Проблемы развития микроволновой медицины и биологии

Споры о воздействии электромагнитного излучения аппаратов сотовой связи на здоровье пользователей ведутся уже несколько лет, при этом самым главным аргументом защитников радиотелефона было отсутствие достоверных экспериментальных данных о связи высокочастотного излучения и заболеваемости.

В майском выпуске журнала “ Radiation Research” группа исследователей под руководством доктора Майкла Рипачелли сообщила об экспериментах по облучению лабораторных животных импульсно-модулированным радиочастотным сигналом (900 МГц), соответствующим одному из наиболее распространенных стандартов сотовой связи.

Исследование проведено на мышах, методами генной инженерии выведенных для изучения раковых заболеваний. Эти мыши имеют особый ген, вызывающий склонность к образованию лимфомы, и ученые заранее знают, какой процент животных в нормальных условиях окажется больным через любое время. В ходе эксперимента около 100 мышей - самок подвергались облучению дважды в день в течение 30 минут. Через полтора года 43% облученных животных заболело лимфомой, в контрольной группе - только 22%.

Эти эксперименты устанавливают статистически достоверную связь между электромагнитным излучением сотового телефона и ростом онкологических заболеваний у подопытных животных.

Исследование группы Майкла Рипачелли выполнено квалифицированным коллективом с использованием самых современных методов. Работа проводилась в рамках международного проекта Всемирной организации здравоохранения. Биологическое действие электромагнитных полей, и ее результаты, очевидно, указывают на возможность канцерогенного действия электромагнитных полей, особенно в сочетании с другими канцерогенными факторами.

Однако полностью переносить эти результаты на человека пока преждевременно. Провести эксперименты на человеке невозможно, поэтому надо ждать, когда проявятся последствия для здоровья сегодняшних пользователей радиотелефонов. Точно так же в сороковых годах ученые не имели данных об онкологическом воздействии ядерного излучения на человека, хотя опыты на животных достоверно связывали радиацию и рак. Лишь потом, в ходе медицинских наблюдений за жертвами ядерных взрывов и аварий, все данные лабораторных исследований были подтверждены.

Результаты исследований доктора Рипачелли являются тревожным сигналом и требуют большой осторожности в использовании техники мобильной связи.

Биологическое действие электромагнитных полей зависит, прежде всего, от двух параметров - мощности и частоты излучения. В зависимости от мощности различают тепловое и нетепловое воздействие. Условной границей между этими областями является величина в 10 милливатт на квадратный сантиметр облучаемой поверхности. При таком значении мощности ткани могут прогреться на несколько десятых долей градуса. От частоты излучения зависит, насколько хорошо поглощается электромагнитная энергия в теле человека. Например, волны метрового диапазона (40 МГц) слабее поглощаются в тканях, чем волны дециметрового диапазона (900 МГц), а излучение сантиметрового диапазона может полностью “застрять” в живой ткани на глубине в несколько сантиметров. Значение выходной мощности является основной энергетической характеристикой - чем она больше, тем больше уровень электромагнитного поля будет около антенны. Для радиотелефонов ручного пользования мощность находится в пределах от десятых долей ватта до 10 ватт. В России уже несколько десятков лет действуют нормы для предельно допустимых уровней радиочастотных излучений.

Например, для устройств, работающих в области частот 30…300 МГц была введена предельная напряженность электрического поля волны в 100 В/м.

Для частот выше 300 МГц установлена предельно допустимая мощность излучения 10 микроватт на сантиметр квадратный (для облучаемого персонала). Для населения этот уровень меньше в 5,1 раза, без ограничения времени облучения. При использовании любой бытовой аппаратуры в России эти нормы должны соблюдаться. Простейшие оценки показывают, что радиотелефон (например, 900 МГц) с мощностью излучения около одного ватта способен создать в области вашей височной кости плотность мощности в 10…100 раз большую, чем предельно допустимые значения. Заметим, что инструментальные измерения уровней излучения радиотелефонов подтверждают эту печальную картину. Проблему влияния электромагнитного поля радиотелефона на здоровье стали широко обсуждать в США в начале 90-х годов. Именно тогда к производителям аппаратов и владельцам сотовых сетей был предъявлен ряд гражданских исков от родственников людей, активно пользовавшихся при жизни радиотелефоном и умерших от рака мозга. Вся эта история вызвала панику среди пользователей аппаратов сотовой связи, которая и привела в 1993 году к резкому падению курса акций крупнейших компаний, занятых в радиотелефонном бизнесе. Производители провели беспрецедентную компанию по формированию благоприятного общественного мнения: в рекламу были включены сообщения о безопасности продукции, проводились пресс-конференции ученых, заявившие, что не было отмечено ни одного случая существования угрозы для здоровья от применения сотового телефона. При этом никто не отрицал того факта, что ни одного специального исследования, посвященного проблемам биомедицинских эффектов от радиотелефона к тому времени выполнено не было. Традиционно при рассмотрении биологических эффектов от электромагнитного поля считалось, что основным механизмом воздействия является “тепловое” поражение тканей. Исходя из этого, и разрабатывались стандарты безопасности во многих странах. Однако, в последнее время появляется все большее количество доказательств, что существуют другие пути взаимодействия электромагнитного поля живого организма при интенсивностях поля недостаточных для тепловых воздействий. В числе отдаленных проявлений этих воздействий и раковые, и гормональные заболевания, и многое другое. Кроме того, ученые обратили внимание на комбинированное воздействие малых интенсивностей различных видов воздействий. Практически все мы находимся в условиях одновременного воздействия электромагнитных полей, ионизирующих излучений, химических веществ и прочее. В результате совместного действия всех этих факторов процессы в организме протекают иначе, не так, как это моделировалось в лабораториях для какого-либо одного вредного воздействия.

