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Proteccin contra Radiaciones. 03. Proteccin contra radiaciones no ionizantes. 02. Efectos de las radiaciones no ionizantes

Fecha de Publicación: 10/8/2012

CAPITULO II

PROTECCION CONTRA RADIACIONES NO IONIZANTES - CAMPOS ELECTROMAGNTICOS

Ing. Anibal Aguirre
Ing. Jorge Skvarca

5 - EFECTOS DE LAS RADIACIONES NO IONIZANTES

Efectos Biolgicos y Efectos Adversos a la Salud

El anlisis de los efectos de las Radiaciones no Ionizantes es altamente complejo, debido a las distintas interacciones, que los campos electromagnticos puedan tener con el tejido biolgico, dependiendo fundamentalmente de su frecuencia, su potencia asociada y las caractersticas del tejido irradiado. Es por ello que se debe distinguir dos expresiones:

Efectos Biolgicos: (Definicin *OMS F/S N182) (4) tienen lugar cuando la exposicin a campos EM produce un cambio notable o detectable en un sistema biolgico.

Efectos adversos a la Salud: (Definicin OMS F/S N182), tienen lugar cuando un efecto biolgico est por sobre el rango que el propio organismo puede compensar y de esta manera conllevan algn detrimento en la condicin de salud.


Estudios Epidemiolgicos sobre Efectos de las RNI

Los estudios y anlisis de las interacciones entre las Radiaciones no Ionizantes y los tejidos biolgicos en seres humanos con el fin de evaluar los potenciales efectos biolgicos o nocivos de las RNI siguen dos caminos. El primero consiste en la irradiacin de clulas o tejidos biolgicos in Vitro (probetas) o in vivo (irradiacin de seres humanos o animales). El segundo esta ligado al seguimiento y control estadstico de personas (voluntarios), y que convenientemente seleccionadas, sean representativas de la situacin de exposicin que se pretenda analizar. Esto ltimo se conoce como estudios epidemiolgicos y son una herramienta fundamental para evaluar el potencial impacto de los distintos tipos de Radiaciones no Ionizantes sobre los diferentes tipos de grupos de personas que se deseen estudiar.

La epidemiologa, toda una ciencia mdica en si misma, es la rama de la medicina que se encarga de estas observaciones mediante la aplicacin de las leyes estadsticas clsicas.

La estadstica mdica, como tambin se la llama, no es ms que la utilizacin de las mismas leyes de la estadstica de seales solo que aplicadas a experimentos poblacionales cuyas salidas pueden ser: tasa de supervivencia, mortalidad, dosis mxima tolerable, sensibilidad a un frmaco, toxicidad, etc. A manera de ejemplo, podemos citar los mtodos estadsticos ms utilizados por la medicina, a saber: test t, test chi-cuadrado, test de Wilcoxon o Mann-Whitney.

La diferencia sustancial que plantea la estadstica mdica, respecto del uso corriente de la estadstica en Ingeniera de seales, es la interpretacin de los resultados.

As, aparece el concepto de significancia estadstica e importancia clnica que puede ser ilustrado por un simple ejemplo de probabilidad clsica: tenemos un universo de 100 pacientes con la misma patologa (95% riesgo de muerte) y el mismo biotipo y probamos en ellos la performance de un nuevo frmaco para tratar dicha patologa. Transcurrido el perodo de evaluacin del experimento se verifica que 15 pacientes han sobrevivido y la patologa aparece controlada.

Estadsticamente se aprecia que el medicamento posee un 15% de efectividad, lo cual en principio, no parecera ser, sino un fracaso. Sin embargo la interpretacin clnica es muy distinta. Todos los pacientes estaban prcticamente destinados a morir y la accin del frmaco pudo salvar la vida de 15 de ellos, es un xito.

Esta diferencia de perspectiva es importante a fin de interpretar los nmeros que maneja la estadstica mdica para sostener sus apreciaciones e inferencias.

