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Interazione Campi EM con i Tessuti Biologici

Implicazioni Interdisciplinari

Di Cesidio Bianchi

1. Introduzione

I campi elettrici, magnetici ed elettromagnetici (CEM) interagiscono con le cariche della materia e pertanto anche con i tessuti biologici. I tessuti biologici da un punto di vista fisico, si comportano a seconda della frequenza dei campi e del tipo di tessuto, come conduttori più o meno cattivi, oppure come dielettrici con perdite. La dipendenza dalla frequenza e il loro comportamento, dato che in genere non hanno proprietà magnetiche è descritto da due grandezze fondamentali: la conducibilità elettrica σ e la costante dielettrica assoluta ε. Esse si assumono come grandezze scalari dipendenti dalla frequenza. La conoscenza di queste grandezze, ottenuta per mezzo di modelli teorici, o attraverso sperimentazione diretta, consente di affrontare anche per i tessuti biologici i problemi riguardanti l’interazione e la propagazione dei campi in questo particolare mezzo. Nei meccanismi d’interazione sono rilevanti i fenomeni di cessione dell’energia del campo elettromagnetico al tessuto, di spostamento delle cariche elettriche (o polarizzazione), con conseguente alterazione dei campi interni e dei potenziali. Riguardo ai meccanismi di cessione d’energia, l’energia del campo è ceduta alle cariche elettriche (elettroni, ioni, molecole dipolari e multipolari) che sono poste in movimento (traslate o ruotate). Durante il moto le cariche collidono con le altre molecole del tessuto trasferendo così la loro energia meccanica in calore. Inoltre le cariche elettriche, a seconda della loro massa, reagiscono più o meno rapidamente alle variazioni del campo e questo dà luogo a una serie di interessanti fenomeni dipendenti dalla frequenza. A frequenze basse, e per campi elettrici e magnetici quasi statici, sono rilevanti i fenomeni di polarizzazione all’interno dei tessuti biologici e le correnti indotte che si generano. A questo proposito per queste frequenze si può assumere che il campo elettrico e magnetico agiscano indipendentemente. Nei casi in cui ci si trovi in presenza di campi magnetici variabili sono anche importanti le dimensioni del corpo che interagisce con i CEM rispetto alla lunghezza d’onda λ e le orientazioni relative.

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