CONSIGLIO NAZIONALE DELLE RICERCHEISTITUTO DI RICERCA SULLE ONDE ELETTROMAGNETICHE
FIRENZE - ITALY

Proprietà dielettriche dei tessuti umani:definizioni, modello parametrico, codici di calcolo.
Dielectric properties of human tissues: definitions,parametric model, computing codes.
IROE TECHNICAL REPORT N.TR/ICEMM/13.00
Sommario
Vengono richiamate le definizioni e la teoria di base delle proprietàdielettriche dei tessuti biologici. Sono presentati un algoritmo matematico, un
codice computazionale ed alcune applicazioni in linea e fuori linea basate sul
modello parametrico di C.Gabriel.
Abstract
Definitions and basic theory of the dielectric properties of biological tissues
are recalled. Mathematical and computational codes and various on-line andoff-line applications are presented, based on the Gabriel’s parametric model.

Autori:Daniele Andreuccetti
Roberto Fossi

ISSN 1120-2823

Settembre 2000

Proprietà dielettriche dei tessuti umani:definizioni, modello parametrico, codici di calcolo.

Daniele Andreuccetti e Roberto Fossi
IROE-CNR, Firenze

1.

Introduzione

La determinazione della distribuzione della densità di corrente indotta o del rateo diassorbimento specifico (SAR) in un organismo esposto ad un campo elettromagnetico
mediante soluzione numerica delle equazioni che governano i meccanismi di accoppiamentorichiede che siano note le proprietà dielettriche di tutti i tessuti interessati, che consistono nelvalore della costante dielettrica relativa complessa ^ alla frequenza di lavoro.
La definizione della costante dielettrica relativa complessa può essere fatta discendere
dall’equazione di Ampere-Maxwell:(1)

dove J è la densità di corrente di cariche libere e D la densità di flusso elettrico.
Faremo vedere che sotto alcune ipotesi, restrittive ma sufficientemente generali,l’equazione precedente può mettersi nella forma:(2)
dove ω è la pulsazione angolare e 0 la costante dielettrica assoluta dello spazio libero. Le"ipotesi restrittive" a cui facevamo cenno consistono nelle condizioni seguenti:
il materiale con cui si ha a che fare deve essere un dielettrico (eventualmente)
con perdite, condizione verificata da tutti i tessuti biologici;
non devono essere presenti correnti elettriche impresse;si deve essere in regime armonico sinusoidale.
In questa situazione la densità di corrente di cariche libere J può essere espressa infunzione del campo elettrico E attraverso la conducibilità (elettrica) σf:(3)
Come è noto, la densità di flusso elettrico D è legata al campo elettrico E ed al vettore
polarizzazione elettrica P:(4)
Con queste posizioni, l’equazione (1) diviene:2

(5)E‘ opportuno trattare separatamente i casi seguenti:
il materiale è senza perdite;
il materiale presenta perdite esclusivamente di tipo ohmico;
il materiale presenta perdite esclusivamente di tipo dielettrico;
il materiale presenta tanto perdite ohmiche quanto dielettriche.
Materiali dielettrici senza perdite
In questo caso la conducibilità risulta nulla (σf=0), mentre la polarizzazione è
proporzionale al campo elettrico ed in fase con esso:(6)

dove χ è la suscettività elettrica e = 1 + χ la costante dielettrica relativa del materiale
considerato. Come si vede, l’equazione (5) assume la forma (2) semplicemente ponendo:(7)

Materiali con perdite ohmiche
La conducibilità σf permette di tenere conto delle perdite di tipo ohmico, che come ènoto si possono ricondurre alla interazione tra il campo elettrico e le cariche elettriche libere
presenti nel materiale; la polarizzazione è ancora proporzionale ed in fase col campo elettricoe quindi vale ancora la (6). Non è difficile verificare che la (5) assume in questo caso la
forma (2) ponendo:(8)

Materiali con perdite dielettriche
Le perdite dielettriche sono legate alla interazione tra il campo elettrico ed i dipoli
elettrici presenti nel materiale. In presenza di perdite dielettriche, la polarizzazione non riesce
a mantenersi in fase col campo elettrico alla frequenza di lavoro; la conducibilità di tipo
ohmico è nulla (σf=0) mentre se ψ è il ritardo di fase di P rispetto ad E possiamo scrivere:(9)3

dove si è posto:(10)

Di nuovo, possiamo ricondurre l’equazione (5) alla (2) ponendo:(11)

Materiali con perdite sia dielettriche sia ohmiche
Nel caso più generale, combinando la (5) con la (9) otteniamo:(12)
che può essere messa nella forma (2) se definiamo:(13)

E‘ opportuno osservare che, dal punto di vista fenomenologico e quindi sperimentale,non è di fatto possibile distinguere le perdite dielettriche da quelle ohmiche. Quello che si
osserva, nel materiale dove è presente un campo elettrico E, è una corrente elettrica con una
componente in fase ed una in quadratura rispetto al campo stesso; alla prima di queste
componenti risultano associate le perdite di energia che portano, tra l’altro, al riscaldamentodel materiale. In definitiva, potremo riscrivere l’equazione (2) nel modo seguente:(14)

A seconda dell’effettivo comportamento fisico del materiale, o della convenienza
dettata dalle equazioni con cui si ha a che fare, potremo decidere se mettere in evidenza ilcarattere dielettrico delle perdite scrivendo:(15)

oppure dare alle stesse una interpretazione di tipo ohmico:(16)

Naturalmente, tra le grandezze σ,
4’, " usate qui e le σf,,*prima introdottesussistono le seguenti ovvie relazioni:(17)

Per quanto ci riguarda, useremo nel seguito l’espressione seguente, che discende
immediatamente dalle equazioni (16) e (17) precedenti:
(18)

2.

Modello parametrico

Nel loro lavoro estremamente completo [1][2] C.Gabriel e collaboratori, partendo
da una indagine della letteratura esistente [3] e da una notevole mole di dati sperimentali
originali [4], hanno proposto un modello parametrico [5] per la valutazione delle
proprietà dielettriche di un gran numero di tessuti umani nell’intervallo di frequenza da 10
Hz a 100 GHz. Il modello è basato sulla sovrapposizione di quattro relazioni di dispersionedi tipo Cole-Cole [6].
La relazione di dispersione di Cole-Cole è a sua volta basata sulla teoria delrilassamento di Debye, che fornisce la seguente espressione per la dipendenza della costantedielettrica relativa complessa dalla frequenza nei pressi di una regione di dispersione di undato tessuto:(19)
dove a, b e τ sono costanti (indipendenti dalla frequenza ma diverse per ogni materiale) e ωè la pulsazione angolare.
La relazione di Cole-Cole è una generalizzazione dell’equazione di Debye, avente lo
scopo di tenere conto (mediante l’introduzione di un ulteriore parametro d) dell’allargamentodella regione di dispersione dovuto alla complessità della struttura e della composizione dei
materiali biologici:(20)