El otro aspecto, importante a considerar para la estadstica mdica, es la constitucin de un universo representativo del fenmeno a evaluar, y que al momento de la comparacin de estudios similares, los universos resulten no representativos. Un ejemplo de esta necesidad se encuentra ante ciertas afirmaciones tales como, incremento del 100% de casos de muerte por la patologa XX en el ltimo ao, y el estudio que sustenta dicha afirmacin cuenta con dos vctimas el ltimo ao y una el anterior.

Como se ha mencionado con anterioridad los efectos de las RNI dependen de diversos factores, de los cuales la frecuencia de la radiacin es uno de los ms importantes. Por tanto se describirn a continuacin los efectos y estudios que poseen validez a la fecha de la presente publicacin, clasificados segn sus frecuencias en el espectro electromagntico.


5.1 - Efectos de la Radiacin ptica (UV-Visible-IR)

Estas radiaciones, por su pequea longitud de onda y una energa menor que las Radiaciones Ionizantes, poseen una baja profundidad de penetracin en los tejidos biolgicos (del orden de los cientos de micrmetros), es por esto que los estudios de la interaccin entre la radiacin y el tejido se limitan a la superficie expuesta, esto es: piel y ojos.

Descripcin simplificada del ojo humano.


Fuente: EHC 160-OMS 5

De todas las RNI, la Radiacin ptica UV, es la nica que est asociada a un aumento del Riesgo Relativo (RR)* significativo sobre el desarrollo de tumores no melanocticos y del melanoma maligno, la forma ms agresiva del cncer de piel, siempre que se superen los limites internaciones de exposicin que se presentarn en la seccin correspondiente.*Riesgo Relativo (RR): magnitud utilizada en epidemiologa que mide la relacin entre el nmero de personas enfermas en el grupo bajo estudio, respecto de un grupo de referencia con caractersticas similares.

En su publicacin EHC 160 (5), la Organizacin Mundial de la Salud advierte la evidencia epidemiolgica directa e indirecta es suficiente para concluir que la exposicin solar causa ambos tipos de cncer de piel

Estas consideraciones deben ser tenidas en cuenta, a fin de tomar las medidas necesarias en los casos de exposicin a Radiaciones pticas, que paradjicamente son las ms sencillas y econmicas.

Como hemos mencionado la interaccin de stas radiaciones se producen con la superficie corporal expuesta, en general ojos y piel, por cuanto anteojos y vestimenta adecuados podran ser suficientes para reducir significativamente la exposicin.

Es necesaria una toma de conciencia importante sobre la exposicin UV (solar) de carcter recreativa, fundamentalmente en los nios y entre quienes posean piel sensible o estn bajo efectos de frmacos de alta fotosensibilidad.


5.2 - Efectos de las Radiofrecuencias y Microondas (100 kHz - 300 GHz)

La evaluacin de los efectos biolgicos y nocivos, en el espectro de Radiofrecuencias y Microondas nos remite, de manera directa, a la evaluacin del comportamiento de la tasa de absorcin especfica SAR. Como se mencion anteriormente la tasa de absorcin especfica (SAR) es una cantidad que sufre variaciones con distintos parmetros, a saber: la frecuencia del campo en cuestin, la parte del cuerpo irradiada, la edad y sexo del individuo entre los ms importantes. A su vez fijando uno de ellos, por ejemplo la frecuencia, la tasa SAR ser dependiente de la variacin de los parmetros restantes. Es por estas razones y a fin de poder cuantificar la absorcin, que se toma una medicin promedio de un ser humano promedio.

Por tal motivo, para casos puntuales (por ejemplo: neonatos, mujeres embarazadas, ancianos, o personas sometidas a ciertos tratamientos mdicos con frmacos especiales) la tasa de absorcin debe ajustarse por algn factor de seguridad restrictivo, que compense la ponderacin media antes mencionada.

Mediante el Grafico de la pgina siguiente se puede apreciar la variacin de la tasa de absorcin segn la parte del cuerpo en cuestin; podran obtenerse, de manera similar, la variacin del SAR con la frecuencia para distintas edades.

