) mostra l’andamento a
seconda che l’esalazione si sia fermata a volumi pari a 2, 4 e 6 litri. La Fig. 5 (destra) mostra le
stesse esalazioni in funzione del tempo. Quando il soggetto smette di soffiare (sia a 2, 4 o 6 litri) la
BrAC continua con un valore costante. La fine dell’esalazione BrAC dipende dal volume esalato
dal singolo soggetto.
Figura 5. Sinistra: la concentrazione di alcol nel fiato in funzione del volume esalato attraverso un soffio costante
per tre esalazioni con volumi pari a 2, 4 e 6 litri. Destra: Concentrazione di alcol nel fiato in funzione del tempo
attraverso un soffio costante per tre esalazioni con volumi pari a 2, 4 e 6 litri.
Il profilo piatto in funzione del tempo è stato considerato un’indicazione del raggiungimento dell’
aria alveolare (vecchio paradigma). Ma se cambia il volume esalato, si vede chiaramente che il
valore dalla BrAC aumenta. Essa dipende perciò dal volume esalato ed è funzione della durata
del soffio. Niente a che vedere con il raggiungimento dell’aria alveolare, quella indicativa
dell’alcol nel sangue. La concentrazione di alcol nell’aria respirata continua a crescere durante
l’inspirazione, essendo catturata lungo le vie aeree attraverso la mucosa. La concentrazione di
alcol nell’aria alveolare quando venga confrontata con la BAC (misurate in vitro) porta ad un
rapporto di 1756 (NON 2100) a 37°C (temperatura normale del corpo umano) (44). Inoltre la
concentrazione alcolica misurata a fine esalazione dipende da vari fattori, come il volume esalato
(32,45), le modalità del soffio (35,46), la temperatura (47,48) e il volume inspirato (16). Queste
osservazioni sono inconsistenti con il vecchio paradigma.
La concentrazione di alcol nel fiato è stata pensata essere correlata al BAC venoso dato che la
circolazione venosa si diffonde negli alveoli polmonari. Il vecchio paradigma assumeva che la
percentuale d’alcol nella parte finale esalata fosse correlata al sangue venoso dato che è questo
che si diffonde negli alveoli trasmettendo l’alcol nel fiato. I modelli e le osservazioni sperimentali
più recenti hanno mostrato la presenza di una sostanziale differenza di alcol nel sangue venoso e
in quello arterioso durante le fasi di assorbimento e di post-assorbimento della farmacocinetica
alcolica. Durante la fase di assorbimento, mentre l’alcol viene rilasciato ai tessuti del corpo, la
concentrazione alcolica arteriosa eccede quella venosa (49,51). In un recente studio che ha
utilizzato una strumentazione nuova per il test del fiato tramite esalazione libera (non attraverso
un tubo), Lindberg et al.(52) hanno mostrato una forte correlazione tra la BrAC e la concentrazione
alcolica arteriosa. Questa osservazione è consistente con il nuovo paradigma nel quale l’alcol
esalato è legato strettamente all’alcol originatosi nella circolazione bronchiale (sistema arterioso)
che si diffonde tramite le vie aeree polmonari.
Un problema molto grave dell’ABT è stato sollevato dalle osservazioni di Hlastala e Anderson (16)
che dimostrano come la BrAC dipenda fortemente dal volume polmonare. Ciò è causato dal fatto
che la concentrazione dell’alcol continua a crescere durante l’esalazione. La maggior parte degli
strumenti richiede un volume minimo di aria esalata (normalmente tra 1,1 e 1,5 litri) prima che si
consideri raggiunto il campione necessario al test. Un soggetto con un volume polmonare più
piccolo deve esalare una frazione più grande del volume polmonare rispetto ad un altro
soggetto con un volume polmonare più grande, prima di raggiungere il limite necessario del
campione. Per maggiori dettagli sugli aspetti quantitativi di questo problema, vedi (16). Queste
osservazioni sono consistenti con i dati di Skale et al. (53) e di Jones e Andersson (54).
E’ tempo che gli scienziati forensi riesaminino l’ABT per valutare l’importanza dell’interazione
dell’alcol con il tessuto delle vie aeree sia durante l’inspirazione che l’espirazione. Il risultato di
questa interazione è che il test del fiato è più affidabile per alcuni e molto meno per altri. Un’altra
conseguenza è che la BrAC continua a crescere mentre il soggetto continua ad esalare. La
concentrazione risultante dalla parte finale esalata è solo parzialmente correlata alla BAC. Come
conseguenza l’ABT mostra molto più variabilità di quanto precedentemente sospettato. Le
ricerche future dovrebbero focalizzarsi sulla comprensione dei meccanismi che causano queste
variazioni e sullo sviluppo di nuovi e diversi protocolli per accertare l’accuratezza dell’ABT.
Che cosa si dovrebbe fare sui test del fiato a seguito delle considerazioni riguardanti il nuovo
paradigma? La BrAC dipende da fattori come il volume inalato, quello esalato, l’ipo o l’iper
ventilazione pre-test, la velocità di inalazione, la concentrazione del sangue arterioso, il volume
polmonare. La concentrazione alla fine dell’esalazione non può mai rispecchiare la concentrazione
alcolica degli alveoli (polmone profondo). Una soluzione possibile potrebbe essere quella di usare
una “rebreathing” isotermico (esalazione e inalazione in una cabina a chiusura ermetica e a
temperatura controllata) (35, 46). Tuttavia, la manovra di “rebreathing” può essere molto difficile
da eseguire per soggetti con alta BAC. Un’altra possibilità sarebbe controllare accuratamente
tutte le variabili che influenzano la BrAC. Questo imporrebbe difficili procedure per l’esecuzione
dell’ABT e l’operatore medio avrebbe grandi difficoltà a controllarle.
A causa delle variazioni riscontrate nel test alcolico a fiato, potrebbe essere appropriato diminuire
l’importanza dei livelli stabiliti per le multe. Dopo successivi esperimenti, potrebbe essere possibile
definire le variazioni dovute alle variabili collegate al fiato e permettere di quantificare gli errori
del test. Le multe dovrebbero essere graduate con una scala che tenga conto degli errori e che vari
al crescere della BrAC. In qualsiasi caso, questi nuovi studi sulla limitazione dell’accuratezza
dell’ABT garantiscono una riconsiderazione dei protocolli usati per i test a fiato.
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