Одна из групп провела в течение месяца эксперимент, в ходе которого 20 добровольцев 6 дней в неделю по 2 часа в день использовали стандартный сотовый телефон, а врачи анализировали их гормональное состояние. В отчете приведены данные об устойчивом снижении тиреотропного гормона, отвечающего за работу щитовидной железы. Хорошо известно, что при снижении функции щитовидной железы уменьшается потребление кислорода, снижается скорость обменных процессов. Внешние признаки этого - прорежение волос, сухая, одутловатая кожа с желтоватым оттенком, хриплый голос.

Эксперименты на животных показали, что практически все контрольные системы организма реагируют именно на модулированный сигнал при низкой интенсивности энергии воздействия (100 мкВт/кв.см.) При исследовании теплового воздействия электромагнитного излучения необходимо иметь ввиду тот факт, что ткани живого организма неоднородны. Например, в тканях головного мозга есть участки, которые из-за высокой проводимости способны поглотить значительно большую часть энергии электромагнитного излучения, чем соседние ткани. Возможность такого “локального” перегрева была достоверно установлена еще до изобретения радиотелефона. При превышении некоторых доз (кстати, весьма незначительных) высокочастотного излучения в мозгу подопытных животных наблюдались микроскопические участки, которые были буквально сварены. Не исключено, что подобное явление приведет к раку мозга. Вопрос о воздействии радиотелефонов на здоровье человека остается по сей день открытым.

ГЛАВА 6. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

6.1 Оценка стоимости разработки микроволнового устройства лучевого типа

Оценка стоимости разработки микроволнового устройства лучевого типа для воздействия микроволнового излучения на многослойные биологические ткани включает в себя следующие основные этапы:

1. Разработка технического задания на микроволновую установку, которое включает в себя следующие основные параметры:

- выбор конструкции микроволнового устройства экспериментальных исследований;

- многослойная структура биологических тканей;

- проведение экспериментальных исследований по воздействию микроволновой энергии на биологические ткани;

- описание принципа действия микроволновой установки на частоте 2450 МГц, мощностью до 600 Вт, её конструкции;

- обоснование выбора многослойной структуры биологической ткани и ее основных параметров;

- распределение температуры в многослойных тканях и области применения полученных результатов.

2. Разработка конструкции микроволновой установки, которая включает в себя следующие основные параметры: размеры металлической камеры, выбор конструкции источника СВЧ энергии и пульта управления. Этот этап работы включает проведение расчета микроволновой установки;

3. Разработка конструкторской документации для изготовления микроволновой установки. Конструкторская документация состоит из двух основных частей: чертежи на микроволновую камеру и чертежи на изготовления источника СВЧ энергии и пульта управления;

4. Покупка комплектующих для источника СВЧ энергии, пульта управления и микроволновой установки, а также изготовление их на профильном предприятии;

5. Производство сборочных работ. Сборка источника СВЧ энергии и сборка микроволновой камеры и пульта управления.

6. Проведение пуско-наладочных работ;

7. Проведение экспериментальных исследований по воздействию микроволнового излучения на многослойные биологические ткани.

Оценка изготовления металлической камеры для микроволновой установки, размерами: (600 х 600 х 600) мм и двери с запорным устройством на предприятии составляет 40 тыс. рублей.

Оценка изготовления источника СВЧ энергии для микроволновой установки составляет 12 тыс. рублей (на микроволновой установке расположено 1 источник СВЧ энергии).

Оценка амортизационных и прочих затрат определяется деятельностью конкретного предприятия.