Como se ha explicado el anlisis de las variaciones del SAR y sus distintas interacciones vuelven necesario un estudio segmentado a fin de considerar los distintos fenmenos.

Se comienza por enumerar las distintas interacciones que pueden manifestarse por la absorcin de energa electromagntica en el cuerpo humano.

Se reconocen como mecanismos de interaccin principales: Interaccin macroscpica, Interaccin microscpica (molecular), Interaccin celular, Interaccin a travs de fuerzas inducidas por el campo y otros tipos de Interaccin intracelular actualmente bajo estudio.

Dado que el mecanismo macroscpico (trmico) es el principal para la elaboracin de la normativa vigente, desarrollaremos de manera sencilla, este punto. La interaccin macroscpica puede explicarse por las leyes de la termodinmica, esto es: la energa electromagntica se transforma en energa trmica, debido a la caracterstica dielctrica que poseen los tejidos del cuerpo humano (aproximadamente el 75% del ser humano es agua), lo cual es cuantificable por la siguiente ley:

(Hasta alcanzar la regulacin de temperatura que citaremos a continuacin)

Donde la ecuacin expresa que el incremento trmico por unidad de tiempo es proporcional a la potencia absorbida (Pv) por el tejido, donde la constante k depende de la densidad y calor especfico del tejido. Dentro del cuerpo esta energa trmica cuenta con dos mecanismos de propagacin; conveccin y conduccin. La conduccin esta dada por el gradiente de temperatura, y la conveccin se produce por medio de la circulacin sangunea.

La funcin del sistema circulatorio es aqu de suma importancia, pues vemos que es el vehculo que permite el transporte de calor desde la fuente caliente hacia la fuente fra, siempre y cuando la fuente fra exista y permita la disipacin necesaria para mantener una regulacin de la temperatura corporal, que para un ser humano no debiera superar la temperatura normal (36.4 C) en algunas dcimas de grado centgrado.

Como ya se ha mencionado, la absorcin, depende (entre otros factores) de la parte del cuerpo radiada y por consiguiente es de esperar que donde la absorcin es mayor exista suficiente caudal sanguneo, para que por medio del mecanismo de conveccin, el calor pueda disiparse en otra parte del sistema circulatorio, que por su temperatura de contacto con el ambiente, se constituya en la fuente fra.

He aqu las primeras dos limitaciones para la existencia del mecanismo de regulacin trmica:

  • La existencia de una parte del cuerpo que se constituya en la fuente fra.
  • La necesidad que aquellas zonas de mayor absorcin cuenten con el caudal sanguneo suficiente.

Si esto no ocurriese, la zona considerada elevara su temperatura produciendo la muerte de las clulas del tejido en cuestin y de no reducirse o interrumpirse la exposicin, la muerte celular masiva en un tejido puede terminar con la funcin (vital o n) del rgano asociado.

Esto explica las primeras consecuencias fsicas en los operadores de RADAR de la RAF, pues tanto el sistema visual como el sistema reproductor masculino poseen muy poca irrigacin sangunea por medio de vasos ultrafinos, lo cual no favorece en nada, el mecanismo de conveccin ya expuesto.

Como se ha mencionado precedentemente la tasa SAR es dependiente de la frecuencia, por lo tanto corresponde tambin sealar, algunos aspectos respecto de esta dependencia.

