射頻電磁場對視覺系統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，以人體視覺系統作為研究背景，探索前者對后者產生的影響，試圖借助損傷閾值數據，揭示射頻技術的正確應用方式，盡可能地減少對人們視覺系統產生的不良影響，發揮射頻電磁場的應用價值，使其在通訊設備、醫療機械、軍事活動等領域中發揮作用。

關鍵詞：視覺系統;視網膜;白內障

在射頻電磁場廣泛應用期間，為人們社會發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。多種頻段產生的射頻輻射，作用于視覺系統時，均具有損傷可能性。在實際研究期間，發現其中的微波波段，能夠引發白內障疾病，并且對其他視覺系統具有損害作用，比如視網膜。

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，世界衛生組織國際癌癥機構公布的致癌清單中，射頻電磁場已經被納入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受到損害，甚至出現各類神經衰弱癥候群。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，并將病癥延續給后代。

射頻產生的輻射到達機體之后會發生反射和穿射等現象，更會因為頻率不同而對機體產生不同程度的損傷。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境。在后續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產生的影響。

2 晶狀體混濁與視覺系統疾病白內障

射頻電磁場在作用于生物體視覺系統時，較多常見的損傷位置為：晶狀體損傷，以白內障病變居多。早期研究學者曾提出觀點：功率密度在不大于10mW/cm2時，產生的射頻輻射效應，有可能引起眼部中樞、神經兩部分系統功能的病變問題，尚未發現對視力、晶狀體、眼底機能等其他視覺系統產生的影響。然而，在2002年，據有效數據調查發現：60名微波環境的從業人員，工齡區間在[0.58，26]，單位為年，工作環境所具有的微波發射頻率取值在[2，4]，單位為GHz，作業區域內所具有的功率密度，其平均值區間在[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。對比發現，此60名員工所在從業環境的輻射數值，符合國家衛生部制定的標準，然而，員工視力存在下降、晶狀體混濁等現象[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，并且在微波差轉臺的從業人員，發生2例白內障，2例病患的工齡分別為：6，18，單位年。由此發現：報道中雖未詳細闡述工作環節中產生的暴露參數，并且輻射強度符合國家衛生部提出的若干規定，員工在實際參與工作期間，佩戴相應的防護裝置，仍然發生視覺系統的病變問題，不排除射頻電磁場在低強度狀態時具有視覺系統損傷的可能性。相關流行病學調查中發現：移動終端在長期使用期間，成為引發人體視覺系統病變的關鍵性因素，移動終端應用人群中，存在視力模糊、分泌物較多、流淚等現象，相比于非使用者，視覺系統存在較多問題。

3 視網膜與眼角膜雙重視覺損傷

射頻輻射引起的視覺系統損傷事件，相關報道較少，大多數是發生在設備操作的人為失誤事件，具有視覺系統損傷事件發生的意外性質。例如，借助微波加入期間，產生設備漏能，引起操作人員視網膜出血病變事件，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，距離較短引發人體視覺系統的損傷問題，比如是視網膜產生點狀出血現象[2]。

產生視覺系統（眼角膜、視網膜等）損傷的主要射頻波為毫米波。基于毫米波的實際波長較短，穿透揚程較短，引起人體視覺系統發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膜色素表層細胞的具體研究中發現：在毫米波強度在10mW/cm2時，視覺系統中細胞形態、活力體征等數據尚未發生較為明顯的變化，僅發生細胞內產生空泡;當毫米波強度數值調整至20、30時，單位與10一致，細胞胞質發生較多變化，比如回縮、間隙增大等，并伴隨染色質發生凝集，細胞活力體征明顯下降。由此發現，人體視覺系統的細胞增殖能力，與毫米波強度、肉眼接觸強度、劑量數值等存在關聯關系。

功率密度36.04GHz，強度值為64mW/cm2，以此環境輻照動物視網膜，選擇的動物為兔子。在實驗中發現：6小時的輻照引起的視覺系統細胞損傷，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6天，產生的視網膜損傷具有不可逆性質。個別醫學研究人員，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，實驗發現視網膜內部的神經細胞發生死亡現象。

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產生的損傷問題，究其原因在于熱效應。經大量實驗發現，微波極易被吸收的組織，具有的特征為：含水量較高、循環能力較為薄弱，具有此兩種特征的組織為視覺系統。然而，一部分學者認為：視覺系統在微波熱作用的環境中，認為微波照射在低強度時，對分子、細胞等產生的屬于非熱效應，此類視覺損傷屬于氧自由基問題。較多人發現在微波功率為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，引發此類現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數值的下降、MDA數值的上升現象。由此說明：微波強度在2450MHz時，引起人體視覺系統內部神經細胞，發生脂質過氧化損傷現象，引發視覺系統中細胞凋亡事件，實際發生的損傷程度與微波輻射強度兩者成正比關系。微波輻射產生的影響為：擾亂細胞內部自有的抗氧化系統，誘發細胞發生脂質過氧化反應，使細胞內生成大量數量的自由基，導致細胞內部氧化能力與抗氧化機能兩者發生失衡問題，造成細胞凋亡事件。

另外，視覺系統產生的線粒體損傷，有學者認為是毫米波在輻射動物（兔）視覺系統時，引起的眼角膜發生損傷的病理成因。基于線粒體組織較為敏感，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生了氫鏈配位現象，以至于呼吸鏈內部發生隧道效應，引起電子傳遞現象，削弱了氧化磷酸化的形成，對三羧酸循環產生了一定干擾作用，造成ATP合成頻數減少，造成細胞內Na-K離子泵難以正常運行，滲透壓發生質變，引起線粒體發生腫脹現象，直至空化。在強度值達到一定數值時，線粒體組織產生的變化為不可逆，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，射頻輻射產生的生物學效應，存在較多誘發因素，比如輻照參數、環境客觀條件、導電率等，誘發因素的數值在改變時，引起實驗結果的變化。在輻照計量的選擇中，實驗基本采用的功率密度，參考SAR。功率密度指單位區域內產生的照射功率，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）大多數人的觀念在于：形成白內障視覺疾病時，產生的一次暴露于微波作用中，其閾值為290mW/cm2。然而，在動物實驗中發現：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障病變，此觀點獲得較高的公認度。由此發現：射頻輻射對動物晶狀體產生損傷作用時，其發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、視網膜等視覺系統部位的損傷，照射功率產生的密度閾值取值范圍在[10，25]，單位為mW/cm2;微波相關從業人員，長期將肉眼暴露在射頻輻射環境，引起的視覺系統損傷時，其功率密度閾值較小，可能性范圍在[5，40]，單位為uW/cm2。

（3）在眼科醫學、分子生物學等相關行業的持續發展進程中，期許為此研究帶來全新的科研技術與研究視角，以期詳細闡述生物效應產生的機理過程。

（4）目前很多人都沒有清楚認識到射頻對視覺系統產生的影響，特別不清楚低強度射頻對身體產生的作用，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展勢必會引發觀念上的更新，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.核電站松動部件監測系統射頻電磁場輻射抗擾度試驗研究[J].電子技術，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[D].中國計量大學，2018.

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