Efectele biologice ale undelor electromagnetice asupra corpului uman

Efectele biologice ale undelor electromagnetice asupra corpului uman

In ultimii ani, asistam la dezvoltarea pe scara larga a tehnologiilor ce se bazeaza in principal pe folosirea aplicatiilor practice ale microundelor. Studierea efectelor microundelor asupra mediilor biologice necesita o minima prezentare a unor elemente teoretice referitoare la propagarea undelor electromagnetice.

Efectele biologice ale radiatiilor electromagnetice au fost constatate inca de la inceputurile producerii si utilizarii acestei forme de energie.Din perioada primelor utilizari ale curentilor de radiofrecventa in domeniul medical decurge si observatia ca expunerea subiectilor biologici la radiatii electromagnetice de inalta densitate de putere determina o incalzire excesiva a tesuturilor, putand provoca arsuri ale mediului iradiat.

S-a convenit ca aceste efecte biologice, brutale si rapide, sa fie denumite "efecte de nivel ridicat de putere" sau "efecte termice". Mai tarziu s-a constatat faptul ca si la nivele scazute de densitate de putere au loc efecte nedorite care se manifesta dupa un timp mai indelungat de expunere. Acestea sunt asa-numitele "efecte de nivel scazut de putere" sau "efecte non-termice".

Incepand cu anul 1930, radiatiile electromagnetice de radiofrecventa au inceput sa fie utilizate intens in practica medicala pentru inducerea hipertermiei in scopuri terapeutice.La inceputul anilor '30 si dupa aceea, Congresul American de Medicina Fizica, prin publicatiile sale si prin conferintele internationale pe care le-a organizat, a acordat o atentie deosebita aplicatiilor medicale ale energiei de radiofrecventa.

In primii zece ani de dezvoltare si utilizare a diatermiei cu unde scurte au fost efectuate mai multe experiente constand in masurari ale temperaturilor tesuturilor superficiale sau profunde, atat ale subiectilor umani cat si ale animalelor de experienta, expuse la iradiere cu camp electromagnetic, in conditiile utilizarii unei mari varietati de mijloace tehnice (generatoare, aplicatori etc.).

Imediat au inceput sa apara probleme, prima dintre ele fiind legata de cuantificarea cantitatii de energie absorbita de tesuturi in timpul iradierii. Inexistenta unor metode experimentale unitare si a masurarilor dozimetrice sunt vizibile in datele contradictorii publicate in literatura medicala a timpului, precum si in solutiile tehnice adoptate, in mai toate cazurile, dupa inspiratia fabricantului aparatului. Singurele indicatii in acele timpuri de pionierat erau furnizate de puterea campului electromagnetic la iesirea din generator si de masurarile de temperatura in tesuturile iradiate.

Initial s-a crezut ca cresterea puterii de iesire a generatoarelor de unde electromagnetice este suficienta pentru inducerea hipertermiei in tesuturile mai profunde. Dar, in curand, experimentatorii au observat ca este imposibila inducere unor temperaturi de 42-45C in tesuturile profunde (ex. muschi sau maduva osoasa) fara afectarea pielii si a tesuturilor intermediare. S-a constatat rapid ca solutia cresterii puterii la generator conduce la arsuri in tesuturile superficiale aflate intre tesuturile profunde si aplicatorii instalatiei de iradiere.

De asemenea, cunostintele limitate in ceea ce priveste propagarea prin medii stratificate (cum sunt diferitele tesuturi intr-un corp) au condus la ideea falsa ca ar exista unele proprietati terapeutice selective asociate diferitelor lungimi de unda ale radiatiilor electromagnetice utilizate. Aceasta situatie a dus rapid la recunoasterea necesitatii stabilirii unor metode dozimetrice care sa prevada cresterea de temperatura indusa prin folosirea unui anumit protocol de iradiere.

O serie de cercetari au fost directionate in sensul intelegerii riscurilor ce decurg din expunerea persoanei umane la iradierea cu camp electromagnetic de microunde la nivele non-termice de densitati de putere. In practica cercetarilor din domeniul efectelor biologice se considera ca o radiatie electromagnetica este de nivel scazut de densitate de putere, deci poate produce efecte non-termice, daca cresterea de temperatura indusa de ea in mediul iradiat nu este mai mare de 0,1C.Evident, din punctul de vedere al nivelelor de densitati de putere de microunde, nu se poate trasa o limita clara intre aceste doua categorii.La nivelele scazute de densitati de putere, uzual sub 10 mW/cm2, predomina efectele non-termice.

Pe masura ce densitatea de putere de microunde creste, efectele termice incep sa devina precumpanitoare, iar la densitati mari de putere (W/cm2), ele mascheaza complet efectele non-termice.Cercetarile au fost impulsionate in primii ani ai deceniului '50 de constatarea ca in lichidele biologice, sub influenta campurilor de microunde de joasa densitate de putere, se formeaza lanturi moleculare.

Un numar mare de experimente a fost inteprins de Schawn cu scopul de a cu antifica efectele biologice ale microundelor. El a studiat atat proprietatile dielectrice ale diferitelor tipuri de tesuturi biologice, cat si influenta geometriei acestora asupra disiparii de energie electromagnetica in interiorul lor. Studii sistematice in aceasta directie au inceput in anii '60 vizand determinarea relatiilor ce exista intre frecventa de expunere si forma si dimensiunile corpului, privite din punctul de vedere al cuplajului energetic al campului electromagnetic cu subiectul biologic.

Studiile pe modele sferice au demonstrat faptul ca sectiunea eficace de absorbtie variaza puternic cu frecventa. Alte studii au fost efectuate pe modele cilindrice sau elipsoidale expuse la iradiere cu campuri de microunde cu diferite polarizari. Franke a fost primul care a demonstrat diferentele marcante intre absorbtia de energie in modelele de corpuri omenesti in functie de polarizare. Tot el a demonstrat existenta unor domenii de rezonanta in modelele de corp uman.

Folosind mijloacele tehnice ale vremii, cercetatorii au constatat ca efectele biologice cu oarecare semnificatie asupra corpului uman incep sa apara de la densitati de putere de microunde de 100 mW/cm2.Ca urmare, in anul 1953, la recomandarea oamenilor de stiinta (Schwan), cu un factor de siguranta de 10, a fost acceptata si standardizata ca limita maxima a densitatii de putere la care poate fi expus un om la valoarea de 10 mW/cm2.

In articolele urmatoare vom continua dezbaterea acestei teme - influenta undelor electromagnetice asupra corpului uman - prezentand unele elemente privind adancimea de patrundere a microundelor si disipatia de putere in mediul inconjurator.