Il risultato complessivo della sovrapposizione di quattro dispersioni Cole-Cole aquattro diverse frequenze è espresso dalla relazione seguente, nella quale è stato introdottoanche un termine σ0, che rappresenta il limite della conducibilità in corrente continua:

5

(21)

Questo modello richiede evidentemente che si determini il valore di 14 parametri perciascun tessuto modellato. Il lavoro di C.Gabriel e collaboratori ha portato all’individuazione
dei parametri relativi a 45 tessuti umani diversi; sfruttando delle analogie tra i tessuti (alcunedelle quali indicate dagli stessi autori, altre da noi individuate o postulate) abbiamo esteso ilmodello a coprire 57 tessuti diversi, tra cui tutti quelli che abbiamo potuto individuare
nell’analisi e nella digitalizzazione delle sezioni umane ricavate dal Visible Human Project
ed impiegate nei programmi di dosimetria numerica realizzati all’IROE [7][8]; maggioridettagli in proposito sono riportati in Appendice 3 (pensata per solo uso interno IROE equindi non necessariamente presente nella versione pubblica del presente documento).
Tornando all’equazione (21), se ricordiamo la (18) otteniamo:(22)

Come si vede, si è ricondotti a trovare la parte reale e la parte immaginaria del numero
complesso:(23)

Per cominciare, si noti che risulta:(24)

quindi:(25)

o anche:(26)

Se, per semplificare la notazione, poniamo:

6

(27)

possiamo scrivere:(28)
Sostituendo questa nella (23) e razionalizzando si ottiene per Γn l’espressione:(29)

Se poniamo ancora:(30)

giungiamo facilmente a trovare:(31)

e quindi finalmente, dalla (22):(32)

Si noti che, mentre i parametri Rn, An e Bn dipendono dalla frequenza, Pn e Qn non
dipendono da essa e possono essere calcolati e memorizzati una volta per tutte per ciascun
tessuto.

7

3.

Proprietà dielettriche derivate

La costante dielettrica relativa complessa ^ rappresenta quelle che potremmo chiamare
le proprietà dielettriche primarie di un tessuto biologico; in questo capitolo vogliamo definire
e calcolare le proprietà dielettriche derivate: lunghezza d’onda λ, profondità di penetrazione
δ e angolo di perdita γ, la cui tangente viene denominata tangente di perdita. Quest’ultima
è data semplicemente dal rapporto tra i valori assoluti della parte immaginaria e della partereale della costante dielettrica complessa; dalla (18):(33)

Per definire e calcolare le altre due proprietà dielettriche derivate, partiamo dalleequazioni che descrivono la propagazione del campo elettromagnetico in un mezzo omogeneo
e isotropo, dielettrico con perdite, privo di sorgenti, magneticamente trasparente e di proprietàdielettriche primarie ^ (si veda anche la (14)):(34)

Prendendo il rotore di ambo i membri della seconda equazione e sostituendovi laprima otteniamo:(35)
dove si è definito:(36)
Utilizzando la nota identità vettoriale per il rotore di rotore e tenendo contodell’assenza di sorgenti (per cui la divergenza del campo elettrico è nulla) otteniamo:(37)
Se consideriamo, per semplicità, un campo elettrico polarizzato in direzione X epropagantesi in direzione Z:(38)
allora la (37) diviene:(39)

Una possibile soluzione di questa equazione consiste, come è noto, nella seguente8

espressione:(40)
dove si è fatta esplicitamente comparire la dipendenza dal tempo di tipo armonico sinusoidale.
In modo del tutto generale, si può rappresentare il numero complesso k, definito dalla(36), con una espressione del tipo:(41)
con la quale la (40) diviene:(42)
In base a questa soluzione possiamo definire la lunghezza d’onda λ:(43)e la profondità di penetrazione δ:(44)

Se facciamo il quadrato della (41) ed utilizziamo le (36) e (18) possiamo scrivere:(45)

da cui si ricava il sistema:(46)

Facendo comparire direttamente - grazie alle (43) e (44) - i parametri λ e δ a cui
siamo interessati, il sistema si trasforma nel seguente:(47)

Se adesso ricordiamo che:
9

(48)

riorganizziamo la prima equazione del sistema (47) ed eleviamo al quadrato la seconda,
otteniamo:(49)

Sostituendo la prima equazione nella seconda ricaviamo:(50)

E‘ possibile mettere questa equazione in forma canonica, definendo:(51)

quindi, moltiplicando tutti i termini per c2 e riordinando; si trova:(52)che, come si vede, consiste in una equazione di secondo grado in y la cui unica soluzione
positiva è espressa da:(53)

Se dividiamo tutti i termini per π2 e raccogliamo si ottiene:
(54)

10

Utilizziamo adesso l’espressione della lunghezza d’onda nello spazio libero λ0:(55)

grazie alla quale:(56)

Infine, se sostituiamo a c4 la sua espressione (si veda la (48)):(57)

trovando:(58)

si giunge all’espressione per la lunghezza d’onda:(59)

A questo punto, per trovare la profondità di penetrazione δ conviene rifarsi alla (54)ed utilizzare la (57); si trova:(60)

Sostituiamo questa espressione nella prima delle (49) ottenendo:(61)

quindi:11

(62)ed infine:(63)

Osserviamo, per concludere, che se il materiale considerato è un buon conduttore,
ovvero se risulta:(64)
allora le espressioni per δ e λ divengono:
(65)

(66)

4.

