Ocena brak

Oddziaływanie pola magnetycznego na ustrój człowieka

Autor /bananowiec Dodano /24.01.2014

Człowiek nie ma żadnych receptorów pola magnetycznego, to znaczy, że żadnym zmysłem nie wyczuwa obecności tego pola. Prawdopodobnie receptory magnetyczne mają niektóre zwierzęta, które potrafią rozpoznawać kierunki geograficzne, np. pszczoły, ptaki wędrowne i ryby morskie. W głowach niektórych ryb morskich znajdują się długie kanały wypełnione substancją o dużej przewodności elektrycznej, zwane ampułami Lorenziniego. W nich może powstawać napięcie elektryczne przy zmianie kierunku pływania. Powstający sygnał elektryczny może stanowić swoisty kompas i służyć do nawigacji.

Energia wytwarzana w tkankach przez pola magnetyczne jest przeciętnie ponad tysiąc razy mniejsza niż zawarta w tkankach energia cieplna. Na przykład w temperaturze ciała ludzkiego ilość energii termicznej wynosi około 3 J/mol, natomiast oddziaływanie silnego pola magnetycznego o indukcyjności około 1 T wytwarza 0,0005 J/mol. Przez działanie pola magnetycznego nie uzyskuje się nagrzania tkanek, lecz może występować inne działanie swoiste dla pm.

Najważniejsze procesy biochemiczne w tkankach odbywają się przez reakcje chemiczne związków o wiązaniach kowalencyjnych i van der Wallsa. Reakcje te wymagają energii większych o kilka rzędów wielkości niż energie powstające pod działaniem nawet silnych pól magnetycznych, dlatego pola magnetyczne, mimo że docierają do wszystkich tkanek, nie wpływają bezpośrednio na procesy przemiany materii i reakcje biochemiczne. Tak małą energią nie można wywoływać istotnych efektów biologicznych. Są jednak sytuacje i struktury, w których teoretycznie można przewidywać oddziaływanie biologiczne pól magnetycznych. Na przykład w niektórych strukturach kolagenu przy indukcji rzędu 10 T energia oddziaływania pola

magnetycznego może dojść do 3 J/mol. Woda przepływająca strumieniem prostopadłym do linii sił pola magnetycznego zmienia nieznacznie swoje właściwości fizyczne i chemiczne (większa szybkość krystalizacji, większa rozpuszczalność gazów, w tym tlenu, zmiana szybkości sedymentacji i koagulacji zawiesin, zwiększenie bak-teriobójczości i in.). Takie zmiany mogą wpływać na funkcję wody w tkankach. Zmiany cech wody utrzymują się kilka do kilkudziesięciu godzin.

Do struktur wrażliwych na pm należą nieskompensowane spiny magnetyczne pierwiastków paramagnetycznych, których moment magnetyczny może ulec podwyższeniu pod wpływem słabego, zewnętrznego pm. Pierwiastki paramagnetyczne często występują w składzie koenzymów i grup prostetycznych enzymów. Silne pola powodują usztywnienie orientacji osi magnetycznych molekuł paramagnetycznych, co może upośledzać ich ruchliwość i zmniejszać szybkość reakcji enzymatycznych. Teoretycznie przyspieszenie reakcji enzymatycznej może nastąpić wtedy, gdy podatność magnetyczna produktów reakcji jest mniejsza od podatności substratów wyjściowych. Przy odwrotnym stosunku reakcje mogą ulegać zwolnieniu. Doświadczenia wskazują, że opóźnienia lub przyspieszenia wynoszą około 0,2%. Wydaje się więc, że tego rodzaju wpływ pm na kinetykę i równowagę reakcji biochemicznych nie ma praktycznie znaczenia.

Struktury ciekłokrystaliczne, występujące w tkankach, również są wrażliwe na pole magnetyczne. Niektóre z nich mogą zmieniać zorganizowane ułożenie molekuł pod wpływem pm o indukcji rzędu 0,1 do 1 T. Struktury ciekłokrystaliczne występują w białkowo-lipidowych warstwach membran, w nadnerczach i głównie w mózgu. Właściwości ciekłokrystaliczne wykazuje między innymi DNA, miozyna, kolagen. Pm, zmieniając uporządkowanie molekuł ciekłokrystalicznych w błonach, może zmienić warunki transportu, który najczęściej stawałby się w tych warunkach wolniejszy. Można zatem przypuszczać, że pod wpływem pm może zmieniać się przepuszczalność błon.

