5G stråling: Vores hud og øjne

Ny undersøgelse bekræfter høj energiaflejring af 5G-stråling i huden/øjne, hvilket er en gentagelse af tidligere risikoadvarsler!

En imponerende ny videnskabelig undersøgelse udført af Dr. Negin Foroughimehr og hendes kolleger har forstærket tidligere bekymringer om de potentielle sundhedsrisici ved 5G-teknologien, især med hensyn til den lokaliserede energiaflejring i biologisk væv.

De nylige resultater, som anvender Finite-Difference Time-Domain (FDTD) metoden, udforsker effekterne af millimeterbølge (MMW) stråling med fokus på, hvordan elektromagnetisk (EM) energi absorberes og påvirker temperaturændringer i hornhinden.

Det skriver SMJ Mortazavi den 15. oktober 2024 på LinkedIn. SMJ Mortazavi er professor i medicinsk fysik ved School of Medicine, Shiraz University of Medical Sciences, med en stor ekspertise i de biologiske effekter af både ioniserende og ikke-ioniserende stråling. 

Under Mortazavi’s kommentarer får du uddrag fra forskningsprojektet.

Undersøgelsen sammenholdt med tidligere resultater

Undersøgelsen ‘The influence of eyelashes on electric field distribution and absorbed power density in the cornea under millimeter-wave exposure’ fremhæver den uensartede fordeling af det elektromagnetiske felt på grund af interaktioner mellem MMW-stråling og de anatomiske strukturer som øjenvipper og øjenlåg. Mens tilstedeværelsen af øjenvipper minimalt påvirker temperaturforskelle, er det klart, at højere frekvenser, især omkring 100.0 GHz, øger strålingsabsorptionen i øjenlågets epidermis, hvilket resulterer i mindre temperaturstigning i selve hornhinden.

Disse resultater er i direkte overensstemmelse med tidligere rapporter, der har advaret om farerne ved High-band 5G-stråling, især dens tendens til at deponere energi på en meget lokaliseret måde i kroppen.

SMJ Mortazavi skriver at han og hans kolleger tidligere har påpeget, at:

1. Meget lav penetration af højbånds 5G-stråling = høj energiaflejring (lokaliseret)

High-band 5G, der opererer ved frekvenser, der er meget højere end tidligere mobilnetværk, har begrænset indtrængning i biologisk væv. I stedet deponerer den sin energi i koncentrerede områder, såsom huden og de ydre lag af kroppen.

2. Høj energiaflejring = høj koncentration af ROS (reaktive iltarter)

Den koncentrerede energiaflejring kan udløse produktionen af reaktive iltarter (ROS), som er ustabile molekyler, der kan inducere oxidativt stress.

3. Høj koncentration af ROS = Høj sandsynlighed for DNA-skade

Forhøjede niveauer af ROS øger sandsynligheden for DNA-skader, da oxidativt stress forstyrrer balancen mellem ROS-produktion og kroppens evne til at neutralisere deres skadelige virkninger. Denne skade har længe været forbundet med genetiske mutationer og cellulær skade.

4. Høj sandsynlighed for DNA-skader = øget kræftrisiko

Med øget DNA-skade følger potentialet for kræftudvikling. De seneste resultater tyder på, at High-band 5G-stråling, især omkring 100,0 GHz-frekvensen, kan bidrage til risikoen for hudkræft ved at intensivere koncentrationen af ROS og energi i hudvæv.

Disse bekymringer understøttes af tidligere forskning, herunder undersøgelser offentliggjort i fremtrædende medicinske tidsskrifter som JAMA Oncology og Journal of Biomedical Physics and Engineering. Dokumentationen tyder på, at skiftet i kræftrisici kan bevæge sig fra traditionelle bekymringer, såsom hjernekræft, til hudkræft, da eksponeringen for High-band 5G-stråling fortsætter med at stige.

Mens denne nye undersøgelse primært undersøger interaktionen mellem MMW-stråling og okulære strukturer som hornhinden og øjenvipperne, afspejler den bredere bekymringer om risikoen for lokaliseret energiaflejring og oxidativt stress i biologisk væv. De langsigtede effekter af en sådan stråling, herunder dens potentielle forbindelse til kræft, kræver yderligere undersøgelse, men den nuværende dokumentation forstærker behovet for nøje overvejelse omkring 5G’s sundhedsmæssige konsekvenser.

