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

CAPITULO II

PROTECCION CONTRA RADIACIONES NO IONIZANTES – CAMPOS ELECTROMAGNÉTICOS

Ing. Anibal Aguirre
Ing. Jorge Skvarca

5 – EFECTOS DE LAS RADIACIONES NO IONIZANTES

Efectos Biológicos y Efectos Adversos a la Salud

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

Efectos Biológicos: (Definición *OMS F/S N182) (4) tienen lugar cuando la exposición a campos EM produce un cambio notable o detectable en un sistema biológico.

Efectos adversos a la Salud: (Definición OMS F/S N182), tienen lugar cuando un efecto biológico está por sobre el rango que el propio  organismo puede compensar y de esta manera conllevan algún detrimento en la condición de salud.

Estudios Epidemiológicos sobre Efectos de las RNI

Los estudios y análisis de las interacciones entre las Radiaciones no Ionizantes y los tejidos biológicos en seres humanos con el fin de evaluar los potenciales efectos biológicos o nocivos de las RNI siguen dos caminos. El primero consiste en la irradiación de células o tejidos biológicos “in Vitro” (probetas) o “in vivo” (irradiación de seres humanos o animales). El segundo esta ligado al seguimiento y control estadístico de personas (voluntarios), y que convenientemente seleccionadas, sean representativas de la situación de exposición que se pretenda analizar. Esto último se conoce como estudios epidemiológicos 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 epidemiología, toda una ciencia médica en si misma, es la rama de la medicina que se encarga de estas observaciones mediante la aplicación de las leyes estadísticas clásicas.

La “estadística médica”, como también se la llama, no es más que la utilización de las mismas leyes de la estadística de señales solo que aplicadas a experimentos poblacionales cuyas salidas pueden ser: tasa de supervivencia, mortalidad, dosis máxima tolerable, sensibilidad a un fármaco, toxicidad, etc. A manera de ejemplo, podemos citar los métodos estadísticos más utilizados por la medicina, a saber: test “t”, test chi-cuadrado, test de Wilcoxon o Mann-Whitney.

La diferencia sustancial que plantea la estadística médica, respecto del uso corriente de la estadística en Ingeniería de señales, es la interpretación de los resultados.

Así, aparece el concepto de “significancia estadística e importancia clínica” que puede ser ilustrado por un simple ejemplo de probabilidad clásica: tenemos un universo de 100 pacientes con la misma patología (95% riesgo de muerte) y el mismo biotipo y probamos en ellos la performance de un nuevo fármaco para tratar dicha patología. Transcurrido el período de evaluación del experimento se verifica que 15 pacientes han sobrevivido y la patología aparece controlada.

Estadísticamente se aprecia que el medicamento posee un 15% de efectividad, lo cual en principio, no parecería ser, sino un fracaso. Sin embargo la interpretación clínica es muy distinta. “Todos los pacientes estaban prácticamente destinados a morir y la acción del fármaco pudo salvar la vida de 15 de ellos, es un éxito.”

Esta diferencia de perspectiva es importante a fin de interpretar los números que maneja la estadística médica para sostener sus apreciaciones e inferencias.

El otro aspecto, importante a considerar para la estadística médica, es la constitución de un universo representativo del fenómeno a evaluar, y que al momento de la comparación 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 patología XX en el último año”, y el estudio que sustenta dicha afirmación cuenta con dos víctimas el último año 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 radiación es uno de los más importantes. Por tanto se describirán a continuación los efectos y estudios que poseen validez a la fecha de la presente publicación, clasificados según sus frecuencias en el espectro electromagnético.

5.1 –  Efectos de la Radiación Óptica (UV-Visible-IR)

Estas radiaciones, por su pequeña longitud de onda y una energía menor que las Radiaciones Ionizantes, poseen una baja profundidad de penetración en los tejidos biológicos (del orden de los cientos de micrómetros), es por esto que los estudios de la interacción entre la radiación y el tejido se limitan a la superficie expuesta, esto es: piel y ojos.

Descripción simplificada del ojo humano.

Fuente: EHC 160-OMS 5

De todas las RNI, la Radiación Óptica UV, es la única que está asociada a un aumento del Riesgo Relativo (RR)* significativo sobre el desarrollo de tumores no melanocíticos y del melanoma maligno, la forma más agresiva del cáncer de piel, siempre que se superen los limites internaciones de exposición que se presentarán  en la sección correspondiente.*Riesgo Relativo (RR): magnitud utilizada en epidemiología que mide la relación entre el número de personas “enfermas” en el grupo bajo estudio, respecto de un grupo de referencia con características similares. 

