Dokładność badań bioelektromagnetycznych – rola inżyniera w medycynie

• Autorzy: Długosz T.

Identyfikatory

DOI

10.7862/re.2015.1

Warianty tytułu

EN

Accuracy of bioelectromagnetics studies - role of engineer in medicine

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Artykuł poświęcony jest zagadnieniu dokładności badań biomedycznych wykorzystujących pole elektromagnetyczne. Przedstawiono w nim wybrane źródła niepewności, które mogą prowadzić do całkowitego zafałszowania otrzymywanych rezultatów. Jednym z nich jest wzajemne oddziaływanie pomiędzy badanymi obiektami umieszczonymi w polu elektromagnetycznym układu ekspozycyjnego. W pracy zaproponowano rozwiązanie eliminujące to zjawisko. Jest nim urządzenie do ekspozycji obiektów biologicznych w postaci klatki dielektrycznej. Innym źródłem niepewności, które omówiono w pracy jest stosowanie tylko pola elektromagnetycznego o polaryzacji liniowej. W badaniach biomedycznych in vivo z wykorzystaniem pola elektromagnetycznego bardzo często wykorzystywana jest polaryzacja liniowa. W związku z tym, żeby zapewnić jednakową dawkę pola wszystkim badanym obiektom należy je unieruchomić, co powoduje wywołanie stresu u badanych zwierząt, a to z kolei może mieć wpływ na wyniki eksperymentu. W przypadku, gdy badane zwierzęta poruszają się swobodnie ilość zabsorbowanej mocy jest funkcją ich położenia w stosunku do wektorów pola, a to z kolei powoduje obciążenie uzyskanych wyników znaczącym błędem. śeby temu zapobiec zaproponowano rozwiązanie w postaci układu ekspozycyjnego generującego pole elektromagnetyczne o polaryzacji quasi-sferycznej, co umożliwia zapewnienie jednakowych warunków wszystkim badanym obiektom, niezależnie od ich położenia. W badaniach wykorzystano metody numeryczne, które umożliwiły sprawne przeprowadzenie symulacji komputerowych. Analizowane zagadnienia, jak i wnioski odniesione zostały do aktualnie prowadzonych badań.

EN

The paper is devoted to the issue of the accuracy of biomedical experiments where electromagnetic fields are used. Selected sources of uncertainty were presented. One of them is mutual interactions between tested objects placed in exposure system. The paper proposes a solution to eliminate this phenomenon. It is the device for exposure of biological objects in the form of dielectric cage. Another source of uncertainty that is discussed in this work is the use of electromagnetic field with linear polarization only. In laboratory studies of bioeffects caused by an exposure to electromagnetic field performed in vivo usually linear polarized fields are in use. In order to have a possibility to quite accurate estimate the absorbed energy usually an animal under test is kept non-moving, that may lead to a stress that may cause effects exceeding that of the resulted by the exposure. In the case of the animal free behavior in the exposure system the quantity of absorbed energy is a function of animal position in relation to the field vectors and, as a result, in the case calculations of the absorbed energy quantity is loaded with remarkable error. To prevent this a new solution was proposed. It is an exposure system that would allow to expose animals that may move freely during the exposure. A quasispherical exposure system for this purpose is proposed. The study used numerical methods that enabled the efficient computer simulations. Analyzed issues are referred to the current research.

Słowa kluczowe

PL

badania bioelektromagnetyczne; pole elektromagnetyczne; oddziaływania wzajemne; układy ekspozycyjne; polaryzacja quasi-sferyczna

EN

bioelectromagnetics studies; electromagnetic field; mutual interactions; exposure systems; quasi-spherical polarization

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Elektrotechnika
• Rocznik: 2015
• Tom: z. 34 [292], nr 1
• Strony: 5--17
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Długosz T.

• Katedra Telekomunikacji i Teleinformatyki, Wydział Elektroniki, Politechnika Wrocławska, ul. Janiszewskiego 11/17, 50-372 Wrocław