Kilder:

1. Evidence Base on the Potential Carcinogenicity of Radiofrequency Radiation. JAMA Oncol. 2022 Jun 1;8(6):1. doi: 10.1001/jamaoncol.2022.0931. PMID: 35446369. https://lnkd.in/edrgDKsj

2. Why Should We Expect a Shift from RF-Induced Brain Cancers to Skin Cancers? J Biomed Phys Eng. 2019 Oct 1;9(5):505-506. doi: 10.31661/jbpe.v0i0.1225. PMID: 31750263; PMCID: PMC6820018. https://lnkd.in/e729JPe

3. A New Look at Three Potential Mechanisms Proposed for the Carcinogenesis of 5G Radiation. J Biomed Phys Eng. 2020 Dec 1;10(6):675-678. doi: 10.31661/jbpe.v0i0.2008-1157. PMID: 33364204; PMCID: PMC7753259. https://lnkd.in/drYFbwaM

4. Human Electromagnetic Field Exposure in 5G at 28 GHz, Published in: IEEE Consumer Electronics Magazine ( Volume: 9, Issue: 6, 01 November 2020), Page(s): 41 – 48, 2020.
DOI: 10.1109/MCE.2019.2956223https://ieeexplore.ieee.org/document/9090831

Kritiske bemærkninger til rapporten:

Det er vigtigt at notere sig at forskningsprojektet kun forholder sig til opvarmning, og projektets primære reference kilde samt rammen for dets beregningsresultater de sikkerhedsretningslinjerne er primært afledt af ICNIRP-2020 (ICNIRP, 2020).

I indledningen nævnes endvidere, at ICNIRP anbefales af Verdenssundhedsorganisationen (WHO) for sin ekspertise og upartiskhed i at vejlede sundhedsbeskyttelse vedrørende ikke-ioniserende stråling. Det første er korrekt, men ICNIRP er på ingen måde upartisk, men fungerer derimod som teleindustriens private NGO og er i øvrigt selvsupplerende. ICNIRP’s og dens støtter forholder sig blot til de termiske effekter og afviser de langsigtede biologiske effekter af den menneskeskabte elektromagnetiske stråling.

I og med at ICNIRP støtter sidder med i mange rådgivende kommissioner (som bl.a. den danske sundhedsstyrelse henviser til) er det et stort problem, da de mange forskningsresultater om ikke termiske sundhedsrisici, bliver undertrykt eller fejet unde gulvtæppet med bemærkninger om, at der mangler tilstrækkelig evidens. Hvilket bestemt heller ikke er korrekt.

Øjenvippers indflydelse på elektrisk feltfordeling og absorberet effekttæthed i hornhinden under millimeterbølgeeksponering

The influence of eyelashes on electric field distribution and absorbed power density in the cornea under millimeter-wave exposure. Negin Foroughimehr PhD, Zoltan Vilagosh PhD, Ali Yavari PhD, Andrew Wood PhD. Offentliggjort den 14. oktober 2024.
https://doi.org/10.1002/bem.22526

Abstrakt

Efterhånden som millimeterbølgeteknologien (MMW), især i femte generations (5G) enheder, vinder fremtrædende plads, er der et afgørende behov for omfattende elektromagnetiske (EM) modeller af okulært væv for nøjagtigt at forstå og karakterisere EM-eksponeringsforhold. Denne undersøgelse anvender numerisk modellering til at undersøge interaktionen mellem MMW og hornhinden, med det formål at karakterisere EM-feltfordelinger og absorption inden for en anatomisk nøjagtig øjenmodel, mens der tages hensyn til øjenvippernes indflydelse. Ved hjælp af FDTD-metoden (finite-difference time-domain) udfører vi simuleringer af EM-strålingsinteraktioner fra 20,0 til 100,0 GHz med en menneskelig øjemodel. Desuden analyserer vi temperaturfordelingsstigningen i øjenmodellen ved hjælp af en termisk sensor i XFdtd ved hjælp af et skema baseret på finite difference (FD) metoden. Vores resultater afslører en uensartet fordeling af EM-feltet, især intensiveret i hornhindeområder, der støder op til øjenvipper og øjenlåg. På trods af lignende EM-feltmønstre har tilstedeværelsen eller fraværet af øjenvipper minimal indflydelse på temperaturforskelle. Undersøgelsen fremhæver dog øget strålingsabsorption af øjenlågets epidermis ved 100,0 GHz, hvilket reducerer stigningen i hornhindens temperatur.

