Dokładność badań bioelektromagnetycznych – rola inżyniera w medycynie

Artykuł poświęcony jest zagadnieniu dokładności badań biomedycznych wykorzystujących pole elektromagnetyczne. Przedstawiono w nim wybrane źródła niepewności, które mogą prowadzić do całkowitego zafałszowania otrzymywanych rezultatów. Jednym z nich jest wzajemne oddziaływanie pomiędzy badanymi obiektami umieszczonymi w polu elektromagnetycznym układu ekspozycyjnego. W pracy zaproponowano rozwiązanie eliminujące to zjawisko. Jest nim urządzenie do ekspozycji obiektów biologicznych w postaci klatki dielektrycznej. Innym źródłem niepewności, które omówiono w pracy jest stosowanie tylko pola elektromagnetycznego o polaryzacji liniowej. W badaniach biomedycznych in vivo z wykorzystaniem pola elektromagnetycznego bardzo często wykorzystywana jest polaryzacja liniowa. W związku z tym, żeby zapewnić jednakową dawkę pola wszystkim badanym obiektom należy je unieruchomić, co powoduje wywołanie stresu u badanych zwierząt, a to z kolei może mieć wpływ na wyniki eksperymentu. W przypadku, gdy badane zwierzęta poruszają się swobodnie ilość zabsorbowanej mocy jest funkcją ich położenia w stosunku do wektorów pola, a to z kolei powoduje obciążenie uzyskanych wyników znaczącym błędem. śeby temu zapobiec zaproponowano rozwiązanie w postaci układu ekspozycyjnego generującego pole elektromagnetyczne o polaryzacji quasi-sferycznej, co umożliwia zapewnienie jednakowych warunków wszystkim badanym obiektom, niezależnie od ich położenia. W badaniach wykorzystano metody numeryczne, które umożliwiły sprawne przeprowadzenie symulacji komputerowych. Analizowane  zagadnienia, jak i wnioski odniesione zostały do aktualnie prowadzonych badań.  

Pełny tekst (pdf)

[1] Celik M.S., Gur A., Akdag Z., Akpolat V., Guven K., Celik Y., Sarac A.J., Otcu S.: The
Effects of Long-Term Exposure to Extremly Low-Frequency Magnetic Fields on Bone
Formation in Ovariectomized Rats., Bioelectromagnetics, Vol. 33, Issue 7, 2012, s.
543-549.
[2] Długosz T.: A new solution for biomedical experiments, Electromagnetic Biology and
Medicine, Vol. 33, Issue 3, 2014, s. 236-240.
[3] Długosz T.: Problemy w ekspozycji obiektów biologicznych na pole elektromagnetyczne, Przegląd Telekomunikacyjny i Wiadomości Telekomunikacyjne, R. 82, nr 6,
2009, s. 601-603.
[4] Długosz T.: Wzajemne oddziaływanie linii transmisyjnej TEM i badanego w niej
obiektu, rozprawa doktorska, raport Instytutu Telekomunikacji, Teleinformatyki i Akustyki Politechniki Wrocławskiej, seria I28/07/P-004, Wrocław 2007.
[5] Długosz T., Trzaska H.: A new calibration method for non-stationary electromagnetic
fields measurements, Journal of Electromagnetic Waves and Applications, vol. 23, nr
17-18, 2009, s. 2471-2480.
[6] Długosz T., Trzaska H.: Mutual interactions in bioelectromagnetics, Environmentalist,
vol. 27, nr 4, 2007, s. 403-409.
[7] Dlugosz T., Trzaska H.: Polarization Problems in Bioelectromagnetic Experiments, 7th
International Workshop on Biological Effects of Electromagnetic Fields, Malta, October 8-12, 2012, CD Proceedings, ss. 1-7
[8] Długosz T., Trzaska H.: Pomiary PEM w polu bliskim a dalekim, Przegląd Telekomunikacyjny i Wiadomości Telekomunikacyjne, R. 79, nr 8-9, 2006, s. 251-253.
[9] Długosz T., Trzaska H.: Proximity effects in the near-field EMF metrology, IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, vol. 57, nr 11, 2008, s. 626-630.
[10] Długosz T., Trzaska H.: Sposób ekspozycji na pole elektromagnetyczne obiektów materialnych, zwłaszcza biologicznych i urządzenie do ekspozycji na pole elektromagnetyczne obiektów materialnych, zwłaszcza biologicznych, patent nr 215545, zgłoszenie
patentowe nr P 385094 z 05.05.2008, opublikowano 31.12.2013.
[11] Duan W., Liu C., Wu H., Chen C., Zhang T., Gao P., Luo X., Yu Z., Zhou Z.: Effects of Exposure to Extremly Low Frequency Magnetic Fields on Spermatogenesis
in Adult Rats, Bioelectromagnetics Vol. 35, Issue 1, 2014, s. 58-69.
[12] Faraone A, Luengas W, Chebrolu S, Ballen M, Bit-Babik G, Gessner AV, Kanda MY,
Babij T, Swicord ML, Chou CK.: Radiofrequency dosimetry for the Ferris-wheel
mouse exposure system, Radiation Research, vol. 165, issue 1., 2006, s. 105-112
[13] Kim H.S., Paik M.-J., Kim Y.J., Lee G., Lee Y.-S., Choi H.-D., Kim B.C., Pack J.-
K., Kim N., Ahn Y.H.: Effects of Whole Body Exposure to 915 MHz RFID on Secretory Functions of the Thyroid System in Rats., Bioelectromagnetics, Vol. 34, Issue 7, 2013, s. 521-529.
[14] Kleijn S., Trentelman J., Arts J, Cuppen J, De Jager L., Ferwerda G, Hermans P., .
Verburg-van Kemenade L.: Extremely low frequency electromagnetic field exposure
modulates stress regulation in mice, 33rd Annual Meeting of The Bioelectromagnetics
Society, 12-17 June, 2011, http://www.bems.org
[15] Li C., Chen Z., Yang L., Lv B., Liu J., Varsier N., Hadjem A., Wiart J., Xie Y., Ma
L., Wu T.: Generation of Infant Anatomical Models for Evaluating Electromagnetic
Field Exposures, Bioelectromagnetics, vol. 36, issue 1, 2015, s.10-26.
[16] Liang S., Xu J., Ding J., Huo Y.: Experimental investigation of the antenna layout in
source stirring reverberation chamber, Electromagnetic Compatibility (APEMC), 2010
Asia-Pacific Symposium on, s: 582 – 585.
[17] Rostamzadeh C., Archambeault B., Connor S.: FDTD analysis of symmetric TEM cell,
Electromagnetic Compatibility, 2005. EMC 2005. 2005 International Symposium on,
Vol. 2 Volume: 2, 8-12 Aug. 2005, s. 525 - 529
[18] Shirai T., Imai N., Wang J., Takahashi S., Kawabe M., Wake K., Kawai H., Watanabe
S.-I., Furukawa F., Fujiwara O.: Multigenerational Effects of Whole Body Exposure to
2.14 GHz W-CDMA Cellular Phone Signals on Brain Function in Rats, Bioelectromagnetics, Vol. 35, Issue 7, 2014, s. 497-511.
[19] Shuanggang L., Jiadong X., Jianjin D., Yanning H.: Experimental investigation of the
antenna layout in source stirring reverberation chamber, Asia-Pacific Symposium on
Electromagnetic Compatiblity (APEMC), 12-16 April, 2010, s. 582-585.