En su publicación EHC 160 (5), la Organización Mundial de la Salud advierte “la evidencia epidemiológica directa e indirecta es suficiente para concluir que la exposición solar causa ambos tipos de cáncer de piel”

Estas consideraciones deben ser tenidas en cuenta, a fin de tomar las medidas necesarias en los casos de exposición a Radiaciones Ópticas, que paradójicamente son las más sencillas y económicas.

Como hemos mencionado la interacción de éstas radiaciones se producen con la superficie corporal expuesta, en general ojos y piel, por cuanto anteojos y vestimenta adecuados podrían ser suficientes para reducir significativamente la exposición.

Es necesaria una toma de conciencia importante sobre la exposición UV (solar) de carácter recreativa, fundamentalmente en los niños y entre quienes posean piel sensible o estén bajo efectos de fármacos de alta fotosensibilidad.

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

La evaluación de los efectos biológicos y nocivos, en el espectro de Radiofrecuencias y Microondas nos remite, de manera directa, a la evaluación del comportamiento de la tasa de absorción específica SAR. Como se mencionó anteriormente la tasa de absorción específica (SAR) es una cantidad que sufre variaciones con distintos parámetros, a saber: la frecuencia del campo en cuestión, la parte del cuerpo irradiada, la edad y sexo del individuo entre los más importantes. A su vez fijando uno de ellos, por ejemplo la frecuencia, la tasa SAR será dependiente de la variación de los parámetros restantes. Es por estas razones y a fin de poder cuantificar la absorción, que se toma una medición promedio de un ser humano promedio.

Por tal motivo, para casos puntuales (por ejemplo: neonatos, mujeres embarazadas, ancianos,  o personas sometidas a ciertos tratamientos médicos con fármacos especiales) la tasa de absorción  debe ajustarse por algún factor de seguridad restrictivo, que compense la ponderación media antes mencionada.

Mediante el Grafico de la página siguiente se puede apreciar la variación de la tasa de absorción según la parte del cuerpo en cuestión; podrían obtenerse, de manera similar, la variación del SAR con la frecuencia para distintas edades.

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

Se comienza por enumerar las distintas interacciones que pueden manifestarse por la absorción de energía electromagnética en el cuerpo humano.

Se reconocen como mecanismos de interacción principales: Interacción macroscópica, Interacción microscópica (molecular), Interacción celular, Interacción a través de fuerzas inducidas por el campo y otros tipos de Interacción intracelular actualmente bajo estudio.

Dado que el mecanismo macroscópico (“térmico”) es el principal para la elaboración de la normativa vigente, desarrollaremos de manera sencilla, este punto. La interacción macroscópica puede explicarse por las leyes de la termodinámica, esto es: la energía electromagnética se transforma en energía térmica, debido a la característica dieléctrica 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 regulación de temperatura que citaremos a continuación)

Donde la ecuación expresa que el incremento térmico por unidad de tiempo es proporcional a la potencia absorbida (Pv) por el tejido, donde la constante k depende de la densidad y calor específico del tejido. Dentro del cuerpo esta energía térmica cuenta con dos mecanismos de propagación; convección y conducción. La conducción esta dada por el gradiente de temperatura, y la convección se produce por medio de la circulación sanguínea.

La función del sistema circulatorio es aquí de suma importancia, pues vemos que es el vehículo que permite el transporte de calor desde la fuente caliente hacia la fuente fría, siempre y cuando la fuente fría exista y permita la disipación necesaria para mantener una regulación de la temperatura corporal, que para un ser humano no debiera superar la temperatura normal (36.4º C) en algunas décimas de grado centígrado.

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

He aquí las primeras dos limitaciones para la existencia del mecanismo de regulación térmica:

• La existencia de una parte del cuerpo que se constituya en la “fuente fría”.
• La necesidad que aquellas zonas de mayor absorción cuenten con el caudal sanguíneo suficiente.

Si esto no ocurriese, la zona considerada elevaría su temperatura produciendo la muerte de las células del tejido en cuestión y de no reducirse o interrumpirse la exposición, la muerte celular masiva en un tejido puede terminar con la función (vital o nó) del órgano asociado.