Højdepunkter

  • Computermodellering blev anvendt til at undersøge den elektriske feltfordeling og absorberede effekttæthed af millimeterbølgestråling på menneskelige øjne med fokus på virkningen af øjenvipper.
  • Tidsdomænesimuleringen med endelig forskel analyserede en række frekvenser fra 20,0 til 100,0 GHz i en menneskelig øjemodel.
  • Resultaterne afslørede en uensartet elektromagnetisk feltfordeling, især intensiveret nær øjenvipper og øjenlåg. Øget strålingsabsorption af øjenlågets epidermis ved 100,0 GHz reducerer hornhindens temperaturstigning.

1. Indledning

Millimeterbølgestråling (MMW) refererer til elektromagnetisk (EM) stråling inden for frekvensområdet 30-300 GHz. Udviklingen af MMW-teknologi har fundet anvendelser inden for forskellige områder, herunder femte generations (5G) enheder, radarsystemer, MMW-kropsscannere, billedteknologier, virtual reality (VR) headset og andre (Chen & Qing, 2021). Frekvensområdet 20,0–100,0 GHz bruges især i nye 5G-enheder, der sigter mod at opnå hurtigere dataoverførselshastigheder (fra 100,0 Mb til 20,0 Gb/s), øget kapacitet, bredere kanalbåndbredde og sikker kortdistancekommunikation.

Den Internationale Kommission for Beskyttelse mod Ikke-Ioniserende Stråling (ICNIRP), anbefalet af Verdenssundhedsorganisationen (WHO) for sin ekspertise og upartiskhed i at vejlede sundhedsbeskyttelse vedrørende ikke-ioniserende stråling, har anbefalet sikkerhedsgrænser for EM-eksponering. Den primære reference kilde for sikkerhedsretningslinjerne, der danner rammen om denne artikels beregningsresultater, er primært afledt af ICNIRP-2020 (ICNIRP, 2020).

Over 6,0 GHz aflejres EM-energien hovedsageligt i det overfladiske væv (f.eks. huden og hornhinden), og den resulterende temperaturstigning er begrænset til dybder på flere millimeter (Foroughimehr et al., 2023a). På grund af hornhindens høje vandindhold og den vandige humor, henholdsvis 80,0 % og 99,0 %, er de dielektriske egenskaber ved disse strukturer domineret af vandets dielektriske egenskaber (Foroughimehr et al., 2022b; Remington & Goodwin, 2021).

Eksponering af øjnene for EM-stråling fører til absorption af EM-energien af hornhinden, karakteriseret ved en tykkelse på 0,5 mm og et indhold af frit vand på 75,0 % (Foroughimehr et al., 2022b; Zhadobov et al., 2011). Absorptionskoefficienten (α) af vand stiger fra 40.0m−1 ved 1,0 GHz til 14,000m−1 ved 400 GHz (Vilagosh et al., 2022; Wilmink et al., 2011). Ved α større end 100.000 m−1, indtrængningsdybden (defineret som 1∕α, den dybde, hvor 37 % af den indfaldende stråling overlever) bliver mindre end 10,0 μm. Det meste af EM-strålingen reduceres til at blive aflejret i tårefilmen (Foroughimehr et al., 2023b; Remington & Goodwin, 2021). Det er velkendt, at øjet er et af de organer, der er mest følsomme over for miljøfaktorer som EMF’er. Flere dyre- og nogle menneskelige undersøgelser har undersøgt radiofrekvent-EMF’ers potentielle effekter på øjensystemernes funktion og patologi (ICNIRP, 2020). Eksperimentel forskning i MMW-regionen, der dækker et bredt frekvensområde fra 30 til 300 GHz, er udfordrende fra et praktisk synspunkt på grund af det begrænsede antal dyreforsøgspersoner, der er tilgængelige for eksperimenter og manglen på EM-kilder i dette frekvensområde. Derfor er simuleringer baseret på faktiske fysiske modeller nødvendige for at beregne effektabsorptionen af EM-bølger i biologiske legemer (Chakarothai et al., 2013). Derfor bruger vi i denne undersøgelse beregningssimuleringer til at undersøge virkningerne af MMW-stråling på hornhinden.

