Radiomedicina
Il corpo umano e gli effetti delle radiazioni non ionizzanti. Le onde EM sono la base della vita: il sole bombarda la superficie terrestre di campi elettromagnetici molto elevati,pur trovandosi ad una distanza molto elevata:queste onde hanno uno spettro molto ampio,dalle frequenze molto basse in RF fino all’ultravioletto,passando ovviamente nello spettro della luce visibile. In questo spettro c’è ovviamente compresa qualunque emissione artificiale prodotto dall’uomo,dalle emissioni degli elettrodotti ai potenti radar militari. Richiamando la citata legge della natura è evidente che le radiazioni elettromagnetiche,sè molto forti e persistenti,possono rappresentare un problema per la popolazione coinvolta. Studi sono in corso per stabilire con maggiore precisione quali sono i veri effetti a cura di vari centri di ricerca medica,mentre molti organismi internazionali si sono mossi per definire i livelli sicuri dei campi EM;tra questi l’OMS,l’IRPA,l’IEEE,o istituzioni militari quali la NATO. Al livello comunitario il CENELEC (comitato europeo di normalizzazione elettrotecnico) ha analizzato il problema ed ha emesso due norme: -Esposizione umana ai campi elettromagnetici,bassa frequenza (0-10Khz) -Esposizione umana ai campi elettromagnetici,alta frequenza (10Khz-300ghz).
Concetti fondamentali
La densità di corrente è la corrente indotta da un campo
elettromagnetico nell’unità di superficie all’interno del corpo umano;unità di
misura (A/m^2). Il tasso di assorbimento specifico SAR,è la derivata rispetto al
tempo dell’energia elementare assorbita dà,o dissipata in,una massa
elementare;unita di misura (W/kg).
Punto di vista matematico:
SAR = s * Eint^2/ r si utilizza a frequenze
superiori a 10Mhz.
SAR = J^2 / ( r * s) si utilizza a frequenze inferiori a
10Mhz.
Eint = valore efficace dell’intensita del campo elettrico del tessuto
corporeo (V/m).
J = valore efficace della densità di corrente indotta nel
tessuto corporeo (A/m^2).
r = densità del tessuto corporeo (Kg/m^3).
s =
conducibilità del tessuto corporeo (S/m).
La norma definisce due diversi livelli di campi in funzione della tipologia delle persone coinvolte :lavoratori e popolazione.I lavoratori si trovano a dover sostenere campi EM sul posto di lavoro,oppure tra le mura di casa.Invece nella popolazione sono incluse le persone malate o particolarmente sensibili ad ogni carico termico aggiuntivo derivante dall’esposizione ai campi elettromagnetici.
Densità di corrente nel corpo umano
Densità di corrente ed effetti biologici.
da 1 a 10 m A/m^2 ==>di piccola importanza
da 10 a 100 m A/m^2 ==> significativi,possibili effetti sul sistema nervoso
da 100 a 1000 m A/m^2 ==> stimolazione dei tessuti eccitabili
superiori a 1 A/m^2 ==> possibili rischi per la salute.
Gli effetti della densità di corrente sulle masse biologiche del corpo umano,esposto totalmente sono a frequenze comprese tra 1 e 300Hz.Ad un 1Khz la sensibilità del corpo umano decresce,a 10 Khz il valore di soglia per effetti rilevanti sui tessuti eccitabili è 1 A/m^2.A questa frequenza,applicando un fattore di sicurezza,il limite diventa 0,1 A/m^2.
Tasso di assorbimento specifico
Per frequenze oltre 1 Mhz fino a qualche Ghz la grandezza dosimetrica significativa per definire i limiti di esposizione è il tasso di assorbimento specifico (SAR). Alle basse frequenze,fino ad 1Mhz, il campo elettrico genera una densità di corrente indotta pari a: J = K* f *E dove f è la frequenza mentre,K è un fattore di forma che tiene conto di dimensioni,forma ed orientamento del corpo. Considerazioni dello stesso tipo sono state fette per il campo magnetico,mentre la densità di potenza è ottenuta come prodotto del campo elettrico e magnetico.
Un parametro importante che indica i livelli dei campi sono i livelli massimi dei campi generati in assenza di persone dove sono definite indirettamente le massime potenze da trasmettere oppure,nel caso sia necessario superarle,occorre delimitare l’area dove i campi sono superiori ai livelli massimi,per impedire l’accesso alle persone. I livelli della densità di potenza massimi in assenza di persone sono circa 800 volte superiori;questi stessi valori possono essere utilizzati per i radar.
Sono state eseguite misure su materiale che si presenta simile al cervello,utilizzando un terminale telefonico attivatta alla massima potenza,600mW è dotato di un antenna a un quarto d’onda. Dai risultati sperimentali si possono trarre alcune considerazioni, le conclusioni possono essere : -Il terminale può aumentare il rischio di cancro al cervello -Si consiglia un uso saggio della telefonia cellulare. -Tenere l’antenna del terminale il piu distante possibile dalla testa ,al fine di ridurre l’intensità del campo generato. -Se l’antenna è estensibile ,si raccomanda di aprirle sempre. -Togliersi gli occhiali se metallici.
Il corpo umano e gli effetti delle radiazioni non ionizzatti Gli effetti prodotti dai campi elettromagnetici compresi nello spettro da 0 a 10 Khz sono stati determinati in via sperimentale e sono a breve termine,per pervenire ogni conseguenza dannose, la norma CEI ENV 50166-1 fissa dei valori limiti di base. Questi valori non possono essere mai separati e queste grandezze non possono essere determinare direttamente. La norma contempla anche il caso di contatti diretti con un oggetto conduttore immerso nel campo,che puo provocare una scossa o una bruciatura. Questa norma si applica in tutte le condizioni di trasporto ed utilizzo dell’energia elettrica, ma non nei casi in cui viene utilizzato a scopo medico.
Un campo elettrico di 1 KV/m a 50 Hz ; una corrente di 14 nA attraverso un corpo di medie dimensioni, la densità di corrente invece sono in funzione del tessuto corporeo , percui possono variare da 550 nA / cm^2 misurati nel collo ai due nA su cm^2 nelle caviglie.
Densità di corrente nel corpo umano
Densità di corrente ed effetti biologici
- minore di 1 mA / m^2 -Assenza di effetti
- da 1 a 10 mA/m^2 -Di piccola importanza
- da 10 a 100 mA/m^2 -Effetti ben accertati sul sistema visivo e possibili effetti sul sistema nervoso, facilitazione della saldatura delle fratture ossee
- da 100 a 100 mA /m^2 -Cambiamenti nella eccitabilità del sistema nervoso -Possibili rischi per la salute
- maggiore di 1 A/m^2 -Fibrillazione ventricolare, rischi per la salute ben determinati
Nello spettro compreso tra 4 e 1000 Hz un limite di base di 10 mA/m^2 di densità di corrente indotta avviene la simulazione dei tessuti nervosi e muscolari , per frequenze inferiori ai 4 Hz, la sensibilità alla simulazione diminuisce per cui il valore limite può essere aumentato inversamente al valore della frequenza, mentre a frequenze superiori il limite può essere aumentato proporzionalmente alla frequenza.