Radiación Biomedica

La radiación electromagnética es una combinación de campos eléctricos y magnéticos oscilantes, que se propagan a través del espacio transportando energía de un lugar a otro, puede manifestarse de diversas maneras como calor radiado, luz visible, rayos X o rayos gamma. A diferencia de otros tipos de onda, como el sonido, que necesitan un medio material para propagarse, la radiación electromagnética se puede propagar en el vacío. Existen fenómenos físicos asociados con la radiación electromagnética que pueden ser estudiados de manera unificada, como la interacción de ondas electromagnéticas y partículas cargadas presentes en la materia. Entre estos fenómenos están por ejemplo la luz visible, el calor radiado, las ondas de radio y televisión o ciertos tipos de radioactividad por citar algunos de los fenómenos más destacados.

Las Radiaciones Electromagnéticas tienen efectos sobre el tejido biológico de por lo menos dos tipos : un efecto térmico y un efecto sobre las estructuras celulares. Por ejemplo, en el rango de frecuencias de las antenas para telefonía celular (entre 800 MHz y 300 GHz) se observa un incremento de la temperatura del tejido de 1 grado Celsius con una dosis absorbida de 4 W/Kg. Esta tasa, denominada Tasa Específica Absorbida mide el resultado de la disipación de energía Electromagnética por una determinada masa de tejido sometida a la radiación. La norma establece límites (inicialmente del orden de 80 mW/Kg) en todo el cuerpo con el fin de limitar el incremento de temperatura local. La ausencia de evidencia de efectos nocivos llevó sin embargo a flexibilizar los límites respetados por la industria para que funcionaran los teléfonos celulares, (hasta 1.6 W/Kg en las cercanías del oído).

Actualmente se desconocen los efectos no térmicos de las radiaciones Electromagnéticas, como los que se refieren al código genético (ADN), al aumento de enfermedades degenerativas ó de otras afecciones del sistema nervioso central (SNC). Se están llevando adelante investigaciones biológicas que estudian el comportamiento de elementos sensibles a los campos magnéticos en la célula viva, por si tiene efecto en el sistema inmune y por lo tanto vuelven el organismo más susceptible a varias enfermedades. Los campos actúan sobre la materia viva que absorbe su energía, independientemente de la modalidad de transferencia de la energía, el efecto más simple es el de la inducción de corriente cuyas características varían fuertemente con la frecuencia del campo. La corriente inducida (y en consecuencia la energía disipada) depende de la conductividad del tejido, siendo más sensibles sangre, encéfalo y músculos para frecuencias superiores ya que hay mayor conductividad eléctrica en el tejido. En el otro extremo, las frecuencias bajas son las que provocan excitación de nervios por estar en el rango de las manifestaciones eléctricas neurofisiológicas.

La aplicación de campos eléctricos o magnéticos por debajo de 100 KHz produce estímulos de nervios y músculos en intensidades que abarcan desde una leve sensación hasta el dolor, la fibrilación cardíaca y quemaduras. En cambio, por encima de 100 KHz, no se registra percepción biológica y el efecto se manifiesta como disipación de energía bajo forma de calor, con intensidades de corriente superiores.

La recopilación de estudios hecha por la Comisión de la Organización Mundial de la Salud distingue cuatro bandas:

• 100 KHz a 20 MHz absorción de energía en cuello y piernas, menor en tórax

• 20 MHz a 300 MHz absorción alta en todo el cuerpo y zonas de resonancia (cabeza)

• 300 MHz a 10 GHz absorción no uniforme concentrada en zonas locales

• > 10 GHz absorción en la superficie del individuo

Efecto de la Corriente Eléctrica

La corriente continua actúa sobre el tejido biológico mediante la alteración de la polaridad de los tejidos en propagación de impulsos en el sistema nervioso. Dado que toda la transferencia de energía se hace por corrientes alternas y que las señales eléctricas son combinaciones de señales sinusoidales, se hace el estudio de los efectos de la corriente alterna en el cuerpo humano. La primera observación puede percibirse habitualmente con una corriente de menos de 1 mA a 50 Hz cuando cerramos con ambas manos un circuito que la sostiene. La segunda observación es que al variar la frecuencia nuestra sensibilidad varía enormemente. Este comportamiento es coherente con las medidas de conductividad eléctrica de los tejidos, que aumenta con la frecuencia sugiriendo que a mayor frecuencia, menor resistencia a la corriente y por ende menor sensibilidad por disipación reducida. Es necesario tener en cuenta sin embargo que el mecanismo de percepción y de interferencia de la corriente con el tejido humano no se da únicamente por disipación ohmica y que en bajas frecuencias la corriente actúa como si fuera un elemento de comunicación, recordar que la estimulación nerviosa es desencadenada por corrientes eléctrica y que los intercambios bioquímicos son influenciados por alteraciones de cargas eléctricas.

La gráfica resume las acciones de la corriente en cuatro etapas, el umbral de percepción, la sensación dolorosa, el límite de corriente que le permite soltar el cable a un operario en buena salud y problemas mayores como la dificultad para respirar y la fibrilación cardíaca. Todos estos valores son menores para las frecuencias industriales, hecho que permite recordar que la elección de los 50 Hz para la distribución de energía no fue sugerida por consideraciones de seguridad, si no por otras razones tecnológicas del momento.

El umbral de percepción es la corriente capaz de estimular algunas terminaciones nerviosas en la piel, que se propagan por el sistema nervioso periférico. Esta corriente es inferior a 1 mA para 50 Hz. Al aumentar la intensidad, la percepción se transforma en dolor hasta que la corriente es tal (del orden de 8 mA en 50 Hz) que los músculos no responden al intento de la persona de soltar el cable que está tocando. En el estudio de las condiciones y riesgos del trabajo, es una situación que puede darse durante el mantenimiento de líneas de distribución de energía. Una corriente de 20 mA en frecuencias industriales provoca dificultades ventilatorias debido a contracciones involuntarias de varios músculos y estimulaciones nerviosas no previstas en la vida normal de la persona.

Al aumentar la corriente que recorre la persona, la densidad de corriente que atraviesa el corazón aumenta y llega a interferir con su función: corrientes del orden de los microA por el corazón (o sean superiores a varios mA de mano a mano) provocan una desorganización de las contracciones, conocida como fibrilación ventricular. Debido a la densidad de estímulos eléctricos que recibe, el tejido de los ventrículos deja de contraerse en forma ordenada y adquiere un movimiento similar a un temblor continuo, que no permite ni vaciarlos ni volver a llenarlos. La función de bombeo se ve entonces disminuida hasta desaparecer, con consecuencias letales para el individuo si se prolonga por algunos minutos. El pasaje de corrientes superiores a 1 A por el corazón tiene el efecto de contraer todo el músculo, sin permitirle relajación alguna mientras dura el estímulo. La aplicación de esta corriente por un tiempo corto mediante un pulso del orden de 10 ms actúa sin embargo como arranque ordenado del corazón, o desfibrilación. El proyecto de desfibriladores (internos, externos o sincronizados) se basa en esta característica del corazón, la de poder ser re-iniciado en términos electrónicos.