Mens den konventionelle definition af MMW spænder fra 30,0 til 300,0 GHz, fokuserer vores undersøgelse specifikt på frekvenser fra 20,0 til 100,0 GHz. Vi har valgt dette smallere område for præcist at undersøge, hvordan frekvenser inden for disse grænser interagerer med og absorberes af hornhinden. Vandets gennemtrængningsdybde ved disse frekvenser er i størrelsesordenen 0,5 til 0,13 mm (Segelstein, 1981), hvilket svarer til størrelsen af tykkelsen af huden, hornhinden (Hirata et al., 2021) og trommehinden. Dette resulterer i, at det meste af den indfaldende stråling aflejres i disse strukturer. Når den indfaldende stråling rammer huden eller hornhinden, reflekteres noget indfaldende stråling, mens resten absorberes. De dielektriske egenskaber dikterer omfanget af refleksion og absorption. I GHz-området er disse dielektriske egenskaber typisk karakteriseret ved den reelle (ε′) og imaginære (ε″) dele af permittiviteten.

1.1 Anatomiske egenskaber ved det menneskelige øje

Hornhinden er et vigtigt optisk element i øjet. Dens amaskularitet og gennemsigtighed gør det muligt at danne et optisk billede på nethinden, der er placeret i øjets bageste region. Hornhinden har en elliptisk form, og krumningen er stejlere i midten (Remington & Goodwin, 2021). Hornhindens overflade er dækket af tårefilm, som oftest beskrives som en trelagsfilm. Tårefilmen spiller en afgørende rolle i at beskytte hornhindens epitellag mod direkte udsættelse for luft. Termiske okulære påvirkninger af MMW-eksponering vil sandsynligvis være mere intense hos personer med tørre øjne, hvilket resulterer i yderligere penetration (Kojima et al., 2015). Øjenlågene opretholder integriteten af hornhindens overflade og dens tynde lag af tårer.

Øjet indeholder to kamre, herunder forreste og bageste kamre. Det forreste kammer er et lille hulrum foran iris og bag hornhinden (figur 1). Det forreste kammer indeholder en væske, den vandige humor, der giver næringsstoffer til den avaskulære linse og hornhinde (Acharya et al., 2008). Linsen er en fleksibel bikonveks avaskulær struktur, som hjælper med at fokusere lys på nethinden (Remington & Goodwin, 2021). Iris er en tynd membran, der ligger på tværs af den forreste overflade af linsen og har en central blænde kendt som pupillen. Iris er vaskulær og består af pigmenteret fibrovaskulært væv kaldet stroma. Iris er ansvarlig for at bestemme øjenfarve samt kontrollere pupillens størrelse. Dette gøres ved at justere pupillen til intensiteten af lysforholdene (Acharya et al., 2008). Under huden på øjenlågene dækker orbicularis oculi-musklen omkredsen af kredsløbet (Lieber & Fernandez-Miranda, 2020). Menneskelig hud har tre lag, der omfatter epidermis (dvs. det mest overfladiske lag), dermis (dvs. indre lag) og hypodermis (dvs. subkutant fedtlag) (Owda et al., 2020).

Figur 1
(a) Det vandrette snit af øjet gengivet fra (Remington & Goodwin, 2021). b) Den konstruerede model af øjets forreste region (indre strukturer). Hornhinden er dækket af tårefilmen med en tykkelse på 7,0 μm, og det forreste kammer er fyldt med vandig humor. Vi har inkorporeret linsen med en diameter på 7,5 mm og en tykkelse på 3,5 mm. (c) Bagud billede af modellen: Vi antog pupildiameteren på 1,0 mm under skarpe lysforhold.