I programmi realizzati

L’equazione (32) costituisce la base matematica del pacchetto di programmi sviluppati
all’IROE per il calcolo delle proprietà dielettriche dei tessuti biologici.
Questi consistono in un programma server (denominato tpd, da tissue propertiesdæmon) ed in una serie di programmi client. Il server tpd risiede su un sistema centralizzato
avente indirizzo Internet safeemf.iroe.fi.cnr.it, dove resta costantemente in ascolto sulla porta
5210/tcp, in attesa delle eventuali richieste da parte dei client. Questi ultimi devono essere
lanciati in esecuzione dagli utenti su sistemi periferici (personal computer) connessi al server
mediante una rete locale o geografica che supporti il protocollo TCP/IP.
Il server gestisce la tabella dei 14 parametri per ciascuno dei tessuti trattati e incorpora
le procedure per il calcolo della costante dielettrica relativa, della conducibilità, della
lunghezza d’onda, della profondità di penetrazione e della tangente di perdita in funzione deltipo di tessuto e della frequenza. I client implementano l’interfaccia utente attraverso cui
avviene il dialogo con l’utilizzatore del programma; essi traducono le richieste dell’utente incomandi validi per il server (vedi Appendice 1), ricevono da quest’ultimo i dati richiesti e li
mostrano all’utilizzatore nel formato desiderato.
Il vantaggio principale insito nell’approccio client/server risiede nella gestione
12centralizzata dei parametri, che consente per esempio di definire nuovi tessuti o modificare
gli esistenti senza dover ridistribuire nuovo software agli utilizzatori. Questi ultimi sono
sollevati anche dalla necessità di implementare il codice per il calcolo delle proprietàdielettriche primarie o derivate a partire dai valori dei parametri. Infine, la disponibilità inlinea della documentazione completa del protocollo client/server utilizzato (riportata anche
in Appendice 1) permette a chiunque ne abbia la necessità e la capacità di realizzare
autonomamente programmi client dedicati ad applicazioni specifiche o piattaforme particolari.
Il prezzo da pagare per questi vantaggi consiste, come è ovvio, nella necessità di disporre di
un collegamento telematico con protocollo TCP/IP tra il client ed il server e nel sopportarne
eventuali lentezze o inaffidabilità.
Per facilitare l’utilizzo delle applicazioni sviluppate, è stato realizzato un documento
Internet [9] che costituisce anche il punto di accesso alla documentazione del protocollo
client/server. Partendo da questo documento (consultabile mediante un comune browser Web)è possibile tanto utilizzare una serie di procedure integrate, con uscita su pagina HTML, perla determinazione "in linea" delle proprietà dielettriche dei tessuti, quanto scaricare alcuni
client dimostrativi dell’uso "fuori linea".
Sono liberamente disponibili i seguenti client per la piattaforma Windows a 32 bit(95/98/NT) in modalità testo:
atsf.exe(all tissues single frequency): permette di determinare le proprietàdielettriche di tutti i tessuti trattati dal server ad una singola frequenza;
stsf.exe(single tissue single frequency): permette di determinare le proprietàdielettriche di un singolo tessuto ad una singola frequenza;
stfs.exe(single tissue full span): permette di determinare le proprietàdielettriche di un singolo tessuto su tutto l’intervallo di frequenza
coperto dal server, esteso da 10 Hz a 100 GHz e suddiviso in 10
decadi con 5 valori per ogni decade.

13

APPENDICE 1
Documentazione del server tpd

A1.1

L’applicazione tpd

Il programma tpd (tissue properties dæmon) è una applicazione multitasking residente
su piattaforma Linux, realizzata secondo il modello standard per i concurrent server TCP/IP
in ambiente Unix.
Una volta lanciato in esecuzione dalla linea di comando, il programma provvede avisualizzare un messaggio di apertura, quindi legge i parametri dei tessuti definiti nel file
master.prn dichiarando il numero di definizioni valide incontrate, infine si installa inbackground restituendo all’operatore il controllo del sistema.
Una volta in background, il processo associato al programma tpd apre un socket tcp,
collegandolo alla porta 5210/tcp e ponendosi in attesa di richieste di connessione da parte diclient interni o esterni. Al sopraggiungere di una di queste, il processo si duplica (fork), inmodo tale che uno dei due processi così generati resta in attesa di altre richieste (garantendocosì la continuità del servizio), mentre l’altro si predispone ad eseguire i comandi in arrivo
dal client che ha stabilito la connessione.
Il dialogo client/server segue un protocollo ASCII costituito da linee di testo terminate
dalla sequenza CarriageReturn + LineFeed. Il dialogo è aperto dal server, che comunica alclient la sua disponibilità ad accettare comandi inviando la stringa:+OK Tissue Dielectric Properties Serverda questo punto in poi, il dialogo prosegue col client che invia comandi al server equest’ultimo che replica con linee dati e risposte, come documentato in dettaglio nel seguito.
Il dialogo è chiuso dal client col comando QUIT al quale il server replica con un:+OK Connection closed
emesso il quale il server stesso chiude la connessione e termina l’esecuzione del processo ad
essa associato.

A1.2

Risposte standard del server

Salvo poche eccezioni, le risposte fornite dal server in seguito all’esecuzione deicomandi ricevuti dal client sono riconducibili a cinque tipologie di base, di seguito
brevemente descritte. Nella descrizione, i parametri racchiusi tra parentesi angolari sono
sempre presenti, mentre quelli tra parentesi quadre lo sono solo in alcuni casi.
A1.2.1

Risposta positiva generica:+OK Tissue Dielectric Properties Server

14

con essa il server chiude l’esecuzione di un comando completata con successo, nelcaso in cui non sia necessario fornire ulteriori informazioni sul compito svolto.
A1.2.2

Risposta positiva specifica:+OK <ulteriori_informazioni>
con essa il server chiude l’esecuzione di un comando completata con successo, nelcaso in cui sia necessario fornire qualche ulteriore informazione sul compito svolto:
tale informazione è contenuta nella stringa che costituisce la seconda parte dellarisposta stessa; un esempio in tal senso è fornito dal messaggio di chiusura dellaconnessione sopra riportato.

A1.2.3

Risposta negativa specifica:-ERR <descrizione_errore>con essa il server chiude l’esecuzione di un comando nel corso della quale si èverificato un errore e fornisce informazioni sulla natura dell’errore occorso.

A1.2.4

Prologo all’invio di dati:+RDY <numero_intero> [ulteriori_informazioni]
con essa il server prepara l’invio di stringhe-dati. Il primo parametro indica il numero
delle stringhe-dati che seguiranno, l’eventuale secondo parametro fornisce ulteriori
informazioni, quando necessario.

A1.2.5Stringhe-dati
sono le stringhe attraverso le quali il server comunica i dati richiesti; sono previste
diverse tipologie di stringhe-dati, a seconda delle informazioni che è necessario
trasmettere in base al comando giunto dal client, per esempio:
nomi dei tessuti definiti;
dati relativi ai valori delle proprietà dielettriche di uno o più tessuti, in forma
completa o più o meno parziale;
dati relativi ai valori dei parametri di uno o più tessuti, con riferimento almodello parametrico descritto al capitolo 2 del presente rapporto tecnico;dati richiesti dai programmi di dosimetria numerica realizzati all’IROE [7][8](si vedano le Appendici 2 e 3, pensate per solo uso interno IROE e quindi nonpresenti nella versione pubblica del presente documento);
segnalazioni di dati non validi a causa della presenza di un errore nel
comando inviato dal client; questo tipo di stringa-dati è immediatamente
seguito da un messaggio di risposta negativa specifica;
istruzioni relative all’uso del programma (comando HELP).
Si veda anche il paragrafo A1.4 "Formati di visualizzazione".
15

