Sanità: Pericoli nell’utilizzo della Telemetrica sul corpo umano

L’uso della telemetria attraverso il corpo umano, per quanto molto utile, può comportare rischi notevoli per i tessuti biologici. Infatti l’interazione tra campo elettromagnetico e ambiente biologico è governata da meccanismi molto complessi che devono essere studiati a fondo in modo tale da avere la sicurezza che la trasmissione dei dati da parte dei dispositivi impiantabili non sia dannosa per l’attività biologica.

Telemetria e onde elettromagnetiche attraverso il corpo umano

L’insieme di tutte le onde elettromagnetiche può essere diviso in due grandi parti: le radiazioni ionizzanti (IR) e le radiazioni non ionizzanti (NIR). La differenza tra le due sta nel fatto che la prima ha energia sufficiente a ionizzare la materia attraverso cui passa, mentre la seconda no. Le NIR hanno una frequenza compresa fra i pochi hertz e i 300 THz. La telemetria sfrutta campi elettromagnetici con frequenze comprese tra 30KHz e 300GHz, che sono detti campi a radiofrequenze (RF); è quindi importante capire come esse interagiscono con il corpo umano. Fino a 100kHz i tessuti possono essere considerati come buoni conduttori; per questo motivo fino a tali frequenze il campo elettrico non penetra significativamente all’interno dei tessuti e l’organismo esposto si comporta come un oggetto omogeneo perfettamente conduttore sulla superficie del quale viene indotta una distribuzione di carica elettrica; la variazione nel tempo di tale distribuzione (se il campo è variabile) genera la presenza di correnti elettriche all’interno del corpo umano la cui intensità è proporzionale alla frequenza e all’ampiezza del campo elettrico. Gli ioni positivi e negativi presenti nei liquidi fisiologici acquistano energia dal campo elettrico e tendono a seguire le oscillazioni di quest’ultimo; di conseguenza si formano nell’organismo anche delle correnti ioniche. La distribuzione nell’organismo di tali correnti e l’entità delle stesse determinano la trasformazione di una parte significativa dell’energia EM in energia termica (effetto Joule). La quantità di energia assorbita dall’organismo determina un incremento della temperatura del corpo o di qualche sua parte; la descrizione delle modalità di deposito di essa nell’organismo risulta però assai complessa. Da un punto di vista qualitativo l’assorbimento riferito al corpo umano può essere diviso in quattro zone, in funzione della frequenza caratteristica dell’onda elettromagnetica:

1. Zona di sub risonanza (<30 MHz): si ha un assorbimento superficiale lungo il tronco; l’assorbimento aumenta all’aumentare della frequenza con una dipendenza di tipo quadratico. A 50-60 Hz i campi e le correnti generati nell’organismo possono provocare una varietà di risposte sul sistema nervoso. In generale, da 10 Hz a 1 kHz c’è la presenza di fenomeni immediati e deterministici, spesso anche transitori; ad esempio si verifica l’insorgenza di magnetofosfeni (stimolazioni non luminose dell’apparato visivo che si manifestano con la sensazione di lampi di luce), la riduzione del ritmo cardiaco o la soppressione di secrezione di melatonina (ormone legato ai ritmi giorno-notte). La presenza di eventuali effetti a lungo termine è ancora incerta. Per la prima volta nel 1979, in uno studio di Wertheimer e Leeper, è emersa la possibilità che l’esposizione a queste onde elettromagnetiche provochi l’insorgenza di cancro. Tuttora non vi è alcuna certezza che questo provochi danni diretti alle molecole biologiche, compreso il DNA, ed è quindi improbabile che le onde possano iniziare il processo di cancerogenesi.
   In generale, al di sotto di 1 MHz, i campi elettromagnetici non producono un riscaldamento significativo, ma inducono soprattutto correnti e campi elettrici che possono stimolare le cellule di tessuti, come quello nervoso e quello muscolare. All’interno del corpo esistono già delle correnti; se i campi superano in maniera significativa il loro valore, c’è la possibilità di conseguenze negative per la salute. Ad esempio, valori superiori a 100 mA/m2 possono interferire con il normale funzionamento del corpo e provocare contrazioni muscolari involontarie.
2. Zona di risonanza (30MHz-300MHZ): sono possibili assorbimenti in tutto il corpo e fino a 400 MHZ in parti di esso come la testa. Nella zona di risonanza si ha il mas-simo assorbimento. Esso dipende dalla statura, dalla corporatura e dal peso di ogni individuo.
3. Zona dei punti caldi (400MHz-2GHz): si ha un assorbimento localizzato per densità di 100 W/m2; l’assorbimento diminuisce all’aumentare della frequenza con una dipendenza del tipo 1/f2; anche le dimensioni dei punti caldi, il cui ordine di grandezza-za è quello dei centimetri, diminuiscono all’aumentare della frequenza;
4. Zona di assorbimento superficiale (>2GHz): si ha assorbimento con aumento di temperatura solo superficiale e pochissima energia penetra nei tessuti sottostanti. Affinché´ si verifichino danni alla salute, come cataratte oculari e ustioni della pelle, per effetto dell’esposizione a campi RF al di sopra di 10 GHz, occorrono densità di potenza superiori a 1000 W/m2. Questi livelli non si riscontrano nella vita quotidiana. Essi esistono invece nelle immediate vicinanze di radar di potenza, ma le attuali normative di esposizione impediscono la presenza dell’uomo in queste aree.

Bisogna anche dire che ogni tessuto biologico ha caratteristiche elettriche diverse e queste dipendono principalmente dalla percentuale d’acqua in esso contenuta. Infatti i tessuti si possono distinguere in quelli ad altissimo contenuto d’acqua (più del 90%) che sono il sangue, il liquido cerebrospinale e altri liquidi organici; tessuti con circa l’80% di acqua, come la pelle, i muscoli, il cervello e gli altri organi interni e i tessuti a basso contenuto di acqua, ciò con meno del 50%, che sono grasso tendini e ossa. A pari frequenza, la conducibilità, e quindi anche l’assorbimento di radiazioni da parte del tessuto muscolare, sono più elevate di circa un ordine di grandezza rispetto a quelle del tessuto adiposo. Questo è appunto dovuto al fatto che il tessuto musco-lare ha una percentuale d’acqua molto maggiore rispetto al tessuto adiposo.

Partendo da queste considerazioni e affrontando studi molto precisi e dettagliati è stata redatta una normativa (CEI ENV 50166-2) che indica qual è il limite di intensità di un campo elettrico o magnetico ad una determinata frequenza affinché esso non provochi danni ai tessuti biologici (Tabella 3.1 e Tabella 3.2).

Un altro problema che bisogna valutare nell’uso di dispositivi che sfruttino le onde elettromagnetiche per la trasmissione dei dati dall’interno all’esterno del corpo umano è che i tessuti, assorbendo energia, possono modificare l’onda e quindi il segnale inviato. Infatti, l’onda, propagandosi nel mezzo materiale, può arrivare alla superficie di separazione fra i tessuti di natura diversa e venire riflessa. Arrivando dall’esterno l’onda incontra vari tipi di tessuto come pelle, grasso, muscolo e tessuto osseo.

Possono quindi verificarsi variazioni di intensità alle varie interfacce. Le onde incidenti e riflesse sovrapponendosi possono dar luogo a fenomeni complessi di interferenza ai quali possono accompagnarsi assorbimenti concentrati in corrispondenza ad alcune interfacce. Alcuni strati possono anche risultare di spessore tale da provocare fenomeni di risonanza a frequenze particolari. Bisogna quindi trovare delle frequenze adatte in maniera tale da essere sicuri che le informazioni trasferite non vengano modificate durante il percorso.