1.2 Eksponeringsgrænser for frekvenser >6.0 GHz og eksisterende modeller

På grund af den høje absorptionskoefficient er den grundlæggende begrænsning for RF-eksponering over 6,0 GHz specificeret i form af den absorberede effekttæthed (Sen⁢b⁢s) i stedet for den specifikke absorptionshastighed (SAR). Den indfaldende effekttæthed, (SJeg⁢n⁢c) svarende til Sen⁢b⁢s anvendes som referenceniveau (ICNIRP, 2020; IEEE, 2019). De nyligt offentliggjorte ICNIRP 2020-retningslinjer beskytter mod lokal eksponering i området 6,0-300,0 GHz ved at begrænse (Sen⁢b⁢s) for offentligheden til 20,0 W.m−2, i gennemsnit over 6,0 minutter og over en 4,0 cm2 område (ICNIRP, 2020; Samaras et al., 2021). EM-energi ved frekvenser >6.0 GHz absorberes tæt på kroppens overflade (Hirata et al., 2021), og Sen⁢b⁢s defineres som den effekttæthed, der trænger ind i kroppen på kroppens overflade. Det er værd at nævne, at det meste af den offentliggjorte litteratur har rapporteret SAR-værdier snarere end Sen⁢b⁢s (Chakarothai et al., 2013; Kuwano et al., 2017).

For at fastsætte videnskabeligt baserede eksponeringsgrænser i MMW-frekvensbåndet er det nødvendigt at udføre eksperimenter ved specifikke frekvenser for at opnå pålidelig dokumentation for potentielle biologiske virkninger. Eksperimentel forskning ved disse frekvenser er dog begrænset på grund af manglen på MMW-eksponeringssystemer (Foroughimehr et al., 2024). Matematiske modeller fungerer som alternative muligheder, der giver forudsigelser for temperaturfordeling og muliggør grundig analyse af virtuelle tværsnit på tværs af ethvert plan. Derudover kan gentagne simuleringer ved hjælp af den samme model udføres for at udforske virkningen af forskellige faktorer på temperaturen i det menneskelige øje. Højtydende computere med forbedret hukommelseskapacitet og behandlingshastighed giver mulighed for nøjagtige simuleringer af detaljerede komponenter i det menneskelige øje inden for en relativt kort periode.

Tidlige bestræbelser på modellering af hornhinden inkluderer arbejdet af Emery et al. (1975), som udviklede en matematisk model baseret på finite element-metoden (FEM) til at vurdere den mikrobølge-inducerede temperaturstigning i kaninøjne. I de senere år har forskellige undersøgelser brugt numeriske undersøgelser til at undersøge de termiske virkninger af EM-stråling på det menneskelige øje (Diao et al., 2016; Foster et al., 2003; Hirata et al., 2000; Karampatzakis & Samaras, 20102013; Laakso et al., 2017; Papaioannou & Samaras, 2011). Disse undersøgelser har undersøgt flere faktorer, der påvirker SAR og temperaturforhøjelse i øjet på grund af EM-eksponering, såsom øjenstørrelse (inklusive mandlige og kvindelige japanske øjne) (Hirata et al., 2007)), palpebrale sprækkefunktioner (Diao et al., 2016), virkningen af vandig humorstrøm (Flyckt et al., 2006), ændringer i okulær aksial længde (Li et al., 2014), effekten af netopløsning (Laakso, 2009); Ingen af disse tidligere undersøgelser har dog inkluderet en detaljeret undersøgelse af virkningerne af øjenvipper.

På trods af nylige fremskridt inden for beregningsmodellering af EM-eksponering er der stadig et betydeligt videnshul i forståelsen af EM-strålingens udbredelsesegenskaber og forudsigelsen af de tilhørende termiske ændringer i øjevæv ved højere frekvenser. I denne forskning anvendte vi FDTD-teknikken (finite-difference time-domain) til at vurdere hornhindens absorption af MMW-stråling. FDTD-metoden, der er bredt anerkendt inden for området (Taflove et al., 2005), muliggør beregning af EM-feltværdier i tidsdomænet.