микроволновый биологический медицина радиометрия

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведения дипломной работы:

- сформулированы основные проблемы развития микроволновой медицины и определены направления исследований воздействия микроволнового излучения на биологические объекты;

- проведен анализ экспериментальных результатов по исследованию биологических систем в различных диапазонах сверхвысоких частот и особенности их нагрева;

- представлены механизмы взаимодействия микроволнового излучения с биологическими объектами на атомно-молекулярном уровне, а также воздействие микроволнового излучения на микроорганизмы;

- рассмотрено применение современных медицинских микроволновых аппаратов в области терапии на частоте колебаний электромагнитного поля 2450 МГц;

- предложена многослойная модель биологических тканей человека и проведены экспериментальные исследования по воздействию на эти ткани микроволнового излучения на частоте колебаний электромагнитного поля 2450 МГц;

- результаты экспериментальных исследований подтвердили возможность локального нагрева области, где расположена опухоль, не повреждая окружающие биологические ткани (мощность СВЧ установки 600 Вт, время воздействия на многослойные биологические ткани 3 минуты, расстояние от биологических 325 мм, частота колебаний электромагнитного поля 2450 МГц);

- проведен теоретический расчет мощности поглощения микроволнового излучения многослойными биологическими тканями (слой воды, характеризующий опухоль на 4-5 градусов Цельсия выше температуры окружающих тканей).

В результате проведенных экспериментальных и теоретических исследований по воздействию микроволнового излучения на биологические ткани, подтверждена перспективность данного направления, а также возможность эффективного лечения злокачественных опухолей (температура опухоли на несколько градусов выше температуры окружающих тканей).

Также разработано запорное устройство (защита от СВЧ - излучения обслуживающего персонала) обеспечивающее плотность СВЧ - излучения существенно меньше . СВЧ - устройство удовлетворяет всем требованиям по технике безопасности;

В дипломной работе рассмотрены вопросы экологии, экономики и техники безопасности.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Зубов А. Д., Чирков Ю. Э. Первый опыт интерстициальной термотерапии Nd-YAG-лазером // Применение лазеров в биологии и медицине: Материалы международной конференции. - Киев,1995. - с. 49-50

2. Пустырский Л. А. Комбинированное и комплексное лечение рака молочной железы с использованием современных физических методов воздействия // Дис. …докт. мед. наук. - Москва, 1992. - с.347

3. Серегин В. Е., Русанов К. В., Тюрина Е. Г., Акимов А. Б. Расчет размеров зоны поражения злокачественных опухолей при лазерной интерстициальной термотерапии // Медицинская техника. - 1996. - №4. - с. 19-23

4. Русанов К. В. Лазерная интерстициальная термотерапия: современное состояние и перспективы использования для лечения новообразований молочной железы // Маммология. - 1997. - № 1. - с. 9-18

5. Малюта Е. Г., Ищенко А. И. Современные методы и механизмы термодеструкции // Лазерная медицина. - 2000. - т.4, вып. 4, с. 67-71

6. Свирин В. Н., Соколов В. В., Черненко В. П., Черкасов А. С. Совместное использование лазерной фотодинамической терапии и гипертермии в онкологии. Конференция “Системные проблемы качества, математического моделирования, информационных, электронных и лазерных технологий” // Сочи, 1 - 10 октября, 2001 г.

7. Патент РФ № 2001119408 от 27.04.02. “Способ лечения злокачественных опухолей”, авторы: Свирин В. Н., Соколов В. В., Черкасов А. С.

8. Окресс Э. СВЧ - энергетика // М.: Мир, 1971, т. 3.

9. Архангельский Ю.С., Девяткин И.И. Сверхвысокочастотные нагревательные установки для интенсификации технологических процессов // Издательство Саратовского университета, 1983 г.

10. Миллиметровые волны в биологии и медицине // М. № 4, 1994 г.

11. Физиотерапия, Клячкин Л. М., Виноградова М. Н., М. // “Медицина”, 1995г.

12. “Микроволны и их лечебное применение”, Курашова З. С. // М., 1974 г.

13. Аппарат для СМВ терапии ЛУЧ-11 // издательство ФГУП государственный завод электронной аппаратуры “ЭМА”, г. Москва, 2003.

14. Манахов А.Ф. Защита от электромагнитных полей технологических установок в электронной промышленности // М.: изд. МЭИ, 1992, 72 с.

15. Никитин Д.П., Новиков Ю.В. Окружающая среда и человек // 2 изд. М., 1986, 415 с.

16. Экология, учебное пособие // М.: Знание, 1997.

17. Сибаров Ю.Г., Сколотнев Н.Н., Вахин В.К., Нагинаев В.Н. Охрана труда в вычислительных центрах // М.:Машиностроение, 1990.

Размещено на Allbest.ru