W silnym pm występują zjawiska magnetooptyczne związane z oddziaływaniem tego pola na światło przenikające przez pewne substancje. Zostały one zastosowane do badania orientacji kolagenu, fibrynogenu i fibryny. Zmianę płaszczyzny polaryzacji wykorzystuje się dla odróżniania hemoglobiny od oksyhemoglobiny.

Pm oddziałuje na procesy elektryczne i jest z nimi powiązane systemem licznych zależności. Należy do nich indukowanie napięcia elektrycznego przez zmienne pm w obecności ładunków elektrycznych. Taki charakter mają sygnały elektryczne we włóknach nerwowych i mięśniach, lecz terapeutyczne pm jest zbyt słabe, by mogło istotnie zmieniać ich czynności. Ruchy jonów, dające elektryczne prądy jonowe, wytwarzają własne pm, które oddziałuje z zewnętrznym polem magnetycznym. Powstają siły, które powodują powstawanie napięć w naczyniach krwionośnych i niewielkie zmiany w rozkładzie prędkości prądu krwi, co z kolei powoduje opór, zwany magne-tohydrodynamicznym. Zjawiska te przy bardzo silnych polach mogą zmniejszyć przepływ krwi, np. w aorcie, w polu o indukcji 1 T o 1%, a przy 5 T o 7%. Siły tu występujące nazywane są siłami Lorentza. Powstają one wtedy, gdy cząstki naładowane elektrycznie znajdują się w obszarze pola magnetycznego i elektrycznego.

W wyniku działania sił Lorentza może zostać spowolniona o 10% dyfuzja jonów przez błony komórkowe, lecz dopiero w polach o indukcji 1 miliona tesli. Siły Lorentza mogą prawdopodobnie wpływać na jony przez tzw. rezonans cyklotronowy, wykazany w stosunku do jonów wapnia w mózgu zwierząt doświadczalnych.

Silne zewnętrzne pm powoduje ustawienie (orientację) osi magnetycznych elektronów lub jąder atomowych tkanek według linii sił pola zewnętrznego. Po zgaszeniu pola zewnętrznego jądra wracają (relaksacja) do położenia pierwotnego, wypromieniowując niskoenergetyczny strumień kwantów (promieniowanie elektromagnetyczne z zakresu fal radiowych) o bardzo małym natężeniu. Promieniowanie to, wielokrotnie wywołane, wzmocnione i zapamiętane w mikroprocesorze, poddane milionom operacji matematycznych, w rezultacie daje szczegółowy obraz wnętrza tkanek rysowany drgającymi nukleonami. Ustawienie i relaksacja cząstek zależą od częstości drgań i indukcji pm. Zmieniając te wielkości, uzyskujemy rezonans i relaksacje różnych cząstek. Częstość relaksacyjna dla jąder wodoru mieści się w granicach od 1 do 100 MHz. Efekt ten jest wykorzystywany w medycynie do obrazowania tkanek jako magnetyczny rezonans jądrowy, z angielskiego nazywany NMR (Nuclear Magnetic Resonance). Otrzymywane obrazy są dokładniejsze niż obrazy rentgenowskie, a przy odpowiedniej technice dokładniejsze niż obrazy z mikroskopu elektronowego i mogą być od nich tysiąckrotnie silniej powiększone.

W celu uzyskania obrazu tkanek człowieka za pomocą NMR używa się cewki elektromagnetycznej o długości 2 m i średnicy 1 m. Stosuje się pola o indukcji do 1,5 T, przy czasie ekspozycji do 30 min. Jak wynika z dotychczasowych doświadczeń, pola magnetyczne o podanych parametrach pozostają nieszkodliwe dla człowieka.

Rozważa się teoretycznie różne możliwe mechanizmy terapeutyczne, które mogłyby tłumaczyć rewelacyjne nieraz wyniki uzyskiwane dzięki magnetoterapii.

 

Podobne prace

Do góry