Home | Izobraževanje, Znanost
1 UVOD Na svetu je mnogo izumov in teorij, ki so jih ljudje odkrili in osvojili. Mnogo odkritji je bilo povezanih samo s fizičnimi objekti, ki jih lahko vidimo. Ljudje so verjeli, da nevidne stvari ne obstajajo. Vendar se je skozi leta eksperimentiranja pokazalo, da obstaja mnogo stvari tudi nad mejo vidnega. Te nevidne stvari so danes znane kot valovi oz. polja (magnetno, električno) s katerimi imamo opravka v vsakodnevnem življenju in jih ne moremo videti s prostim očesom. S pomočjo nedavnih raziskovanj in posebnih izumov lahko danes ta polja vrednotimo. Ta članek se osredotoča na statično magnetno polje in učinke, ki jih povzroča na živih organizmih. Namen tega je pomagati k boljšemu razumevanju učinkov statičnega magnetnega polja in njegova uporaba pri zdravljenju. Zgodovina magnetike V preteklosti so že od antične dobe dalje obstajale nenavadno različne razlage magnetizma kot pojava v zvezi s privlačevanjem feromagnetnih snovi. Takrat so mislili, da imajo predmeti iz magnetne snovi na površini kljukice, s katerimi se med seboj prijemajo in privlačijo. V srednjem veku je prevladovalo mišljenje, da je magnetizem v zvezi z nebesnimi silami, a Gilbert je magnetne sile enačil z življenjskimi silami. Leta 1600 je odkril zemeljsko magnetno polje. Charles Coulomb je leta 1785 postavil zakon o privlačnosti in odbijanju magnetnih sil. H. Christian Oersted (1777-1851) je šele leta 1820 spoznal, da električni tok deluje na magnetno iglo. Pet let kasneje je Ampere odkril zakon o silah med vodniki, ki vodijo električni tok. Učinke električnega toka je meril z magnetnimi pojavi. Ampere je prvi zares spoznal, da so magnetni pojavi pravzaprav elektični. Jean-Baptiste Biot (1774-1862) in Felix Savart (1791-18641) sta ponovila Oestedove poskuse in postavila temeljne zakonitosti, ki pravijo, da je sila pravokotna na od vodnika ter se zmanjšuje z oddaljenostjo od vodnika. V tridesetih letih devetnajstega stoletja so Faraday, Henry in Lenz odkrili magnetno indukcijo. Ta spoznanja je združil James Clark Maxwell v celoto tako, da je matematično modeliral osnovne zakonitosti elektromagnetnega polja. Franz Neuman vpelje v matematično formulacijo magnetnega polja vektorski magnetni potencial in Leigh Pege (1884-1952) je leta 1912 vpeljal v obravnavo elektromagnetike posebno relativnostno teorijo. Enakemu rezultatu se je pridružil Lorenz, ko je študiral dinamiko gibajočih se elektrin. Izhajal je iz Coulombovega zakona in uporabil znano transformacijo dolžine, če se elektrini relativno premakneta. 2 VIRI STATIČNEGA MAGNETNEGA POLJA Magnetizem je temeljni naravni fenomen. Trajni magnetizem železa je samo eden izmed izrazitih primerov. Magnetizem se pojavi, ko se mnogi elektroni začnejo premikat v isto smer okrog atomov. Če postavimo dve vzporedni žici dovolj skupaj in skoznju pošljemo tok, bosta proizvedli magnetno polje, ki se izraža v sili med vodnikoma. Od smeri toka je odvisno ali se vodnika odbijata ali privlačita. Slika 1: Če pošljemo skozi vodnik tok, se magnetna igla odkloni, iz česar sledi da se okoli vodnika po katerem teče tok ustvari magnetno polje. Slika 2: magnetno polje okrog vodnika, če skozenj teče tok Magnetizem v primeru železa povzročajo železovi atomi, ki se vrtijo v isto smer. Vsak magnet ima južni in severni pol, ki se med seboj privlačita. Slika 3: južni in severni pol magneta se privlačita Slika 4: dva enaka pola magneta se med seboj odbija Jakost statičnega magnetnega polja merimo v amperih na meter (A/m), gostoto magnetnega pretoka pa merimo v teslih (T). 