射頻電磁場對視覺系統(tǒng)的影響和損傷閾值研究

陳海峰

摘 要：本文以射頻電磁場為研究對象，以人體視覺系統(tǒng)作為研究背景，探索前者對后者產(chǎn)生的影響，試圖借助損傷閾值數(shù)據(jù)，揭示射頻技術(shù)的正確應用方式，盡可能地減少對人們視覺系統(tǒng)產(chǎn)生的不良影響，發(fā)揮射頻電磁場的應用價值，使其在通訊設備、醫(yī)療機械、軍事活動等領域中發(fā)揮作用。

關(guān)鍵詞：視覺系統(tǒng);視網(wǎng)膜;白內(nèi)障

在射頻電磁場廣泛應用期間，為人們社會發(fā)展提供了一定程度的助力，與此同時，基于人眼裸露的特征，具有較強的微波吸收能力，造成人眼多種損傷問題。多種頻段產(chǎn)生的射頻輻射，作用于視覺系統(tǒng)時，均具有損傷可能性。在實際研究期間，發(fā)現(xiàn)其中的微波波段，能夠引發(fā)白內(nèi)障疾病，并且對其他視覺系統(tǒng)具有損害作用，比如視網(wǎng)膜。

1 射頻電磁場概述

1.1 射頻電磁場的概念

一般交流電的頻率被控制在50Hz左右，如果交流電的頻率超過了105以上，其周圍就會形成較高頻率的電場和磁場，這就是我們所熟悉的射頻電磁場。在2017年10月27日，世界衛(wèi)生組織國際癌癥機構(gòu)公布的致癌清單中，射頻電磁場已經(jīng)被納入2B類致癌物清單中。

實際我們有三類機會接觸射頻電磁場。第一，在進行高頻熱處理、冶煉和焊接的過程中會直接接觸到射頻電磁場;第二，在進行高頻介質(zhì)加熱時也會接觸到射頻電磁場，在使用微波時也更會接觸到射頻電磁場。

1.2 射頻電磁場的危害

在射頻電磁場的作用下，人體會因為吸收輻射能量而受到不同類型的傷害，過量的輻射會使得人的中樞神經(jīng)受到損害，甚至出現(xiàn)各類神經(jīng)衰弱癥候群。射頻電磁場更會對眼睛造成損害，造成嚴重的損傷。嚴重的射頻電磁場更會造成永久的不育癥，并將病癥延續(xù)給后代。

射頻產(chǎn)生的輻射到達機體之后會發(fā)生反射和穿射等現(xiàn)象，更會因為頻率不同而對機體產(chǎn)生不同程度的損傷。而預防射頻的方法主要是利用金屬反射屏蔽網(wǎng)和其他工具來直接屏蔽射頻。如果有可能請盡量屏蔽射頻源。如若個人處于微波作業(yè)的崗位則應該在第一時間使用帶有金屬薄膜的防護眼鏡和鍍有金屬層的防護服。注意對每個防護人員都進行定期體檢，重點觀察其晶狀體、心血管系統(tǒng)和其他身體功能，如遇有癥狀者則應該在第一時間脫離射頻環(huán)境。在后續(xù)進行治療時需要從飲食、鍛煉、用藥和其他多個方面采用合適的措施，最終才能夠在第一時間減少射頻電磁場對視覺系統(tǒng)產(chǎn)生的影響。

2 晶狀體混濁與視覺系統(tǒng)疾病白內(nèi)障

射頻電磁場在作用于生物體視覺系統(tǒng)時，較多常見的損傷位置為：晶狀體損傷，以白內(nèi)障病變居多。早期研究學者曾提出觀點：功率密度在不大于10mW/cm2時，產(chǎn)生的射頻輻射效應，有可能引起眼部中樞、神經(jīng)兩部分系統(tǒng)功能的病變問題，尚未發(fā)現(xiàn)對視力、晶狀體、眼底機能等其他視覺系統(tǒng)產(chǎn)生的影響。然而，在2002年，據(jù)有效數(shù)據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)：60名微波環(huán)境的從業(yè)人員，工齡區(qū)間在[0.58，26]，單位為年，工作環(huán)境所具有的微波發(fā)射頻率取值在[2，4]，單位為GHz，作業(yè)區(qū)域內(nèi)所具有的功率密度，其平均值區(qū)間在[8.5，15]，單位為uW/cm2，員工每日工時在8小時，估算員工每小時實際的接觸劑量取值范圍在[68，120]，單位為uW/cm2，國家衛(wèi)生部制定的接觸限制值域為50，單位為uW/cm2，每小時接觸劑量小于400，單位為uW/cm2。對比發(fā)現(xiàn)，此60名員工所在從業(yè)環(huán)境的輻射數(shù)值，符合國家衛(wèi)生部制定的標準，然而，員工視力存在下降、晶狀體混濁等現(xiàn)象[1]。