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

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

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

• Frecuencias entre 100kHz-20MHz: donde la absorción en el tronco decrece rápidamente con la frecuencia pero puede existir absorción significativa en el cuello y en las piernas. Si el tejido presenta características conductivas, pueden aparecer corrientes inducidas en frecuencias medias (MF).
• Frecuencias entre 20MHz-300MHz.: con relativa alta absorción en el cuerpo entero o en partes del mismo. Se considera un área “resonante” por ser la zona de mayor absorción.
• Esta absorción esta dada por la característica dieléctrica del tejido y por la geometría del mismo, puesto que a frecuencias del orden de 70Mhz, la longitud de onda asociada es de  4m y por lo tanto sus submúltiplos mitad y cuarto, están 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 correlación geométrica pondría a la persona en una situación favorable para la transferencia de la energía electromagnética desde el aire hacia el tejido biológico propio.
• Frecuencias entre 300MHz-3GHz.: Aparecen áreas localizadas de absorción significativa, “puntos calientes”.
• Frecuencias por encima de los 10GHz.: donde la energía absorbida se limita solamente a la superficie corporal.

De lo mencionado precedentemente, surge el interés por conocer, un Nivel Aceptable de la Tasa de Absorción Específica (SAR) que para una frecuencia determinada, no conllevará efectos adversos para la salud.

El conocimiento de este valor límite, permitirá establecer luego, lo que más adelante llamaremos valores de Máxima Exposición Permitida (MEP).

Los organismos internacionales han revisado con espíritu crítico la literatura científica, en particular aquellos trabajos con hallazgos positivos y adecuada información dosimétrica que fueran reproducibles. Las evaluaciones fueron realizadas para establecer aquellos efectos biológicos 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 días 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 pequeña parte del cuerpo. Por lo tanto, las evaluaciones parciales deben considerar una limitada masa de tejido, dentro de la cual no habría un excesivo gradiente de depósito de energía y temperatura.

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

Durante la vida diaria, la carga térmica generada por el metabolismo en reposo, la temperatura ambiente y la actividad física varían entre 1 y 10 W/Kg.  A su vez, estudios con voluntarios sanos (Pórtela y otros) (1), para establecer la relación 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 mínimos cambios en las tasas de respiración y presión arterial.

Efectos agudos, sólo se han observado en condiciones de exposición altas, es decir significativamente superiores a los límites establecidos internacionalmente por la Comisión Internacional para la Protección de las Radiaciones no Ionizantes (ICNIRP)* en 1998.

*EL ICNIRP (Comisión Internacional de Protección contra las Radiaciones no Ionizantes) es el Organismo científico Internacional en el cual la Organización Mundial de la Salud se basa para emitir sus recomendaciones sobre Radiaciones no Ionizantes.

Observación:

Si bien hasta aquí se ha mencionado a la tasa de absorción específica SAR, como parámetro de medida, de los efectos de las RNI en Radiofrecuencias y Microondas, ésta, en la realidad, es de medición poco práctica.

La medición de la tasa SAR se realiza mediante “fantomas – maniquíes” 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 elevación térmica.

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

Es por esta razón que cuando se mencionan los valores límites para estas radiaciones, éstos están expresados en  Volt por metro (V/m) ó en Amper por metro (A/m)  ó Tesla (T), ó en Watts por metro cuadrado (o submúltiplos) (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 elevación térmica del tejido por absorción de la densidad de potencia del campo electromagnético al que está sometido el mismo.

Los campos electromagnéticos 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 obstáculos circundantes, lo cual se convierte en una situación de “parámetros concentrados”, esto es, los campos no se comportan como una onda y pueden analizarse los comportamientos del campo eléctrico y el campo magnético de manera individual.

De esta manera podemos describir el acoplamiento entre el campo eléctrico y un ser humano promedio y lo mismo para el campo magnético. Ambas situaciones son fácilmente comprensibles mediante una simple inspección de las ecuaciones de Maxwell.

El campo eléctrico de ELF al interactuar con un cuerpo humano, provoca en éste la inducción 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 magnético de ELF, éste induce, en el cuerpo expuesto, un campo eléctrico 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 endógenas: 10 mA/m²).