A1.3

Sintassi dei comandi

Nel seguito vengono elencati in ordine alfabetico e descritti in dettaglio i comandi che
possono essere eseguiti dal server tpd. Per ciascun comando, si riportano la sintassi diutilizzo, lo scopo, le informazioni sui parametri a corredo e la risposta del server. I parametri
posti tra parentesi angolari sono obbligatori, quelli tra parentesi quadre facoltativi.
COMANDOFORM
SINTASSI
FORM [indice]
SCOPO
Imposta o mostra il formato di visualizzazione utilizzato dalle stringhe-dati standard
che riportano le proprietà dielettriche di un tessuto.
PARAMETRI
Il parametro facoltativo "indice" (di tipo intero) specifica il formato da impostare, dascegliere tra quelli predefiniti (descritti più avanti nel paragrafo A1.4 "Formati divisualizzazione") ognuno identificato da un numero. Se il parametro "indice" non è
specificato o il suo valore non corrisponde ad alcun formato di visualizzazione
predefinito, esso viene ignorato ed il formato di visualizzazione resta immutato.
RISPOSTA
La risposta del server è sempre di tipo positivo specifico:+OK <indice> Tissue Dielectric Properties Server
dove "indice" riporta il numero che identifica il formato di visualizzazione corrente
dopo l’esecuzione del comando.
COMANDOGETA
SINTASSIGETA <frequenza>
SCOPO
Calcola e riporta i valori delle proprietà dielettriche di tutti i tessuti definiti, alla
frequenza specificata.
PARAMETRI
Il parametro obbligatorio "frequenza" (di tipo reale) specifica la frequenza a cui si
vogliono calcolate le proprietà dielettriche.
RISPOSTA
Se per la frequenza viene specificato un valore non valido (cioè al di fuori
dell’intervallo gestito dal programma) allora il server emette una risposta negativa
specifica del tipo:-ERR Bad frequency: <frequenza> Hz
Se il valore della frequenza è corretto, viene emesso un prologo all’invio dati:+RDY <numero_tessuti>
dove "numero_tessuti" è il numero dei tessuti gestiti dal programma e quindi è il
numero delle stringhe-dati standard che seguiranno, ciascuna col formato divisualizzazione corrente (vedere il comando FORM). Alle stringhe-dati segue infine
16una risposta positiva generica con la quale il server chiude l’esecuzione del comando.
COMANDOGETS
SINTASSIGETS <nome_tessuto> <frequenza>
SCOPO
Calcola e riporta i valori delle proprietà dielettriche del tessuto specificato, alla
frequenza specificata.
PARAMETRI
Il parametro obbligatorio "nome_tessuto" (di tipo stringa) ed il parametro obbligatorio"frequenza" (di tipo reale) specificano rispettivamente il tessuto e la frequenza a cui
si vogliono calcolate le proprietà dielettriche.
RISPOSTA
Se viene specificato un nome di tessuto non riconosciuto dal programma, allora ilserver emette un messaggio interlocutorio (che prende il posto della stringa-dati) deltipo:
Invalid data (unknown tissue <nome_tessuto)
seguito da una risposta negativa specifica del tipo:-ERR Unknown tissue: <nome_tessuto>
Se per la frequenza viene specificato un valore non valido (cioè al di fuori
dell’intervallo gestito dal programma) allora il server emette un messaggio
interlocutorio (che prende il posto della stringa-dati) del tipo:
Invalid data (bad frequency <frequenza> Hz)seguito da una risposta negativa specifica del tipo:-ERR Bad frequency: <frequenza> Hz
Se entrambi i parametri sono corretti, viene emessa una stringa-dati standard colformato di visualizzazione corrente (vedere il comando FORM) a cui segue una
risposta positiva generica con la quale il server chiude l’esecuzione del comando.
COMANDOGLIN
SINTASSI
GLIN <nome_tessuto> <frequenza_iniziale> <frequenza_finale> <numero_di_intervalli)

SCOPO
Calcola e riporta i valori delle proprietà dielettriche del tessuto specificato, per valoridi frequenza linearmente equispaziati nell’intervallo specificato, suddiviso nel numero
di intervalli specificato.
PARAMETRI
Il parametro obbligatorio "nome_tessuto" (di tipo stringa) specifica il tessuto a cui si
è interessati. I parametri obbligatori "frequenza_iniziale" e "frequenza_finale"(entrambi di tipo reale) delimitano l’intervallo di frequenza in cui si vogliono calcolati
i valori delle proprietà dielettriche. Il parametro obbligatorio "numero_di_intervalli"(di tipo intero) indica in quanti intervalli si debba suddividere l’intervallo di frequenza
suddetto. Le proprietà dielettriche saranno calcolate nei punti estremi dei segmenti
individuati dai valori dei suddetti parametri.
17

RISPOSTA
Se viene specificato un nome di tessuto non riconosciuto dal programma, allora ilserver emette una risposta negativa specifica del tipo:-ERR Unknown tissue: <nome_tessuto>
Se per una delle due frequenze richieste viene specificato un valore non valido (cioèal di fuori dell’intervallo gestito dal programma) allora il server emette una risposta
negativa specifica del tipo:-ERR Bad start frequency: <frequenza_iniziale> Hz
oppure:-ERR Bad stop frequency: <frequenza_finale> Hz
Se il numero di intervalli specificato è minore o uguale a zero, allora il server emette
una risposta negativa specifica del tipo:-ERR Bad number of intervals: <numero_di_intervalli>
Se tutti e quattro i parametri sono corretti, viene emesso un prologo all’invio dati:+RDY <numero_di_intervalli+1>
dove "numero_intervalli+1" è il numero dei diversi valori di frequenza a cui verranno
calcolate le proprietà dielettriche e quindi è il numero delle stringhe-dati standard che
seguiranno. Per la precisione, le proprietà dielettriche verranno calcolate ai valori difrequenza determinati con la relazione seguente:

Le stringhe-dati hanno ciascuna il formato di visualizzazione corrente (vedere ilcomando FORM) e sono seguite da una risposta positiva generica con la quale ilserver chiude l’esecuzione del comando.
COMANDOGLOG
SINTASSI
GLOG <nome_tessuto> <frequenza_iniziale> <frequenza_finale> <numero_di_valori_per_decade>

SCOPO
Calcola e riporta i valori delle proprietà dielettriche del tessuto specificato, per valoridi frequenza equispaziati logaritmicamente nell’intervallo specificato, in ogni decadedel quale viene calcolato il numero di valori specificato.
PARAMETRI
Il parametro obbligatorio "nome_tessuto" (di tipo stringa) specifica il tessuto a cui si
è interessati. I parametri obbligatori "frequenza_iniziale" e "frequenza_finale"(entrambi di tipo reale) delimitano l’intervallo di frequenza in cui si vogliono calcolati
i valori delle proprietà dielettriche. Il parametro obbligatorio
18