另有報道，長時間接觸微波的員工，微波強度取值范圍在[5，40]，單位為uW/cm2，此部分員工在開展晶狀體混濁檢測時，混濁程度明顯較高，并且在微波差轉(zhuǎn)臺的從業(yè)人員，發(fā)生2例白內(nèi)障，2例病患的工齡分別為：6，18，單位年。由此發(fā)現(xiàn)：報道中雖未詳細闡述工作環(huán)節(jié)中產(chǎn)生的暴露參數(shù)，并且輻射強度符合國家衛(wèi)生部提出的若干規(guī)定，員工在實際參與工作期間，佩戴相應的防護裝置，仍然發(fā)生視覺系統(tǒng)的病變問題，不排除射頻電磁場在低強度狀態(tài)時具有視覺系統(tǒng)損傷的可能性。相關(guān)流行病學調(diào)查中發(fā)現(xiàn)：移動終端在長期使用期間，成為引發(fā)人體視覺系統(tǒng)病變的關(guān)鍵性因素，移動終端應用人群中，存在視力模糊、分泌物較多、流淚等現(xiàn)象，相比于非使用者，視覺系統(tǒng)存在較多問題。

3 視網(wǎng)膜與眼角膜雙重視覺損傷

射頻輻射引起的視覺系統(tǒng)損傷事件，相關(guān)報道較少，大多數(shù)是發(fā)生在設備操作的人為失誤事件，具有視覺系統(tǒng)損傷事件發(fā)生的意外性質(zhì)。例如，借助微波加入期間，產(chǎn)生設備漏能，引起操作人員視網(wǎng)膜出血病變事件，患者實際基礎的漏能功率密度強度均未大于10，單位為mW/cm2，然而漏能與肉眼兩者距離較短，大約在[10，30]，單位cm，距離較短引發(fā)人體視覺系統(tǒng)的損傷問題，比如是視網(wǎng)膜產(chǎn)生點狀出血現(xiàn)象[2]。

產(chǎn)生視覺系統(tǒng)（眼角膜、視網(wǎng)膜等）損傷的主要射頻波為毫米波?；诤撩撞ǖ膶嶋H波長較短，穿透揚程較短，引起人體視覺系統(tǒng)發(fā)生損傷的毫米波強度，普遍高于10，單位mW/cm2。在實驗室開展體外視網(wǎng)膜色素表層細胞的具體研究中發(fā)現(xiàn)：在毫米波強度在10mW/cm2時，視覺系統(tǒng)中細胞形態(tài)、活力體征等數(shù)據(jù)尚未發(fā)生較為明顯的變化，僅發(fā)生細胞內(nèi)產(chǎn)生空泡;當毫米波強度數(shù)值調(diào)整至20、30時，單位與10一致，細胞胞質(zhì)發(fā)生較多變化，比如回縮、間隙增大等，并伴隨染色質(zhì)發(fā)生凝集，細胞活力體征明顯下降。由此發(fā)現(xiàn)，人體視覺系統(tǒng)的細胞增殖能力，與毫米波強度、肉眼接觸強度、劑量數(shù)值等存在關(guān)聯(lián)關(guān)系。

功率密度36.04GHz，強度值為64mW/cm2，以此環(huán)境輻照動物視網(wǎng)膜，選擇的動物為兔子。在實驗中發(fā)現(xiàn)：6小時的輻照引起的視覺系統(tǒng)細胞損傷，相比于1、3小時，前者損傷較為明顯;如若輻照每天1小時，持續(xù)6天，產(chǎn)生的視網(wǎng)膜損傷具有不可逆性質(zhì)。個別醫(yī)學研究人員，將實驗條件設定為：微波強度為30mW/cm2，功率密度2450GHz，輻照時間為1小時，實驗發(fā)現(xiàn)視網(wǎng)膜內(nèi)部的神經(jīng)細胞發(fā)生死亡現(xiàn)象。

4 射頻造成眼損傷的原理

當前，大部分學者認為：射頻對人體視覺系統(tǒng)產(chǎn)生的損傷問題，究其原因在于熱效應。經(jīng)大量實驗發(fā)現(xiàn)，微波極易被吸收的組織，具有的特征為：含水量較高、循環(huán)能力較為薄弱，具有此兩種特征的組織為視覺系統(tǒng)。然而，一部分學者認為：視覺系統(tǒng)在微波熱作用的環(huán)境中，認為微波照射在低強度時，對分子、細胞等產(chǎn)生的屬于非熱效應，此類視覺損傷屬于氧自由基問題。較多人發(fā)現(xiàn)在微波功率為2450MHz時，其照射引起的超氧化物歧化酶（SOD）含量明顯下降、紅細胞膜丙二醛（MDA）含量明顯上升，然而，引發(fā)此類現(xiàn)象的強度閾值具有不一致的問題[3]。