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

A modo de ejemplo ilustrativo citamos el estudio de Kaune y Forsythe (7) del año 1985 , donde para una exposición en campo eléctrico de 10 kV/m, resulta una densidad de corriente inducida de 4mA/m2, valor claramente menor al de las corrientes endógenas. Pero debe señalarse, que el campo eléctrico de la magnitud mencionada (10 kV/m), no es sencillo de encontrar en la vida práctica, por ejemplo para el mencionado valor, el cuerpo en cuestión debe encontrarse bajo el tendido (a 8 m aprox) de una línea de alta tensión 400 kV. (Ver Gráfico)

Intensidad de campo eléctrico en función de la distancia al centro de una línea de AT aérea. (Fuente NRPB)  (8)

Además de los efectos vinculados a la inducción corporal de corrientes por exposición a campos electromagnéticos de frecuencias extremadamente bajas, estas radiaciones están vinculadas a dos fenómenos actualmente bajo estudio, que no deben pasarse por alto:

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

a) La hipótesis de la melatonina:

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

Pero diversos estudios en los últimos años han descubierto que la administración de melatonina en animales con ciertos tipos de cáncer (mama y próstata)  resultaba en la supresión del mismo.

Teniendo en cuenta éstas evidencias el Dr. Alejandro Úbeda Maeso del Servicio de Bioelectromagnetismo del Hospital Ramón y Cajal de Madrid  (9) expresa: … “Según la denominada Hipótesis de la Melatonina [Stevens, 1992, 1996] que tomó fuerza en la primera mitad de los años 90, y que está todavía por comprobarse, una reducción en los niveles de melatonina en sangre causada por exposiciones a CEM, tendría como consecuencia una desregulación de la síntesis de esteroides y un incremento de la incidencia de cánceres hormona-dependientes (mama, próstata). En efecto, existe evidencia de que campos eléctricos y magnéticos relativamente débiles, de 50/60 Hz, pueden suprimir la síntesis de melatonina en algunos mamíferos (roedores, generalmente).”

Sin embargo, los resultados epidemiológicos en animales, no pueden ser extrapolados a los seres humanos. De hecho, los experimentos realizados sobre personas para verificar está hipótesis, no han tenido resultados estadísticamente  “poderosos”, aún en personas expuestas a campos magnéticos relativamente elevados, y esta hipótesis esta aún bajo estudio.

A este respecto el Dr. Michael Repacholi, Director del Proyecto Internacional de Campos Electromagnéticos de la OMS**, expresó en 1998  (4): ..“siendo contradictorios y faltos de consistencia los datos con que contamos actualmente, la conclusión más aceptada es que en el presente no existe confirmación de que la exposición a campos ambientales típicos 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 ampliación del conocimiento científico respecto a los posibles efectos de campos eléctricos y magnéticos intensos sobre la GP y la síntesis de MEL constituye hoy una prioridad”

b) Incidencia de Leucemia en niños:

La vinculación entre la leucemia infantil y los campos electromagnéticos de ELF ha cobrado importancia y trascendencia pública, 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 artículo puede leerse:…“ ..Nuestros resultados proporcionan un pequeño soporte a la hipótesis, que relaciona el riesgo a la leucemia infantil con la residencia cercana a líneas de transmisión o distribución eléctricas o con la exposición a campos magnéticos de elevado promedio temporal…” 

La citada afirmación sería intrascendente, si no fuera, porque el mencionado estudio fue realizado a Niveles de Inducción Magnética del orden de los 0,4 mT, valor sencillo de encontrar en las cercanías de ciertos electrodomésticos, transformadores y otros dispositivos de uso corriente. Esta circunstancia llevó (aún hoy) preocupación a la población y promovió diversos estudios científicos a fin de confirmar o desechar las hipótesis que consideran a los campos de ELF como posibles promotores de la leucemia infantil.

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

El incremento de riesgo de leucemia fue encontrado en el  0,8% de la población analizada, expuesta a campos magnéticos 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 magnético de ELF menores a 100µT.

Esta afirmación parece ser la más aceptada por la comunidad científica internacional en los tiempos actuales. No obstante, aquellos que no acuerdan con ella, continúan investigando en estudios de mayor “potencia estadística”, a fin de encontrar argumentos plausibles para su refutación   (Ver además hoja informativa de la OMS, Nº 322, junio 2007, sobre la exposición a los campos electromagnéticos de extremadamente baja frecuencia)

Publicación UART