"numero_di_valori_per_decade" (di tipo intero) indica quanti valori si debbano
calcolare in ogni decade dell’intervallo di frequenza suddetto.
RISPOSTA
Se viene specificato un nome di tessuto non riconosciuto dal programma, allora ilserver emette una risposta negativa specifica del tipo:-ERR Unknown tissue: <nome_tessuto>
Se per una delle due frequenze richieste viene specificato un valore non valido (cioèal di fuori dell’intervallo gestito dal programma) allora il server emette una risposta
negativa specifica del tipo:-ERR Bad start frequency: <frequenza_iniziale> Hz
oppure:-ERR Bad stop frequency: <frequenza_finale> Hz
Se il numero di valori per decade specificato è minore o uguale a zero, allora il server
emette una risposta negativa specifica del tipo:-ERR Bad number of values per decade: <numero_di_valori_per_decade>Se tutti e quattro i parametri sono corretti, viene emesso un prologo all’invio dati:+RDY <numero_valori> <frequenza_minima_base10> <frequenza_massima_base10>

dove "numero_valori" è il numero dei diversi valori di frequenza a cui verranno
calcolate le proprietà dielettriche e quindi è il numero delle stringhe-dati standard che
seguiranno, "frequenza_minima_base10" è la più grande potenza di dieci che sia
minore o uguale della più piccola tra la frequenza iniziale e la frequenza finale
specificate nel comando e "frequenza_massima_base10" è la più piccola potenza didieci che sia maggiore o uguale della più grande tra la frequenza iniziale e lafrequenza finale specificate nel comando. Le proprietà dielettriche verranno quindi
calcolate ai valori di frequenza determinati con la relazione seguente:

Le stringhe-dati hanno ciascuna il formato di visualizzazione corrente (vedere ilcomando FORM) e sono seguite da una risposta positiva generica con la quale ilserver chiude l’esecuzione del comando.
COMANDOHELP
SINTASSIHELP
SCOPO
Riporta una descrizione sintetica dei comandi disponibili sul server e della loro
sintassi di utilizzo.
19

PARAMETRI
Nessun parametro.
RISPOSTA
Il server conclude la descrizione sintetica dei comandi con una risposta positiva
generica. Una eventuale risposta negativa specifica del tipo:-ERR Help file not foundcostituisce un errore interno ed indica che il server non ha potuto trovare il documento
da cui leggere la descrizione dei comandi.
COMANDOLIST
SINTASSI
LIST
SCOPO
Riporta la lista dei nomi dei tessuti gestiti.
PARAMETRI
Nessun parametro.
RISPOSTA
Il server emette un prologo all’invio dati:+RDY <numero_tessuti>
dove "numero_tessuti" è il numero dei tessuti gestiti dal programma e quindi è il
numero delle stringhe che seguiranno, contenenti semplicemente il nome dei tessuti
gestiti (uno per linea, in ordine alfabetico). Alle stringhe segue una risposta positiva
generica con la quale il server chiude l’esecuzione del comando.
COMANDOPARM
SINTASSI
PARM <nome_tessuto>
SCOPO
Riporta i valori dei parametri del modello parametrico per il tessuto selezionato.
PARAMETRI
Il parametro obbligatorio "nome_tessuto" (di tipo stringa) specifica il tessuto del qualesi vogliono ottenere i valori dei parametri del modello.
RISPOSTA
Se viene specificato un nome di tessuto non riconosciuto dal programma, allora ilserver emette un messaggio interlocutorio (che prende il posto della stringa-dati) deltipo:
Invalid data (unknown tissue <nome_tessuto)
seguito da una risposta negativa specifica del tipo:-ERR Unknown tissue: <nome_tessuto>
Se il nome del tessuto è corretto, viene emessa una stringa-dati col seguente formato
specifico:nome_tessuto ∞ σ0 b1 τ1 d1 b2 τ2 d2 b3 τ3 d3 b4 τ4 d4
a cui segue una risposta positiva generica con la quale il server chiude l’esecuzionedel comando.
20

COMANDOPRMA
SINTASSI
PRMA
SCOPO
Riporta i valori dei parametri del modello parametrico per tutti i tessuti riconosciuti.
PARAMETRI
Nessun parametro.
RISPOSTA
Viene emesso un prologo all’invio dati:+RDY <numero_tessuti>
dove "numero_tessuti" è il numero dei tessuti gestiti dal programma e quindi è il
numero delle stringhe-dati che seguiranno, ciascuna col seguente formato specifico:nome_tessuto ∞ σ0 b1 τ1 d1 b2 τ2 d2 b3 τ3 d3 b4 τ4 d4Alle stringhe-dati segue infine una risposta positiva generica con la quale il server
chiude l’esecuzione del comando.
COMANDOQUIT
SINTASSI
QUIT
SCOPO
Chiude la connessione client/server.
PARAMETRI
Nessun parametro.
RISPOSTA
Il server emette la seguente risposta positiva specifica:+OK Connection closed
quindi chiude la connessione con il client.
COMANDO NON RICONOSCIUTO
Nel caso che il client invii un comando non riconosciuto oppure con sintassi errata(per esempio per la mancanza di un parametro obbligatorio), il server emette laseguente risposta negativa specifica:-ERR Unrecognized commande si predispone a ricevere un nuovo comando.

A1.4

Formati di visualizzazione

Sono attualmente definiti 4 diversi formati di visualizzazione per le stringhe-dati
standard (quelle che riportano le proprietà dielettriche dei tessuti in seguito all’esecuzione deicomandi GETA, GETS, GLIN, GLOG). Essi sono selezionabili tramite il comando FORM
[indice], specificando per "indice" un valore compreso tra 0 e 3. All’inizio di ogni nuova
connessione è attivo il formato di indice 0.

21

Il formato di indice 0 produce una stringa-dati del tipo seguente:
nome_tessuto f= valore_frequenza Hz sig= valore_σ S/m eps= valore_

tgl= valore_tanγ wav= valore_λ m dep= valore_δ m

Il formato di indice 1 produce una stringa-dati del tipo seguente:
nome_tessuto valore_frequenza valore_σ valore_

valore_tanγ valore_λ valore_δ

Il formato di indice 2 produce una stringa-dati del tipo seguente:
nome_tessuto f= valore_frequenza Hz sig= valore_σ S/m eps= valore_

Il formato di indice 3 produce una stringa-dati del tipo seguente:
nome_tessuto valore_frequenza valore_σ valore_

In altre parole, i formati 0 e 1 visualizzano sia le proprietà dielettriche primarie sia lesecondarie, mentre i formati 2 e 3 si limitano alle sole proprietà primarie. I formati 0 e 2 sonoorientati all’uso "umano" e riportano quindi le abbreviazioni dei nomi delle grandezze e lerispettive unità di misura, mentre i formati 1 e 3 sono orientati all’utilizzo da parte diprocedure automatiche e si limitano quindi ai soli valori delle grandezze.