Det primære mål med denne undersøgelse er at anvende vores tidligere udviklede FDTD-beregningsmodel for det menneskelige øje (Foroughimehr et al., 2023b). Denne model er eksplicit designet til at undersøge strålingseksponering og dosimetri relateret til ikke-ioniserende stråling. I dette studie undersøger vi øjenvippers effekt på variationer i det elektriske felts (E-felt) fordeling og analyserer temperaturstigninger forårsaget af plane bølgestrålingskilder inden for frekvensområdet 20,0 til 100,0 GHz.

4 Diskussion

Hovedformålet med denne undersøgelse var at evaluere, hvordan øjenvipper påvirker fordelingen af E-feltet på hornhinden, når de udsættes for stråling i frekvensområdet 20,0-100,0 GHz. Derudover havde undersøgelsen til formål at undersøge temperaturstigningen inden for samme frekvensområde. EM-bølgernes opførsel ændres, når de skifter mellem medier med forskellige EM-egenskaber, hvilket fører til fænomener som bølgerefleksion og brydning (Tian, 2018). Figur 5 viser de højeste E-feltstyrker mellem øjenlågets kant og hornhindens overflades centrum. S a⁢b⁢s

Beregningsmodellen ved hjælp af FDTD-teknikken illustrerer en uensartet fordeling af E-feltet på hornhinden i det simulerede MMW-eksponeringsscenarie. Denne uensartethed kan tilskrives diffraktionen af MMW af eksterne strukturer såsom øjenlåg og øjenvipper. Den observerede uensartethed i strålingsabsorption, diskuteret af Foster et al. (2003), stemmer overens med E-feltfordelingen fanget af punktsensorerne i vores beregningsmodel. Når vi undersøger virkningen af anatomiske strukturer, især øjenvipper, på fordelingen af E-feltet genereret af plane bølgekilder, bliver det tydeligt, at strålingens uensartethed intensiveres i de områder af hornhinden, der støder op til øjenvipperne på øjenlågene. Denne adfærd kan forklares ved, at den indfaldende strålings bølgelængde (fra 2,9 til 14,9 mm) er sammenlignelig med dimensionerne af anatomiske strukturer som øjenvipper og øjenlåg (Foster et al., 2003).

Figur 5
Punktsensorerne giver et output, der angiver fordelingen af E-feltet langs den lodrette midterlinje af hornhindens forreste overflade under hensyntagen til dens krumning. Virkningen af tilstedeværelsen af øjenvipper er afbildet med fede linjer, der repræsenterer de maksimale E-feltværdier. I modsætning hertil vises de maksimale E-feltværdier opnået uden øjenvipper med stiplede linjer, fremhævet med rødt. Figurerne (a-e) illustrerer de maksimale E-feltværdier i hornhinden for indfaldende plane bølger ved frekvenser på 20,0, 30,0, 60,0, 90,0 og 100,0 GHz, hver med en effekttæthed på 2,65 mW.m-2.

Figur 5 illustrerer forskellen i numeriske resultater, når øjenvipper inkluderes eller ekskluderes. Bemærkelsesværdigt nok viser E-feltfordelingen et lignende mønster selv uden øjenvippetræk. Derudover har fjernelse af øjenvipperne en mindre effekt på de maksimale E-feltværdier, med lidt højere værdier, især ved 30 GHz. Øjenmodellen uden øjenvipper registrerer den højeste E-feltværdi på 0,38 ved 30,0 GHz, mens inkludering af øjenvipper resulterer i en reduktion på 6,15 % i det maksimale E-felt. V.m−1

