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Biologie – Hochfrequente Felder

Wirkungen von Hochfrequenzstrahlung

Thermische Wirkungen

Hochfrequenz-Chirurgie (Electrosurgery). Quelle: wikimedia commons

Hochfrequenzstrahlung kann den Körper erwärmen. Gut bekannt ist das von der Infrarot- oder IR-Strahlung her, die auch eine elektromagnetische Strahlung ist. Wir spüren die Energieaufnahme als Strahlungswärme. Bei tieferen Frequenzen als IR (Hochfrequenzstrahlung liegt im elektromagnetischen Spektrum unterhalb der Wärmestrahlung) wird die Energie nicht primär durch die Haut absorbiert, sondern auch durch tieferliegende Schichten bis hin zum ganzen Körper. Das tückische dabei ist, dass wir im Körperinnern keine mit der Haut vergleichbaren Wärmerezeptoren haben, um die Erwärmung zu spüren. Somit besteht die Gefahr, dass bei hoher Strahlungsintensität Gewebe überhitzt wird, ohne dass wir es (gleich) merken. Grundsätzlich haben alle hochfrequenten Strahlungen eine Wärmewirkung. Der Wirkungsgrad ist stark von der Frequenz abhängig. Am empfänglichsten ist unser Gewebe für Strahlung in der Region des UKW-Fensters (30 MHz - 300 MHz) für Wellenlängen zwischen 1 m und 10 m. Bei tieferen Frequenzen ist die Wärmewirkung deutlich abgeschwächt. Höhere Frequenzen können den Körper zunehmend schlecht durchdringen. Somit beeinflussen sie vorwiegend oberflächennahes Gewebe und die Haut. Die Wärmewirkung wird in der Medizin therapeutisch eingesetzt, wobei je nach gewünschter Wirkung (gleichmässige Erwärmung eines Körperteils, stärker oberfächennahe Erwärmung, gezielte Hitzeablation im operativen Eingriff, etc.) unterschiedliche Frequenzen und Technologien zum Einsatz kommen (im Foto: Hitzeablation in der Hochfrequenzchirurgie).

Der Wirkmechanismus

Mikrowelleneffekt. Quelle: www.stalam.com

Der Erwärmungs-Mechanismus ist vom Prinzip her vergleichbar mit dem eines Mikrowellenofens: die Strahlung versetzt v.a. das (elektrisch polarisierte) Wassermolekül „in Schwingung“. Die Strahlungsenergie wandelt sich so um in (thermische) Bewegungsenergie, die sich als Temperaturanstieg äussert (Grafik). Für den Menschen kritisch werden können Gesamtkörper-Erwärmungen ab etwa einem Grad. Sie setzen den Körper unter Wärmestress und können in ungünstigen Fällen (schwache oder kranke Personen) den Kreislauf überfordern. Damit das nicht geschehen kann, sind die Grenzwerte entsprechend tief unterhalb dieser kritischen Schwelle angesetzt. Sodann gilt es auch zu verhindern, dass durch Linseneffekte oder durch vorwiegend lokale Expositionen kritische kleinräumige Temperaturerhöhungen des Gewebes auftreten können. Schliesslich muss bei sehr hohen Frequenzen sichergestellt sein, dass es nicht zu Hautreizungen oder gar zu Verbrennungen durch Strahlenexposition kommen kann. Diese bekannten thermischen Effekte werden durch die geltende Gesetzgebung so geregelt, dass keine gesundheitliche Gefährdung besteht.

Über die Frage, ob schwache Hochfrequenzstrahlung unterhalb der „thermischen Schwelle“ das Wohlbefinden oder die Gesundheit negativ beeinflussen können, wird an anderer Stelle berichtet.

 

 

FSM-Forschungsprojekte zum Thema Wirkungen von Hochfrequenzstrahlung

Das Thermosensorprotein GrpE des Hitzeschockproteinsystems Hsp70 als Target für elektromag. Felder

Dr. Jürg Fröhlich, PD Dr. Ilian Jelezarov
ETH Zürich, IFH, Electromagnetics and Bioengineering

Grundlagenforschung (Abgeschlossen)

In dieser Laborstudie wird das molekulare System GrpE unter Hochfrequenzexposition untersucht. Das System ist thermisch gut charakterisiert und erlaubt deshalb, mögliche nicht-thermische Effekt zu identifizieren und zu studieren.

Publikation/en:
Beyer, Ch., Jelezarov, I., Christen, P., Fröhlich, J. (2010a). Thermosensor protein GrpE of the heat shock protein Hsp70 system as target for electromagnetic fields. 32nd Annual Meeting of the Bioelectromagetics Society (BEMS), Soul, South Korea.

Beyer, Ch., Jelezarov, I., Christen, P., Fröhlich, J. (2010b). Assessment of potential EMF induced conformational changes of thermosensor protein GrpE of E. coli. Meeting of the European Bioelectromagnetics Association (EBEA), pp. 122 - 123, Bordeaux, France.

Beyer, Ch., Jelezarov, I., Christen, P., Fröhlich, J. (2009). Thermosensor Protein GRPE of the Heat Shock Protein HSP70 System as Target for Electromagnetic Fields. Joint Meeting of The Bioelectromagnetics Society (BEMS) and the European BioElectromagnetics Association (EBEA) - BioEM09, Davos, Switzerland.

Beyer, Ch., Jelezarov, I., Fröhlich, J. : Real-time observation

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Ein ferromagnetischer Wirkmechanismus für biologische Effekte hochfrequenter elektromagnetischer Strahlung

Prof. Dr. Heinz Gregor Wieser, Dr. Jon Dobson
Universitätsspital Zürich, Neurologische Klinik

Grundlagenforschung (Abgeschlossen)

Das Projekt untersucht mit Hilfe von Bakterienkulturen M. magnetotacticum, deren Magnetitstrukturen denjenigen im menschlichen Gewebes ähnlich sind, ob Ferromagnetismus athermische Wirkungen schwacher elektromagnetischer Felder (GSM) auf Zellen erklären kann.

Publikation/en:
Cranfield, C., Wieser, H.G., Dobson, J. (2003a) Exposure of magnetic bacteria to simulated mobile phone-type RF radiation has no impact on mortality, in: IEEE Transactions on NanoBioscience; 2:146-149.  Peer reviewed

Cranfield, C., Wieser, H.G., Al Maddan, J., Dobson, J. (2003b) Evaluation of ferromagnetic transduction mechanisms for mobile phone bioeffects, in: IEEE Transactions on NanoBioscience 2: 40-43.  Peer reviewed

Dobson, J., Cranfield, C.G., Al Maddan, J., Wieser, H.G., (2003) Cell mortality in magnetite-producing bacteria exposed to GSM radiation, in: 15th International Zurich Symposium on Electromagnetic Compatibility 2003, Zurich, February 18-20, 2003, 293-296.

Wieser, H.G., Dobson, J. (2001) A ferromagnetic transduction mechanism for radio frequency bioeffects, in: 14th International Zurich Symposium on Electromagnetic Compatibility 2001, Zurich, February 20-22, 2001, 177-178.

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