22

APPENDICE 2
Documentazione del server tpd(comandi riservati al solo uso interno IROE)

Nel seguito vengono elencati in ordine alfabetico e descritti in dettaglio i comandi
riservati ad uso interno IROE. Per ciascun comando, si riportano la sintassi di utilizzo, lo
scopo, le informazioni sui parametri a corredo e la risposta del server. I parametri posti traparentesi angolari sono obbligatori, quelli tra parentesi quadre facoltativi.
COMANDOGTDF
SINTASSIGTDF [frequenza]
SCOPO
Se il parametro opzionale "frequenza" non viene specificato, elenca i nomi di tutti itessuti definiti, indicando per ciascuno solo le tre componenti RGB del colore
convenzionalmente associato al tessuto stesso (dove ciascuna componente può variare
da un minimo di 0 ad un massimo di 255). Se il parametro opzionale "frequenza"
viene specificato, calcola e riporta anche i valori delle proprietà dielettriche primariedi ciascun tessuto alla frequenza specificata.
PARAMETRI
Il parametro facoltativo "frequenza" (di tipo reale) specifica la frequenza a cui si
vogliono eventualmente calcolate le proprietà dielettriche.
RISPOSTA
Se per la frequenza viene specificato un valore non valido (cioè al di fuori
dell’intervallo gestito dal programma) allora il server emette una risposta negativa
specifica del tipo:-ERR Bad frequency: <frequenza> Hz
Se il valore della frequenza è corretto (oppure esso non è stato specificato), viene
emesso un prologo all’invio dati:+RDY <numero_tessuti>
dove "numero_tessuti" è il numero dei tessuti gestiti dal programma e quindi è il
numero delle stringhe-dati che seguiranno. Queste hanno un formato proprio, chedipende dall’aver o meno specificato il parametro opzionale "frequenza". Se lafrequenza NON è stata specificata, il formato è il seguente:
nome_tessuto valore_red valore_green valore_blu
se invece la frequenza è stata (correttamente) specificata, il formato è il seguente:
nome_tessuto valore_red valore_green valore_blu σ
Alle stringhe-dati segue infine una risposta positiva generica con la quale il server
chiude l’esecuzione del comando.

23

APPENDICE 3
Origine e trattamento dei parametri del modello parametrico(documentazione riservata al solo uso interno IROE)

A3.1

Origine dei dati
Il documento di Camelia Gabriel e colleghi [1], presente in Internet alla URL:
http://www.brooks.af.mil/AFRL/HED/hedr/reports/dielectric/Appendix.C/AppendixC.html

e trascritto (in copia autorizzata) sul server IROE safeemf.iroe.fi.cnr.it all’indirizzo:
http://safeemf.iroe.fi.cnr.it/doc/dielectric/AppendixC.html
riporta, nell’indice all’inizio del documento, il seguente elenco di 45 tessuti, dei quali l’autricedichiara di avere eseguito la modellazione parametrica:
Aorta
Bladder
Blood
Bone - Cancellous (contains red bone marrow)
Bone - Cortical
Bone marrow (infiltrated with blood)
Bone marrow (not infiltrated)
Breast fat
Cartilage
Cerebellum
Cerebro spinal fluid
CervixColon (lower and upper large intestine)
CorneaDura
Eye - Sclera
Fat (average infiltrated: mean value provided)
Fat (not infiltrated)
Gall bladderGall bladder bile
Grey matter
Heart
KidneyLens - Cortex
Lens - Nucleus (for lens use average of cortex and nucleus)
Liver
Lung - Deflated
24

Lung - Inflated
Muscle - Parallel (provided for comparison purposes)
Muscle - Transverse (radial field direction was along then across the fibre)
Nerve (spinal chord)
Ovary
Skin - Dry
Skin - Wet
Small intestine
SpleenStomach (also oesophagus, duodenum and all upper digestive track)
TendonTestis (prostate has a similar composition, expect similar dielectric properties)
Thyroid (thymus has a similar water content, expect similar properties)
TongueTrachea
UterusVitreous humour
White matter
La successiva tabella (Summary Table) presente poco oltre nello stesso documento
riporta i valori dei parametri (14 per ogni tessuto) di 44 tessuti (tutti i precedenti escluso il
solo Muscle - Parallel).
Dai dati di questa Summary Table è stata ricavata una tabella ASCII (in formato
Comma and "" Delimited) contenente i nomi (completi delle note) dei 44 tessuti ed i valori
dei rispettivi parametri; essa si trova nel file:\\safeemf\andreucc\tissprop\server\orgparm.prn
Il report a stampa di C.Gabriel [2] "Compilation of the dielectric properties of bodytissues at RF and microwave frequencies" presenta a pagina 149 l’elenco dei 45 tessuti per
i quali è stato sviluppato il modello parametrico; questo elenco risulta perfettamente
equivalente a quello sopra riportato.
Nelle pagine seguenti del report (da 150 a 195) sono riportati invece i parametri ed
i grafici di 46 tessuti; le modifiche rispetto all’elenco dei 45 sono le seguenti:
oltre ai tessuti Bone marrow (infiltrated with blood) e Bone marrow (not infiltrated)è presente un tessuto Bone marrow senza specificazioni, con parametri identici a quellidel tessuto Bone marrow (not infiltrated); essi risultano anche uguali a quelli dello
stesso tessuto Bone marrow (not infiltrated) riportati nel documento Internet, salvo ilvalore del parametro σ0;
oltre ai tessuti Fat (average infiltrated) e Fat (not infiltrated) è presente un tessuto Fat
senza specificazioni, con parametri identici a quelli del tessuto Fat (not infiltrated);essi risultano anche completamente identici a quelli dello stesso tessuto Fat (notinfiltrated) riportati nel documento Internet;
è presente un tessuto Muscle senza specificazioni, con parametri che risultano uguali
a quelli del tessuto Muscle - Transverse riportati nel documento Internet.

25

A3.2

Generazione della base dati per tpd (tissue properties dæmon)La tabella orgparm.prn (di 44 voci) è stata importata in QuattroPro ed elaborata
secondo i passi seguenti.
1.
I due tessuti Lens - Cortex e Lens - Nucleus sono stati sostituiti da un unico tessuto
Lens, con parametri posti uguali a Lens - Cortex, per mantenere la compatibilità con
i modelli digitali AFRL/HED (di cui si parlerà in seguito).
2.
I due tessuti Bone marrow (infiltrated with blood) e Bone marrow (not infiltrated)sono stati sostituiti da un unico tessuto BoneMarrow, con parametri presi dal reporta stampa.
3.
I due tessuti Fat (average infiltrated) e Fat (not infiltrated) sono stati sostituiti da un
unico tessuto Fat, con parametri presi dal report a stampa.
4.
Sfruttando le indicazioni degli stessi autori del lavoro più volte citato:
dal tessuto Stomach sono stati generati tre tessuti con proprietà identiche,
denominati Stomach, Oesophagus e Duodenum;è stato introdotto il tessuto SpinalChord con proprietà uguali a Nerve;
è stato introdotto il tessuto Prostate con proprietà uguali a Testis;è stato introdotto il tessuto Thymus con proprietà uguali a Thyroid.
5.
Sono stati introdotti i tessuti Vacuum e Air, il primo con proprietà ovvie, il secondo
con proprietà fissate per semplicità uguali al primo.
6.
La colonna relativa alla σ0 è stata spostata di fianco a quella relativa alla ε∞.
7.
I parametri temporali τi sono stati riportati a secondi.
8.
Sono stati corretti gli errori nei parametri σ0 dei tessuti SkinDry e SkinWet, cherisultano nulli nella tabella del documento Internet, mentre valgono rispettivamente
0.0002 S/m e 0.0004 S/m nel report a stampa.
9.
Sono stati definiti ed aggiunti, per ogni tessuto, i valori delle componenti Red, Green,
Blu del colore convenzionalmente associato al tessuto stesso. Ciascuna componentepuò variare da un minimo di 0 (componente assente) ad un massimo di 255(componente alla massima intensità).
10.
Molti dei tessuti sono stati rinominati per eliminare gli spazi e le note.
11.
La lista è stata organizzata in ordine alfabetico crescente delle nuove denominazioni
dei tessuti. Ne risulta la tabella delle 48 voci qui sotto riportate:
Air
Aorta
Bladder
Blood
BoneCancellous
BoneCortical
BoneMarrow
BrainGreyMatter
BrainWhiteMatter
BreastFat
Cartilage
Cerebellum
CerebroSpinalFluid
26