Puede dividirse el espectro de Radiofrecuencia y Microondas, en funcin del comportamiento de la tasa SAR en cuatro regiones:

  • Frecuencias entre 100kHz-20MHz: donde la absorcin en el tronco decrece rpidamente con la frecuencia pero puede existir absorcin significativa en el cuello y en las piernas. Si el tejido presenta caractersticas conductivas, pueden aparecer corrientes inducidas en frecuencias medias (MF).
  • Frecuencias entre 20MHz-300MHz.: con relativa alta absorcin en el cuerpo entero o en partes del mismo. Se considera un rea resonante por ser la zona de mayor absorcin.
  • Esta absorcin esta dada por la caracterstica dielctrica del tejido y por la geometra del mismo, puesto que a frecuencias del orden de 70Mhz, la longitud de onda asociada es de 4m y por lo tanto sus submltiplos mitad y cuarto, estn relacionados con la altura promedio de un ser humano sobre el nivel del piso. O sea, para estas longitudes de onda, el ser humano se comporta como una antena receptora ideal. Esta correlacin geomtrica pondra a la persona en una situacin favorable para la transferencia de la energa electromagntica desde el aire hacia el tejido biolgico propio.
  • Frecuencias entre 300MHz-3GHz.: Aparecen reas localizadas de absorcin significativa, puntos calientes.
  • Frecuencias por encima de los 10GHz.: donde la energa absorbida se limita solamente a la superficie corporal.

De lo mencionado precedentemente, surge el inters por conocer, un Nivel Aceptable de la Tasa de Absorcin Especfica (SAR) que para una frecuencia determinada, no conllevar efectos adversos para la salud.

El conocimiento de este valor lmite, permitir establecer luego, lo que ms adelante llamaremos valores de Mxima Exposicin Permitida (MEP).

Los organismos internacionales han revisado con espritu crtico la literatura cientfica, en particular aquellos trabajos con hallazgos positivos y adecuada informacin dosimtrica que fueran reproducibles. Las evaluaciones fueron realizadas para establecer aquellos efectos biolgicos que pudiesen ocasionar una amenaza para la salud.

Exposiciones agudas, inferiores a 1 hora, a un SAR promedio menor a 4 W/kg, no producen efectos adversos en la salud. Consecuentemente, se ha estimado, como factor de seguridad, un valor diez veces inferior del SAR como permisible (o sea 0,4 W/Kg.), para exposiciones prolongadas, de das o semanas.

Sin embargo un SAR promedio en todo el cuerpo de 0,4 W/Kg., produce en un hombre de 70 Kg. una Potencia de 28 W, lo que se considerada excesivo si se localiza en una pequea parte del cuerpo. Por lo tanto, las evaluaciones parciales deben considerar una limitada masa de tejido, dentro de la cual no habra un excesivo gradiente de depsito de energa y temperatura.

No obstante en las normativas que fijan los valores lmites para la tasa SAR, estas siempre estn referidas a la absorcin de un cuerpo entero promedio, pues queda claro, que no causa el mismo efecto, distribuir una potencia en un rea localizada, que en todo el volumen de un cuerpo.

Durante la vida diaria, la carga trmica generada por el metabolismo en reposo, la temperatura ambiente y la actividad fsica varan entre 1 y 10 W/Kg. A su vez, estudios con voluntarios sanos (Prtela y otros) (1), para establecer la relacin entre el SAR y la temperatura, han determinado con un SAR de hasta 4 W/Kg. en todo el cuerpo, durante 20 a 30 minutos, un incremento de temperatura entre 0,1 y 0,5 C, que pueden ocasionar mnimos cambios en las tasas de respiracin y presin arterial.

Efectos agudos, slo se han observado en condiciones de exposicin altas, es decir significativamente superiores a los lmites establecidos internacionalmente por la Comisin Internacional para la Proteccin de las Radiaciones no Ionizantes (ICNIRP)* en 1998.

*EL ICNIRP (Comisin Internacional de Proteccin contra las Radiaciones no Ionizantes) es el Organismo cientfico Internacional en el cual la Organizacin Mundial de la Salud se basa para emitir sus recomendaciones sobre Radiaciones no Ionizantes.

Observacin:

Si bien hasta aqu se ha mencionado a la tasa de absorcin especfica SAR, como parmetro de medida, de los efectos de las RNI en Radiofrecuencias y Microondas, sta, en la realidad, es de medicin poco prctica.