I modsætning til hele rækken af E-feltværdier blev der konsekvent observeret en vedvarende stigning i E-feltfordelingen i de fleste tilfælde inden for området til -4,0 mm. Dette område svarer til overfladen af hornhinden og mellemrummet mellem den nedre øjenlågskant. Derudover toppede E-feltudgangen fra en punktsensor placeret ved Z = 2,5 mm konsekvent på tværs af alle frekvenser. Især er denne særlige sensor forbundet med de øvre øjenlåg og øjenvipper. Tilstedeværelsen af øjenlåg og øjenvipper introducerer forstyrrelser i E-feltet, hvilket giver anledning til dette observerede fænomen. Længden af øjenvipper varierer individuelt, fra 8,0 til 12,0 mm i det øverste låg og 6,0-8,0 mm i det nederste låg (Thibaut et al., 2010). Denne mangfoldighed kan påvirke fordelingen af E-feltet genereret af EM-kilder, især hos personer med fremtrædende og lange øjenvipper (Hall et al., 2009), karakteriseret ved øget tæthed, krølning eller længde. Derfor vil øjenvippetæthed og længdeændringer resultere i mærkbare forskelle i E-feltfordelingen. Z=−1.5

Sammenfattende bidrager øjenvippernes indviklede geometri, deres nærhed til hornhinden og tilstedeværelsen af anatomiske strukturer såsom øjenlågene til kompleksiteten af EM-feltinteraktion, der manifesterer sig som toppe i E-feltværdier. Disse effekter udviser variabilitet afhængigt af den indfaldende EM-bølgefrekvens, da anatomiske strukturer reagerer forskelligt på forskellige frekvenser, hvilket resulterer i frekvensafhængige udsving i E-feltfordelingen. Det er vigtigt at bemærke, at temperaturstigningen afhænger mere af volumenabsorptionen end af E-feltresultatet af en enkelt voxel. I betragtning af at vi har observeret betydelig lighed i E-feltværdier mellem tilfælde med og uden øjenvipper, er det rimeligt at konkludere, at temperaturforskellen sandsynligvis vil forblive stort set upåvirket af tilstedeværelsen af øjenvipper. Denne konklusion understøttes af vores detaljerede analyse og sammenligning af E-feltværdier, som vist i figur 1.

Vi sammenlignede de beregnede værdier opnået fra XFdtd-softwaren og de beregnede ved hjælp af ligning 4. E-feltstyrkeværdierne udtrukket fra figur 5 blev brugt til at bestemme . Dataene i tabel 1 viser en udmærket overensstemmelse mellem de to estimeringsmetoder, især ved lavere frekvenser. For eksempel er værdierne fra FDTD-simuleringen og den simple beregning ved 20,0 GHz henholdsvis 1,00 og 1,11. Sa⁢b⁢s Sa⁢b⁢s Sa⁢b⁢s Mw.m−2

Der blev dog observeret nogle forskelle mellem de to metoder ved højere frekvenser, især ved 100 GHz, hvor værdien var 1,87 gange højere end den værdi, der blev opnået gennem vores simulering. Samlet set er der en standardafvigelse på ca. 0,46 mellem de værdier, der er afledt af FDTD-simulering, og dem, der opnås ved simpel beregning. Især er frekvenserne med mere væsentlige absolutte forskelle, og som derfor bidrager mere til den øgede standardafvigelse, 90,0 GHz og 100,0 GHz. Hovedårsagen til denne uoverensstemmelse kan tilskrives interaktionerne med omgivende strukturer, som bliver mere mærkbare ved højere frekvenser. Sa⁢b⁢s mW.m−2

Beregningsmodellen antyder, at absorptionen af stråling inden for frekvensområdet 20,0-100,0 GHz, der trænger ind i tårefilmen og påvirker hornhinden, er underlagt strålingens frekvens. Det er vigtigt at bemærke, at denne temperaturstigning repræsenterer den steady-state temperatur, der beregnes af den termiske sensor. Denne værdi er betydeligt lavere end de tærskeltemperaturstigninger for C og C, der kræves for negative sundhedseffekter i type 1- og type-2-væv. Sådanne resultater var forventede, da vores undersøgelse anvendte en effekttæthed, der blev anset for sikker af ICNIRP, hvilket resulterede i en forventet lille temperaturændring. 5 2

Figur 6
Temperaturstigningsfordelingen blev beregnet ved hjælp af en termisk sensor til plane bølgeeksponeringer, der spænder over et frekvensområde på 20,0-100,0 GHz. Temperaturstigningen blev registreret ved at aktivere en termisk løsnings afkrydsningsfelt for steady-state-data.