Cervix
Colon
CorneaDuodenum
Dura
EyeSclera
Fat
GallBladder
GallBladderBile
Heart
KidneyLens
Liver
LungDeflated
LungInflated
MuscleNerve
Oesophagus
Ovary
Prostate
SkinDry
SkinWetSmallIntestine
SpinalChord
SpleenStomachTendonTestisThymusThyroid
TongueTrachea
UterusVacuumVitreousHumor
Un ulteriore ampliamento di questa tabella è stato reso possibile dall’inclusione dei
tessuti utilizzati nei modelli digitali dell’organismo umano sviluppati dall’Air Force ResearchLaboratory, Human Effectiveness Division (AFRL/HED) presso la Brooks Air Force Base a
San Antonio, Texas, USA.
Il documento fondamentale in tal senso si trova all’indirizzo:
ftp://starview.brooks.af.mil/EMF/dosimetry_models/computer_coded_binary_files/tissue.txt

ed è stato trascritto sul server IROE come:27

\\safeemf\andreucc\tissprop\server\afrlhed.txt
Questo documento elenca 42 differenti tessuti umani, per ognuno dei quali sono
riportati - oltre al nome - le componenti RGB del colore convenzionalmente associato al
tessuto, la densità del tessuto, i 14 parametri del modello parametrico di Gabriel ed infine il
numero identificativo con cui il tessuto stesso è rappresentato nei suddetti modelli digitali. In
realtà, i parametri riportati non sono esattamente quelli utilizzati da Gabriel ed in questo
rapporto tecnico (cfr. equazione 21), in quanto al posto del parametro "τ" è riportato il valore"1/(2πτ)" e al posto del parametro "d" è riportato il valore "1-d".
Il documento orginale è stato innanzitutto rielaborato in modo testo, per porlo nelformato Comma and "" Delimited; in tale formato è stato salvato col nome:\\safeemf\andreucc\tissprop\server\afrlhed.prn
e successivamente importato in QuattroPro, completato con opportuni titoli e nuovamentesalvato come:\\safeemf\andreucc\tissprop\server\afrlhed.wq1
infine, da questo è stato ricavato il documento:\\safeemf\andreucc\tissprop\server\afrlhed2.wq1
dove i parametri dei tessuti sono convertiti alla notazione adottata in questa monografia.
Confrontando questi parametri con quelli indicati nella documentazione citata alparagrafo A3.1, è possibile associare univocamente a ciascuno dei 42 tessuti del documento
AFRL/HED uno dei tessuti modellati dal gruppo di C.Gabriel. La lista che segue riporta
l’elenco dei tessuti AFRL/HED con le rispettive associazioni.
AFRL/HEDGABRIEL---------------------------------------------------------------------------------------------------------------AIR.(external)
AIR.(internal)
BILE
Gall bladder bile
BLADDER
Bladder
BLOOD
Blood
BLOOD.VESSEL
Aorta
BODY.FLUID
Vitreous humor
BONE.(cancellous)
Bone - Cancellous (contains red bone marrow)
BONE.(cortical)
Bone - Cortical
BONE.MARROW
Bone marrow (not infiltrated)
CARTILAGE
Cartilage
CEREBELLUM
Cerebellum
CEREBRAL.SPINAL.FLUID Cerebro spinal fluid
EYE.(aqueous.humor)
Vitreous humor
EYE.(cornea)
Cornea28

EYE.(lens)
EYE.(retina)
EYE.(sclera/wall)
FAT
GALL.BLADDERGLANDS
GRAY.MATTERHEARTINTESTINE.(large)
INTESTINE.(small)
KIDNEYS
LIGAMENTS
LIVER
LUNG.(inner)
LUNG.(outer)LYMPH
MUCOUS.MEMBRANE
MUSCLENAILS.(toe.&.finger)
NERVE.(spine)
PANCREAS
SKIN/DERMISSPLEENSTOMACHTESTICLES
TOOTH
WHITE.MATTER

Lens - Cortex
Eye - Sclera
Eye - Sclera
Fat (not infiltrated)
Gall bladder
Thyroid
Grey matter
Heart
Colon (lower and upper large intestine)
Small intestine
KidneyTendonLiver
Lung - Inflated
Lung - Deflated
Thyroid
Skin - Wet
Muscle - Transverse
Bone - Cortical
Nerve (spinal chord)
Thyroid
Skin - Dry
SpleenStomachTestisBone - CorticalWhite matter

Per 33 di questi 42 tessuti appare ragionevole stabilire la seguente corrispondenza
diretta tra la denominazione del gruppo AFRL/HED e quella da noi adottata:
AFRL/HED
IROE--------------------------------------------------------------------------------------------AIR.(external)
VacuumAIR.(internal)
Air
BILE
GallBladderBile
BLADDER
Bladder
BLOOD
Blood
BONE.(cancellous)
BoneCancellous
BONE.(cortical)
BoneCortical
BONE.MARROW
BoneMarrow
CARTILAGE
Cartilage
CEREBELLUM
Cerebellum
CEREBRAL.SPINAL.FLUID
CerebralSpinalFluid
EYE.(aqueous.humor)
VitreousHumor
EYE.(cornea)
Cornea29

EYE.(lens)
EYE.(sclera/wall)
FAT
GALL.BLADDER
GRAY.MATTERHEARTINTESTINE.(large)
INTESTINE.(small)
KIDNEYS
LIGAMENTS
LIVER
LUNG.(inner)
LUNG.(outer)
MUSCLENERVE.(spine)
SKIN/DERMISSPLEENSTOMACHTESTICLES
WHITE.MATTER

