Conclusioni e lavoro futuro
È stato dimostrato che l’uretere non funziona come una pompa peristaltica sinusoidale del tipo descritto in . Tuttavia, è stato dimostrato che è possibile trovare, da un’analisi più generale, una forma per l’uretere capace di produrre urometrogrammi in buon accordo con le osservazioni. Inoltre, in tale analisi, la forma dell’uretere è compatibile con le osservazioni. È stato anche dimostrato come quantità quali la pressione massima registrata, la velocità del flusso di urina, la frequenza e la velocità dell’onda contrattile siano tutte interconnesse. Questo spiega perché le correlazioni con due qualsiasi di queste quantità non sono possibili se tutte le altre quantità pertinenti non sono controllate.
Dalla discussione presentata nelle sezioni precedenti, è ora possibile dare il seguente resoconto degli eventi mentre seguiamo un’onda peristaltica nel suo movimento dal rene alla vescica urinaria (vedi Fig. 6, in cui le Figg. 4b e c sono state riprodotte separatamente). Ci concentreremo su un’onda completa, che per il bene della discussione faremo iniziare e finire all’incirca a metà della vasca dell’urina. Supponiamo ora di avere un catetere posizionato sull’asse della stazione A mentre l’onda peristaltica si muove verso il basso. Cominciamo a misurare il tempo in cui la punta del catetere che registra la pressione si trova nel punto O, quando un cronometro indica zero. Osserviamo poi cosa succede mentre l’uretere si muove verso il basso. Al punto O e al tempo zero la pressione registrata è la pressione di riposo. Con il passare del tempo, l’uretere si muove nella direzione indicata dalle frecce, ma la pressione rimane inalterata fino a quando la sezione B arriva a O. Questo è il momento in cui si verifica l’inizio dell’occlusione grave. Man mano che il punto B si sposta oltre il catetere nel punto O, la pressione sale piuttosto velocemente fino a diventare massima alla stazione C; poi scende velocemente e diventa quasi uguale alla pressione di riposo quando il lume ha raggiunto il suo diametro minimo nel punto D. Da lì in poi, l’uretere si rilassa e la pressione rimane uguale alla pressione di riposo. Dalla Fig. 6 si può osservare che il punto di massima pressione si sente ben dopo che la pozza di urina è passata, e questa è una constatazione teorica che solo un’attenta registrazione simultanea delle pressioni e della geometria può avvalorare.* Per essere più precisi, dalla Fig. 6 il tempo tra i punti B e C è circa 4 sec; il tempo tra C e D è circa 2 sec.
Fig. 6. Questa figura è la stessa della Fig. 4b e c ma con notazioni diverse per mostrare la relazione tra il comportamento cinematico e fluidomeccanico dell’uretere.
Il fatto che il diametro minimo dell’uretere occluso sia stato trovato teoricamente a circa 150 della dimensione media dell’uretere (diciamo, 0.05 mm), quando sappiamo che il catetere è di gran lunga più grande (un catetere francese 3 ha un diametro di circa 1 mm), non è motivo di dubitare di questo modello perché, come spiegato sopra, la dimensione di 0,05 mm non è il diametro fisico reale dell’uretere nel punto di massima occlusione; è piuttosto un diametro idraulico equivalente, che offre la stessa resistenza con la configurazione reale più complicata dell’uretere a stella marina. In questo modello teorico, l’uretere è ovunque bagnato, ma è chiaro che la quantità di urina nella sezione trasversale quasi occlusa tra B e D è davvero molto piccola rispetto alla quantità nella piscina principale dell’urina. Pertanto, è una supposizione sicura affermare che ogni onda peristaltica trasferisce la quantità di urina che si trova in ogni piscina. Il volume del pool, quindi, è quello da cui dipenderà la quantità di flusso di urina, ma per quanto riguarda l’urometrogramma, la considerazione importante non è il volume del pool ma la forma dell’uretere tra B e D; in altre parole, la forma dell’uretere durante la fase iniziale di contrazione e la fase finale di dilatazione non gioca alcun ruolo nell’urometrogramma, poiché le pressioni corrispondenti in quei punti sono le stesse della pressione a riposo. Questo è il quadro che emerge dal punto di vista della meccanica dei fluidi, supponendo di conoscere il comportamento cinematico e geometrico dell’onda peristaltica. Sarà di grande interesse discutere questo comportamento e questi risultati per quanto riguarda l’elasticità dell’uretere, ma questo va oltre la competenza del presente autore.