Som illustreret i figur 6 er der større sandsynlighed for, at EM-stråling absorberes af hornhinden for frekvenser lavere end 60,0 GHz, hvilket resulterer i en højere temperaturstigning. Nylige undersøgelser undersøgte temperaturstigning og gennemsnitlige SAR’er i linsen ved at overveje variationer forårsaget af ændringer i palpebrale sprækker (f.eks. lukkede øjne, åbne øjne og halvåbne øjne). Diao et al. (2016) fandt, at ved højere frekvenser præsenterer modellen med lukkede øjne de laveste SAR-værdier i den forreste del af øjet på grund af den lave penetrationsdybde af højere frekvenser.


Indfaldende effekttæthed = 20 W.m−2
Frekvens (GHz)Maks. temperaturstigning (∘⁢C)Gennemsnitlig temperaturstigning (∘⁢C)
20.00.02390.0034
30.00.03210.0039
60.00.02920.0029
90.00.01930.0019
100.00.01190.0014
Tabel 2. Data om temperaturstigning (inden for hornhinden, bag tårefilmen), opnået ved hjælp af termiske sensorer på tværs af frekvenser fra 20,0 til 100,0 GHz, med en effekttæthed på 20,0 i overensstemmelse med ICNIRP2020 eksponeringsgrænser (for offentligheden) (ICNIRP, 2020). W.m-2

Tabel 2 viser, hvordan den maksimale temperaturstigning som følge af MMW-eksponering varierer baseret på frekvens. Når frekvensen stiger, falder indtrængningsdybden, som vist i figur 6. I den højere ende af frekvensbåndet falder penetrationsdybden til omkring tykkelsen af hudlaget (epidermis). Som vist i figur 6 reduceres MMW-induceret varme til epidermislaget ved påføring af en 100.0 GHz strålingskilde. Ved frekvenser på 60,0 og 90,0 GHz absorberes strålingen stærkt af tårefilmen, som har en struktur, der er identisk med vand, og enhver genereret varme vil hurtigt blive spredt. Dette fænomen kræver dog en omfattende eksperimentel undersøgelse af forskelle mellem tørre og normale øjne for at vurdere de biologiske virkninger af MMW’er.

Den nuværende øjenmodel har den fordel, at den er fleksibel, hvilket giver mulighed for fremtidige forbedringer i anatomiske detaljer og øget nøjagtighed. På trods af veldokumenterede øjenvævsparametre er der begrænset videnskabelig forskning om de fysiske parametre og dielektriske egenskaber af øjenlåg og øjenvipper. Som tidligere nævnt består øjenlåg af fem forskellige lag, men denne undersøgelse fokuserede kun på det yderste lag (dvs. epidermis) til simuleringerne. Derfor vil yderligere numeriske og eksperimentelle undersøgelser være nødvendige for at få en mere omfattende forståelse af, hvordan øjenlåg og øjenvipper påvirker hornhindens optagelse af MMW, og dermed give en mere realistisk vurdering.

5 Konklusion

Denne undersøgelse anvender FDTD-metoden til at undersøge absorptionen af EM-energi og deraf følgende temperaturændringer i hornhinden, når den udsættes for MMW. Beregningsmodellen fokuserer på at udforske øjenvippers indvirkning på E-feltfordelingen. Resultaterne fremhæver en uensartet fordeling af EM-feltet på grund af interaktionen mellem MMW og øjenvipper. Denne uensartethed intensiveres i hornhindeområder, der støder op til øjenvipper på øjenlågene. Dette forklares med de sammenlignelige dimensioner af den indfaldende strålings bølgelængde (fra 2,9 til 14,9 mm) med anatomiske strukturer såsom øjenvipper og øjenlåg. På trods af ligheden i EM-feltmønstre forventes tilstedeværelsen eller fraværet af øjenvipper at have minimal indflydelse på temperaturforskelle. Undersøgelsen afslører især øget strålingsabsorption af øjenlågets epidermis ved 100,0 GHz-frekvens, hvilket fører til reduceret temperaturstigning i hornhinden.

Læs mere her:

Please follow and like us:

Vi spammer ikke! Læs vores privatlivspolitik, hvis du vil vide mere.