Bibliografia

• [1] Celik M.S., Gur A., Akdag Z., Akpolat V., Guven K., Celik Y., Sarac A.J., Otcu S.: The Effects of Long-Term Exposure to Extremly Low-Frequency Magnetic Fields on Bone Formation in Ovariectomized Rats., Bioelectromagnetics, Vol. 33, Issue 7, 2012, s. 543-549.
• [2] Długosz T.: A new solution for biomedical experiments, Electromagnetic Biology and Medicine, Vol. 33, Issue 3, 2014, s. 236-240.
• [3] Długosz T.: Problemy w ekspozycji obiektów biologicznych na pole elektromagnetyczne, Przegląd Telekomunikacyjny i Wiadomości Telekomunikacyjne, R. 82, nr 6, 2009, s. 601-603.
• [4] Długosz T.: Wzajemne oddziaływanie linii transmisyjnej TEM i badanego w niej obiektu, rozprawa doktorska, raport Instytutu Telekomunikacji, Teleinformatyki i Akustyki Politechniki Wrocławskiej, seria I28/07/P-004, Wrocław 2007.
• [5] Długosz T., Trzaska H.: A new calibration method for non-stationary electromagnetic fields measurements, Journal of Electromagnetic Waves and Applications, vol. 23, nr 17-18, 2009, s. 2471-2480.
• [6] Długosz T., Trzaska H.: Mutual interactions in bioelectromagnetics, Environmentalist, vol. 27, nr 4, 2007, s. 403-409.
• [7] Dlugosz T., Trzaska H.: Polarization Problems in Bioelectromagnetic Experiments, 7th International Workshop on Biological Effects of Electromagnetic Fields, Malta, October 8-12, 2012, CD Proceedings, ss. 1-7
• [8] Długosz T., Trzaska H.: Pomiary PEM w polu bliskim a dalekim, Przegląd Telekomunikacyjny i Wiadomości Telekomunikacyjne, R. 79, nr 8-9, 2006, s. 251-253.
• [9] Długosz T., Trzaska H.: Proximity effects in the near-field EMF metrology, IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, vol. 57, nr 11, 2008, s. 626-630.
• [10] Długosz T., Trzaska H.: Sposób ekspozycji na pole elektromagnetyczne obiektów materialnych, zwłaszcza biologicznych i urządzenie do ekspozycji na pole elektromagnetyczne obiektów materialnych, zwłaszcza biologicznych, patent nr 215545, zgłoszenie patentowe nr P 385094 z 05.05.2008, opublikowano 31.12.2013.
• [11] Duan W., Liu C., Wu H., Chen C., Zhang T., Gao P., Luo X., Yu Z., Zhou Z.: Effects of Exposure to Extremly Low Frequency Magnetic Fields on Spermatogenesis in Adult Rats, Bioelectromagnetics Vol. 35, Issue 1, 2014, s. 58-69.
• [12] Faraone A, Luengas W, Chebrolu S, Ballen M, Bit-Babik G, Gessner AV, Kanda MY, Babij T, Swicord ML, Chou CK.: Radiofrequency dosimetry for the Ferris-wheel mouse exposure system, Radiation Research, vol. 165, issue 1., 2006, s. 105-112
• [13] Kim H.S., Paik M.-J., Kim Y.J., Lee G., Lee Y.-S., Choi H.-D., Kim B.C., Pack J.- K., Kim N., Ahn Y.H.: Effects of Whole Body Exposure to 915 MHz RFID on Secretory Functions of the Thyroid System in Rats., Bioelectromagnetics, Vol. 34, Issue 7, 2013, s. 521-529.
• [14] Kleijn S., Trentelman J., Arts J, Cuppen J, De Jager L., Ferwerda G, Hermans P., Verburg-van Kemenade L.: Extremely low frequency electromagnetic field exposure modulates stress regulation in mice, 33rd Annual Meeting of The Bioelectromagnetics Society, 12-17 June, 2011, http://www.bems.org
• [15] Li C., Chen Z., Yang L., Lv B., Liu J., Varsier N., Hadjem A., Wiart J., Xie Y., Ma L., Wu T.: Generation of Infant Anatomical Models for Evaluating Electromagnetic Field Exposures, Bioelectromagnetics, vol. 36, issue 1, 2015, s.10-26.
• [16] Liang S., Xu J., Ding J., Huo Y.: Experimental investigation of the antenna layout in source stirring reverberation chamber, Electromagnetic Compatibility (APEMC), 2010 Asia-Pacific Symposium on, s: 582 – 585.
• [17] Rostamzadeh C., Archambeault B., Connor S.: FDTD analysis of symmetric TEM cell, Electromagnetic Compatibility, 2005. EMC 2005. 2005 International Symposium on, Vol. 2 Volume: 2, 8-12 Aug. 2005, s. 525 - 529
• [18] Shirai T., Imai N., Wang J., Takahashi S., Kawabe M., Wake K., Kawai H., Watanabe S.-I., Furukawa F., Fujiwara O.: Multigenerational Effects of Whole Body Exposure to 2.14 GHz W-CDMA Cellular Phone Signals on Brain Function in Rats, Bioelectromagnetics, Vol. 35, Issue 7, 2014, s. 497-511.
• [19] Shuanggang L., Jiadong X., Jianjin D., Yanning H.: Experimental investigation of the antenna layout in source stirring reverberation chamber, Asia-Pacific Symposium on Electromagnetic Compatiblity (APEMC), 12-16 April, 2010, s. 582-585.