Lens
EyeSclera
Fat
GallBladder
BrainGreyMatter
Heart
Colon
SmallIntestine
KidneyTendonLiver
LungInflated
LungDeflated
MuscleNerve(=SpinalChord)
SkinDry
SpleenStomachTestisBrainWhiteMatter

mentre, per i rimanenti 9 tessuti, si è ritenuto opportuno aggiungere alla nostra base dati (di48 elementi) 9 nuove voci, con le denominazioni e le associazioni qui sotto riportate:
AFRL/HEDNUOVO IROE
EQUIVALE A---------------------------------------------------------------------------------------------------------------BLOOD.VESSEL
BloodVessel
Aorta
BODY.FLUID
BodyFluid
VitreousHumor
EYE.(retina)
RetinaEyeSclera
GLANDS
Gland
Thymus=Thyroid
LYMPH
Lymph
Thymus=Thyroid
MUCOUS.MEMBRANE
MucousMembrane SkinWet
NAILS.(toe.&.finger)
Nail
BoneCortical
PANCREAS
Pancreas
Thymus=Thyroid
TOOTH
Tooth
BoneCortical
A questo punto, si è ottenuta in definitiva la seguente tabella di 57 tessuti:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
30

Air
Aorta
Bladder
Blood
BloodVessel
BodyFluid
BoneCancellous
BoneCortical

9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
25.
26.
27.
28.
29.
30.
31.
32.
33.
34.
35.
36.
37.
38.
39.
40.
41.
42.
43.
44.
45.
46.
47.
48.
49.
50.
51.
52.
53.
54.

BoneMarrow
BrainGreyMatter
BrainWhiteMatter
BreastFat
Cartilage
Cerebellum
CerebroSpinalFluid
CervixColon
CorneaDuodenum
Dura
EyeSclera
Fat
GallBladder
GallBladderBile
Gland
Heart
KidneyLens
Liver
LungDeflated
LungInflated
Lymph
MucousMembrane
MuscleNail
Nerve
Oesophagus
Ovary
Pancreas
Prostate
RetinaSkinDry
SkinWetSmallIntestine
SpinalChord
SpleenStomachTendonTestisThymusThyroid
TongueTooth
Trachea
31

55.
56.
57.

UterusVacuumVitreousHumor

Lo spreadsheet di QuattroPro contenente i dati di questi tessuti, generato secondo leindicazioni sopra riportate, è stato salvato col nome:\\safeemf\andreucc\tissprop\server\master.wq1
Dallo spreadsheet sopra citato è stata generata, per semplice stampa su file in modo
testo non formattato, una tabella di testo, chiamata:\\safeemf\andreucc\tissprop\server\master.prn
Il file master.prn costituisce la base dati primaria per il server tpd.

A3.3

Generazione della base dati per analisi sezioni VHP

Una delle applicazioni del pacchetto realizzato consiste nella generazione dei file dati
TDF (Tissue Definition File) impiegati nell’elaborazione delle sezioni VHP finalizzate avalutazioni di dosimetria numerica [7][8]. Questa applicazione si fonda sul programma gentdf.
Il programma gentdf.exe accetta sulla linea di comando la frequenza di lavoro e ricava
dal server tpd i dati relativi alle proprietà dielettriche di tutti i tessuti alla frequenza richiesta;
esso produce in uscita su stdout un file TDF avente il seguente formato:;******************************************************;* FILE GENERATO AUTOMATICAMENTE - NON EDITARE A MANO *;******************************************************;
100000;frequenza di lavoro

;
; N

Nome

Red

Green

Blu

Sigma

Epsilon;================================================================================;
0

Undefined

0

0

0

0.0

0.0

1
2

Air

61

61

61

0.000e+000

1.000e+000

Aorta

160

0

0

3.187e-001

9.299e+002................................................................................
55

Uterus

202

0

255

5.314e-001

3.411e+003

56

Vacuum40

40

400.000e+000

1.000e+000

57

VitreousHumor

100

255

255

1.500e+000

9.799e+001

In questa tabella, il numero d’ordine nella prima colonna rappresenta il codice con cui
il relativo tessuto viene identificato nelle mappe tissutali impiegate nei programmi didosimetria numerica, mentre le componenti Red, Green, Blu specificano il colore con cui il32tessuto stesso viene convenzionalmente rappresentato nella visualizzazione di tali mappe.
Se lanciato senza specificare il parametro-frequenza, il programma gentdf.exe genera
una tabella (vedi \\safeemf\andreucc\tissprop\javaclie\master.tdf) che contiene solo l’elenco
dei nomi dei tessuti e le definizioni dei colori convenzionalmente associati a ciascuno di essi;
questo file viene utilizzato nell’ambito del package Java per la visualizzazione delle proprietàdielettriche dei tessuti.

33

Bibliografia[1]

C.Gabriel and S.Gabriel: "Compilation of the Dielectric Properties of Body Tissues
at RF and Microwave Frequencies", Internet document; URL originale:
http://www.brooks.af.mil/AFRL/HED/hedr/reports/dielectric/home.html
copia autorizzata alla URL:
http://safeemf.iroe.fi.cnr.it/doc/dielectric/home.html[2]

C.Gabriel: "Compilation of the dielectric properties of body tissues at RF andmicrowave frequencies", Report N.AL/OE-TR-1996-0037, Occupational andenvironmental health directorate, Radiofrequency Radiation Division, Brooks Air Force
Base, Texas (USA), June 1996.

[3]

C.Gabriel, S.Gabriel and E.Corthout: "The dielectric properties of biological tissues:
I. Literature survey", Phys. Med. Biol. 41 (1996), 2231-2249.

[4]

S.Gabriel, R.W.Lau and C.Gabriel: "The dielectric properties of biological tissues: II.
Measurements in the frequency range 10 Hz to 20 GHz", Phys. Med. Biol. 41 (1996),
2251-2269.

[5]

S.Gabriel, R.W.Lau and C.Gabriel: "The dielectric properties of biological tissues: III.
Parametric models for the dielectric spectrum of tissues", Phys. Med. Biol. 41 (1996),
2271-2293.

[6]

K.S.Cole and R.H.Cole: "Dispersion and absorption in dielectrics: I. Alternating
current characteristics.", Journal of Chemical Physics, April 1941, pp.341-351.

[7]

D.Andreuccetti, R.Fossi and C.Petrucci: "Induced body current assessment: a casestudy. Currents induced in people walking through hands-free identification/access
control systems (preliminary report)", Proceedings of the III Workshop COST 244 bis(Biomedical Effects of Electromagnetic Fields) on Intermediate frequency range E.M.F.: 3 kHz-3 MHz, Paris (France), April 1998.

[8]

D.Andreuccetti, R.Fossi e C.Petrucci: "Esposizione della popolazione ai varchi
magnetici: analisi di un caso-tipo", Report IROE N.TR/ICEMM/2.98, Firenze, Giugno
1998.

[9]

Istituto di Ricerca sulle Onde Elettromagnetiche del CNR: "Dielectric Properties ofBody Tissues", Internet document; URL: http://safeemf.iroe.fi.cnr.it/tissprop/