有學者認為在輻照微波強度為10mW/cm2，輻照時間為1小時，即可引起SOD數(shù)值的下降、MDA數(shù)值的上升現(xiàn)象。由此說明：微波強度在2450MHz時，引起人體視覺系統(tǒng)內(nèi)部神經(jīng)細胞，發(fā)生脂質(zhì)過氧化損傷現(xiàn)象，引發(fā)視覺系統(tǒng)中細胞凋亡事件，實際發(fā)生的損傷程度與微波輻射強度兩者成正比關(guān)系。微波輻射產(chǎn)生的影響為：擾亂細胞內(nèi)部自有的抗氧化系統(tǒng)，誘發(fā)細胞發(fā)生脂質(zhì)過氧化反應，使細胞內(nèi)生成大量數(shù)量的自由基，導致細胞內(nèi)部氧化能力與抗氧化機能兩者發(fā)生失衡問題，造成細胞凋亡事件。

另外，視覺系統(tǒng)產(chǎn)生的線粒體損傷，有學者認為是毫米波在輻射動物（兔）視覺系統(tǒng)時，引起的眼角膜發(fā)生損傷的病理成因?；诰€粒體組織較為敏感，在毫米波以一定能量作用線粒體組織時，造成分子水平表面產(chǎn)生了氫鏈配位現(xiàn)象，以至于呼吸鏈內(nèi)部發(fā)生隧道效應，引起電子傳遞現(xiàn)象，削弱了氧化磷酸化的形成，對三羧酸循環(huán)產(chǎn)生了一定干擾作用，造成ATP合成頻數(shù)減少，造成細胞內(nèi)Na-K離子泵難以正常運行，滲透壓發(fā)生質(zhì)變，引起線粒體發(fā)生腫脹現(xiàn)象，直至空化。在強度值達到一定數(shù)值時，線粒體組織產(chǎn)生的變化為不可逆，甚至造成不可修復的機理損傷，并在溶酶體作用中，造成線粒體消化與分解。

5 結(jié)論

（1）當前，在開展射頻輻射的影響效應期間，取得了初步成效。然而，射頻輻射產(chǎn)生的生物學效應，存在較多誘發(fā)因素，比如輻照參數(shù)、環(huán)境客觀條件、導電率等，誘發(fā)因素的數(shù)值在改變時，引起實驗結(jié)果的變化。在輻照計量的選擇中，實驗基本采用的功率密度，參考SAR。功率密度指單位區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生的照射功率，尚未表示生物體實際具有的能量吸收狀況，SAR作為能量吸收，與功能密度兩者之間不可換算。

（2）大多數(shù)人的觀念在于：形成白內(nèi)障視覺疾病時，產(chǎn)生的一次暴露于微波作用中，其閾值為290mW/cm2。然而，在動物實驗中發(fā)現(xiàn)：功率密度至少在100，單位為mW/cm2，可造成微波輻照事件引起的白內(nèi)障病變，此觀點獲得較高的公認度。由此發(fā)現(xiàn)：射頻輻射對動物晶狀體產(chǎn)生損傷作用時，其發(fā)生的照射功率密度閾值取值范圍為[0.5，10]，單位為mW/cm2;引起動物眼角膜、視網(wǎng)膜等視覺系統(tǒng)部位的損傷，照射功率產(chǎn)生的密度閾值取值范圍在[10，25]，單位為mW/cm2;微波相關(guān)從業(yè)人員，長期將肉眼暴露在射頻輻射環(huán)境，引起的視覺系統(tǒng)損傷時，其功率密度閾值較小，可能性范圍在[5，40]，單位為uW/cm2。

（3）在眼科醫(yī)學、分子生物學等相關(guān)行業(yè)的持續(xù)發(fā)展進程中，期許為此研究帶來全新的科研技術(shù)與研究視角，以期詳細闡述生物效應產(chǎn)生的機理過程。

（4）目前很多人都沒有清楚認識到射頻對視覺系統(tǒng)產(chǎn)生的影響，特別不清楚低強度射頻對身體產(chǎn)生的作用，更不能夠提供令人滿意的暴露限值。相信未來分子生物學和眼科學的發(fā)展勢必會引發(fā)觀念上的更新，最終才能夠更好地闡明生物效應和機制。

參考文獻：

[1]李海，李翔，胡建榮.核電站松動部件監(jiān)測系統(tǒng)射頻電磁場輻射抗擾度試驗研究[J].電子技術(shù)，2018，47（12）：21-23.

[2]丁琦.電能表射頻電磁場輻射抗擾度試驗自動檢測系統(tǒng)[D].中國計量大學，2018.

[3]藍茂英，蔡林波.調(diào)幅射頻電磁場人體輻照實驗系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2018，41（06）：104-108.