Prendendo in considerazione quanto sopra, si propone il seguente meccanismo per il trasferimento dell’urina, come già suggerito in . Affinché l’urina possa passare attraverso la giunzione ureterovescicale, è importante che nelle sue vicinanze siano presenti pressioni elevate. Poiché abbiamo trovato che la pmax può essere sentita solo localmente intorno ad una costrizione, l’onda contrattile deve apparire molto vicino alla giunzione ureterovescicale se questa giunzione deve funzionare in una capacità di scarico. Quando l’onda peristaltica agisce lontano da questa giunzione, l’elasticità dell’uretere è in grado di accogliere l’urina che viene spostata lontano dal punto di costrizione senza la necessità di applicare una notevole pressione nel punto della giunzione. Quando l’onda di contrazione agisce vicino alla giunzione, non c’è abbastanza lunghezza per accogliere elasticamente la quantità di urina spostata in direzione distale, e di conseguenza, si svilupperanno alte pressioni per superare la resistenza della giunzione.
È anche ovvio che, in linea di principio, la gravità non è necessaria per il processo di scarico. Infatti, se consideriamo un uomo in posizione capovolta, si osserverà la seguente sequenza di eventi se si parte da un tratto urinario superiore completamente vuoto. Mentre l’urina viene scaricata dai calici nella pelvi renale, le onde contrattili solleveranno pochissima, se non nessuna, urina alla giunzione ureterovescicale. Man mano che viene prodotta più urina, l’uretere si riempirà per necessità e allora l’onda peristaltica agirà nel modo descritto in precedenza.
D’altra parte, la pressione massima normale di circa 25 mm Hg sviluppata in un urometrogramma corrisponde a una pressione dell’acqua di circa 33 cm, che è circa la lunghezza dell’uretere. Ciò significa che la pressione di picco può sostenere, grosso modo, la colonna di urina che si trova all’interno di un uretere. L’unica avversità deriva dal fatto che è necessario un eccesso di pressione sufficiente alla giunzione ureterovescicale per aprirla. Ne consegue che una grande quantità di urina nell’uretere non passerà attraverso la vescica urinaria a meno che l’uretere non sia in grado di sviluppare su base continua pressioni di picco considerevolmente superiori a 25 mm Hg, diciamo 75 mm Hg. D’altra parte, gli effetti collaterali derivanti dalla posizione capovolta potrebbero impedire lo sviluppo di pressioni così elevate.
Esaminiamo ora una situazione in cui c’è assenza di gravità. Alla luce di quanto detto prima, è ovvio che l’uretere dovrebbe funzionare come in condizioni normali, tranne che ci sarà una tendenza alla formazione di calcoli perché il tempo di residenza della stessa quantità di urina sarà più lungo. La prova di questo è offerta dalla tendenza ben stabilita dei pazienti a formare calcoli quando sono confinati a letto per un lungo periodo. Così, in tutti i casi, anche nel volo spaziale in assenza di gravità, il meccanismo qui suggerito per la funzione dell’uretere rimarrà inalterato perché la gravità non è essenziale per il processo, anche se la mancanza di essa creerà gli effetti collaterali menzionati.
Il presente lavoro suggerisce una serie di esperimenti. Il più ovvio e importante è quello di combinare l’urometria con l’osservazione radiografica, facendo contemporaneamente tutte le registrazioni necessarie in modo che tutte le seguenti quantità siano misurate al variare del tempo: pressione, geometria del lume, frequenza e velocità dell’onda peristaltica, e quantità di urina scaricata. Sarà così possibile, supponendo che queste informazioni siano fornite per una varietà di ureteri e condizioni, verificare tutte le ramificazioni delle teorie qui presentate. Si dovrebbe essere in grado di stabilire una relazione matematica universale per l’uretere che potrebbe essere utile nelle osservazioni cliniche. I problemi delle onde retrograde e del reflusso sono anch’essi importanti, ma la loro investigazione è già iniziata.
Un ulteriore lavoro dovrebbe essere fatto nella comprensione del meccanismo dell’onda peristaltica, che, come ora si crede, dipende dall’attività elettrochimica del muscolo dell’uretere. Importante potrebbe essere anche l’accoppiamento dell’elasticità dell’uretere con il flusso del fluido nelle vicinanze della giunzione ureterovescicale, un problema che non è stato considerato qui.