La medicin de la tasa SAR se realiza mediante fantomas maniques que simulan el comportamiento del cuerpo humano y experimentos in vivo con tejidos que son irradiados y que poseen sensores implantados para el registro de la elevacin trmica.

En los trabajo del campo cotidiano y prctico lo que se mide, es la Intensidad del Campo Elctrico (E) y/o la Intensidad de Campo Magntico (H) y/o la densidad de potencia (S) asociada a ambos campos en los casos de onda plana.

Es por esta razn que cuando se mencionan los valores lmites para estas radiaciones, stos estn expresados en Volt por metro (V/m) en Amper por metro (A/m) Tesla (T), en Watts por metro cuadrado (o submltiplos) (W/m2) o (mW/cm2).


5.3 - Efectos de las Radiaciones de Frecuencias
Extremadamente Bajas (ELF)

A diferencia de las Radiofrecuencias y las Microondas, estas radiaciones no producen elevacin trmica del tejido por absorcin de la densidad de potencia del campo electromagntico al que est sometido el mismo.

Los campos electromagnticos de la frecuencia de la red domiciliaria (50/60Hz) poseen una longitud de onda muy grande (miles de km.), frente a las dimensiones de los obstculos circundantes, lo cual se convierte en una situacin de parmetros concentrados, esto es, los campos no se comportan como una onda y pueden analizarse los comportamientos del campo elctrico y el campo magntico de manera individual.

De esta manera podemos describir el acoplamiento entre el campo elctrico y un ser humano promedio y lo mismo para el campo magntico. Ambas situaciones son fcilmente comprensibles mediante una simple inspeccin de las ecuaciones de Maxwell.

El campo elctrico de ELF al interactuar con un cuerpo humano, provoca en ste la induccin de cargas en la superficie del mismo, lo cual resulta en corrientes dentro del cuerpo. La magnitud de estas corrientes esta relacionada con la carga superficial inducida.

Para el caso del campo magntico de ELF, ste induce, en el cuerpo expuesto, un campo elctrico y corriente dentro del mismo.

La densidad de corriente inducida por las acciones de alguno de los campos (o ambos), se encuentra en general, por debajo del nivel de densidad de corriente propio del cuerpo humano (corrientes endgenas: 10 mA/m2).

Los efectos sobre el sistema nervioso, la visin y la excitabilidad de tejidos se manifiestan con densidades de corrientes inducidas superiores a la corriente endgena, y dicha circunstancia ocurre para la exposicin de un ser humano ante un campo de ELF de magnitudes no usuales en la prctica.

A modo de ejemplo ilustrativo citamos el estudio de Kaune y Forsythe (7) del ao 1985 , donde para una exposicin en campo elctrico de 10 kV/m, resulta una densidad de corriente inducida de 4mA/m2, valor claramente menor al de las corrientes endgenas. Pero debe sealarse, que el campo elctrico de la magnitud mencionada (10 kV/m), no es sencillo de encontrar en la vida prctica, por ejemplo para el mencionado valor, el cuerpo en cuestin debe encontrarse bajo el tendido (a 8 m aprox) de una lnea de alta tensin 400 kV. (Ver Grfico)


Intensidad de campo elctrico en funcin de la distancia al centro de una lnea de AT area. (Fuente NRPB) (8)

Adems de los efectos vinculados a la induccin corporal de corrientes por exposicin a campos electromagnticos de frecuencias extremadamente bajas, estas radiaciones estn vinculadas a dos fenmenos actualmente bajo estudio, que no deben pasarse por alto:

a) La hiptesis de la melatonina y
b) la leucemia infantil.

a) La hiptesis de la melatonina:

La melatonina (MEL) es una sustancia secretada por la glndula pineal (GP) que se encuentra vinculada, entre otras cosas, al ciclo de sueo de las personas.

Pero diversos estudios en los ltimos aos han descubierto que la administracin de melatonina en animales con ciertos tipos de cncer (mama y prstata) resultaba en la supresin del mismo.

