FDTD NEL TOTAL BODY
Si analizza ora lo studio del SAR all’interno di un soggetto umano, è uno dei primi studi effettuati con l’FDTD per cui ha valore storico, fa quindi riferimento a modelli abbastanza grossolani. In seguito saranno mostrate analisi effettuate in esposizioni di campo vicino, con eccitazione con una antenna a semionda.
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RAPPRESENTAZIONE DEL CORPO UMANO MEDIANTE CELLETTE CUBICHE. Lo studio è stato realizzato nel 1979, quando la "potenza" dei calcolatori era ancora limitata, per cui si utilizzarono solo 180 cellette. Notiamo inoltre che il modello è dotato di un asse di simmetria verticale, il che ci permette di ridurre la complessità del problema della metà. |
Lo studio consisteva nella misurazione del SAR globale di ogni celletta considerando due situazioni che vengono presentate affiancate:
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1) modello del corpo umano omogeneo, per cui si
considera lo stesso materiale in ogni celletta; 2) modello disomogeneo, per cui si considera in ogni celletta il materiale dominante. L'esposizione del modello avveniva per campo polarizzato verticalmente in entrambi i casi, ad una freq. di 80 MHz, con una potenza incidente di 100mW/cm2. Le tre situazioni presentate (back-layer, middle layer e front layer), fanno riferimento a tre sezioni verticali del modello, considerate per evidenziare meglio i fenomeni (anche all'interno del corpo), quindi sovrapponendo le tre immagini ne otteniamo una tridimensionale. Commentando i risultati si può osservare che in entrambi i modelli sono evidenti degli hot-spot in alcune zone particolari: sul collo, sulle gambe (in particolare nella parte inferiore) e all'interno più o meno al centro del corpo. Tutto ciò è in accordo con quanto si può osservare con misure termografiche3 ). Osserviamo però come nei due modelli il valore del SAR negli hot-spot si mantiene abbastanza diverso anche se corrisponde allo stesso fenomeno. |
I risultati si riassumono cosiderando il SAR medio del modello omogeneo di corpo umano a 180 cellette, esposto ad un campo polarizzato verticalmente. Tale valor medio si ottiene sommando il valore del SAR in ogni celletta e dividendo per il numero delle cellette stesse, si descrive così una caratterizzazione globale della energia che penetra nel soggetto
In tal modo è possibile fare uno studio in frequenza dell'onda incidente e studiare quali possono essere le situazioni di maggiore assorbimento o pericolosità. Per avere una verifica delle informazioni ottenute con il metodo numerico, posso fare uno studio comparato con quello dell'ellissoide prolato. I grafici relativi a varie parti del corpo si trovano in buono accordo con quanto già trovato per l'ellissoide prolato, e confermano pertanto tutte le considerazioni fatte a suo tempo. In realtà il metodo numerico ci fornisce maggiori informazioni in quanto con esso siamo in grado di misurare il SAR localmente, e quindi osservare cosa succede in particolari zone d'interesse del corpo... (organi, etc.). Una particolare menzione va spesa per il braccio che tende a risuonare per conto suo. Questo è dovuto essenzialmente a due fattori:
1) il braccio, pur avendo pressappoco la stessa struttura della gamba (osso con intorno muscolo...), ha dimensioni più piccole di quest'ultima sia di lunghezza che di spessore;
2) l'attaccatura del braccio con il "body" è più piccola di quella della gamba, quindi fluisce meno potenza dal corpo verso gli arti superiori, mentre quella verso gli arti inferiori è sufficiente a coinvolgere quest'ultimi in un fenomeno di risonanza globale (come si può osservare dall'allineamento dei picchi di risonanza ad una freq. di circa 80 MHz). Lo studio è limitato in freq. ai 600 MHz in quanto oltre tale limite le dimensioni delle cellette diventano troppo grandi rispetto alla lunghezza d'onda.
In questa figura viene evidenziato come non ci siano particolari differenze nel considerare il modello omogeneo o quello disomogeneo.
E’ interessante notare l’assorbimento della testa rispetto a quello in tutto il corpo
Lo studio comparato dell'assorbimento della testa e del corpo intero per un onda che incide verticalmente (dalla testa verso i piedi), con il campo E fronte-retro e densità di potenza 1 mW/m2 evidenzia un andamento tipo risonanza per la testa, mentre il "body" tende ad avere assorbimenti costanti rispetto alla freq. In realtà non possiamo parlare di vera e propria risonanza in quanto il valore di picco (che si è spostato intorno ai 350 MHz) è 3-4 volte quello minimo, comunque la testa tende a scaldarsi di più (soprattutto perché il campo incide proprio su di essa)
Invece lo studio comparato dell'assorbimento della testa e del corpo intero per un campo con polarizzazione E in situazione di propagazione fronte-retro e densità di potenza incidente di 1 mW/m2 evidenzia un generale appiattimento della caratteristica al variare della frequenza: nel corpo l'assorbimento si mantiene più o meno costante intorno a valori dell'ordine di 0.6 W/Kg, mentre la testa assorbe di più (circa il doppio) e quindi è più soggetta a riscaldamento.
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