Teniendo en cuenta stas evidencias el Dr. Alejandro beda Maeso del Servicio de Bioelectromagnetismo del Hospital Ramn y Cajal de Madrid (9) expresa: Segn la denominada Hiptesis de la Melatonina [Stevens, 1992, 1996] que tom fuerza en la primera mitad de los aos 90, y que est todava por comprobarse, una reduccin en los niveles de melatonina en sangre causada por exposiciones a CEM, tendra como consecuencia una desregulacin de la sntesis de esteroides y un incremento de la incidencia de cnceres hormona-dependientes (mama, prstata). En efecto, existe evidencia de que campos elctricos y magnticos relativamente dbiles, de 50/60 Hz, pueden suprimir la sntesis de melatonina en algunos mamferos (roedores, generalmente).

Sin embargo, los resultados epidemiolgicos en animales, no pueden ser extrapolados a los seres humanos. De hecho, los experimentos realizados sobre personas para verificar est hiptesis, no han tenido resultados estadsticamente poderosos, an en personas expuestas a campos magnticos relativamente elevados, y esta hiptesis esta an bajo estudio.

A este respecto el Dr. Michael Repacholi, Director del Proyecto Internacional de Campos Electromagnticos de la OMS**, expres en 1998 (4): ..siendo contradictorios y faltos de consistencia los datos con que contamos actualmente, la conclusin ms aceptada es que en el presente no existe confirmacin de que la exposicin a campos ambientales tpicos altere significativa e irreversiblemente los niveles de melatonina en humanos. No obstante, las indeterminaciones surgidas de los citados datos contradictorios deben ser resueltas, por lo que la ampliacin del conocimiento cientfico respecto a los posibles efectos de campos elctricos y magnticos intensos sobre la GP y la sntesis de MEL constituye hoy una prioridad

b) Incidencia de Leucemia en nios:

La vinculacin entre la leucemia infantil y los campos electromagnticos de ELF ha cobrado importancia y trascendencia pblica, a partir del estudio de Martha Linet (y otros) publicado en The New England Journal of Medicine (10) en 1997.

Entre las conclusiones finales del mencionado artculo puede leerse: ..Nuestros resultados proporcionan un pequeo soporte a la hiptesis, que relaciona el riesgo a la leucemia infantil con la residencia cercana a lneas de transmisin o distribucin elctricas o con la exposicin a campos magnticos de elevado promedio temporal...

La citada afirmacin sera intrascendente, si no fuera, porque el mencionado estudio fue realizado a Niveles de Induccin Magntica del orden de los 0,4 mT, valor sencillo de encontrar en las cercanas de ciertos electrodomsticos, transformadores y otros dispositivos de uso corriente. Esta circunstancia llev (an hoy) preocupacin a la poblacin y promovi diversos estudios cientficos a fin de confirmar o desechar las hiptesis que consideran a los campos de ELF como posibles promotores de la leucemia infantil.

A fin de encontrar algn resultado contundente Alhbom (11) (del Instituto Karolinska de Suecia), Feychting y otros (Linet entre ellos) presentaron en el ao 2000 un estudio sobre ms de 3000 casos de nios con leucemia.

El incremento de riesgo de leucemia fue encontrado en el 0,8% de la poblacin analizada, expuesta a campos magnticos de 0,4 mT. Este porcentaje es extremadamente bajo y puede enmascararse dentro del propio error del estudio. En el mismo estudio el autor afirma que no pueden encontrase efectos adversos a exposiciones al campo magntico de ELF menores a 100T.

Esta afirmacin parece ser la ms aceptada por la comunidad cientfica internacional en los tiempos actuales. No obstante, aquellos que no acuerdan con ella, continan investigando en estudios de mayor potencia estadstica, a fin de encontrar argumentos plausibles para su refutacin (Ver adems hoja informativa de la OMS, N 322, junio 2007, sobre la exposicin a los campos electromagnticos de extremadamente baja frecuencia)

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