3 UČINKI STATIČNEGA MAGNETNEGA POLJA Zanimanje za biološke efekte magnetnega polja sega v zgodnjo Grčijo in Kitajsko. Magnetno rudo so kopali v Grški provinci Magnesia in od tod izvira ime magnet. Prvi raziskovalci so verjeli, da so magneti živi in proizvajajo čarobno moč. V sedemdesetih letih osemnajstega stoletja so bili narejeni nekateri poskusi uporabe magneta za zdravljenje človeških bolezni, vendar so jih kmalu opustili, češ da gre za goljufijo. Zadnje čase so magnetne lastnosti in spektroskopija bioloških materialov aktivno področje raziskovanj. Zlasti pri metodah za jedrsko magnetno resonanco so pogosto uporabljena polja reda od 0,05 do 4T in gradientov 0,01 T/m. Hitro spreminjanje gradienta polja lahko povzroči spremembe magnetnega polja do 2T/sec. človek Večina človeškega telesa je diamagnetna, čeprav obstajajo tudi paramagnetna področja običajno zaradi prisotnosti železa v nekaterih tkivih ali krvi. V povprečju je relativna magnetna permeabilnost (? r) telesa približno enaka enotini, tako da sta magnetno polje (H) in magnetna poljska gostota (B) povezani z naslednjo enačbo: B = ?r ? o H = (1 + Xm )H , kjer je Xm relativna magnetna susceptibilnost (občutljivost). V predelu kjer je ? r ali Xm bo tudi gostota magnetnega toka (B) večja. Sprememba magnetnega polja v lokalnem okolju celice lahko igra pomembno vlogo v metabolični stopnji normalne celice. Čeprav so podatki iz tega področja včasih nasprotujoči, so pogoste kemične reakcije pospešene v magnetnem polju z višjo susceptibilnostjo in zavirane v polju z manjšo diamagnetno susceptibilnostjo. Človek vse svoje življenje preživi v morju šibkih magnetnih polj. Odvisno od lokacije, se Zemeljsko magnetno polje giblje med 20 in 50 ?T. Zgradbe, ki vsebujejo težko železo in celo avtomobili zvečajo naše lokalno statično magnetno polje za mnogokratnik te vrednosti, zato je težko študirati učinke statičnega polja na človeka v popolnoma nadzorovanem okolju. Znano je tudi, da so številne strukture znotraj človeka na katere vpliva statično magnetno polje, med katerimi so očesna mrežnica, slinavka in nekatere celice sinusov. Vplivajo ne pomeni isto kot škodujejo. Fotoreceptorske celice v očeh so znane po tem, da se spreminjajo pod vplivom statičnega magnetnega polja moči, ki se uporablja za magnetno resonanco v klinikah, vendar se tudi to ne odraža v kakšnih opaznih spremembah. Svetlobni dražljaji so bili tudi zaznavani zaradi gibanja sferične očesne mrežnice v prisotnosti dovolj močnega statičnega magnetnega polja. To ni nujno škodljiv rezultat, le tak ki ga lahko detektiramo. Vrtoglavica, glavobol in kovinski okus v ustih so bili znaki raziskovalcev, ki so delali v okolju s statičnim magnetnim poljem nad 4T. Dobro razpoznaven učinek (četudi ni biološki po naravi) je spreminjanje elektrokardiografa, ki spremlja človeka v prisotnosti zadosti močnega statičnega magnetnega polja, kot je uporabljeno pri magnetni resonanci. To je zaradi potenciala, ki nastane pri pretakanju telesnih tekočin, ki so prevodne npr. krvi, ko potuje skozi statično magnetno polje. Tokovne gostote, ki pri tem nastanejo so kliniško nepomembne, vendar zmotijo delovanje EKG-ja, zato jih ne smemo upoštevati oz. napačno razlagati v dobro bolnika. pacemaker Srčni spodbujevalniki uporabljajo za svoje delovanje magnetno prožena stikala. Srčni spodbujevalniki normalno nadzorujejo in ojačujejo signal naravnega srčnega utripa. V izmeničnem varnostnem načinu delovanja so pulzi poslani s fiksim razmerjem. Magnetno stikalo zagotavlja testiranje varnostnega načina delovanja s tem da ima bolnik v prsih permanentni magnet. V resno bolnih posameznikih lahko signal s fiksnim razmerjem impulzov pogubno tekmuje z naravnim srčnim signalom. Nekatere srčne spodbujevalnike lahko preklopi magnetno polje 1,4mT. Slika 5: implantacija srčnega spodbujevalnika magnetohidrodinamični učinki Ko električno prevodna tekočina teče v magnetnem polju, se proizvede električni tok, ki je kot sila, ki nasprotuje toku tekočine. To nastane ko kri teče po žilah človeka, ki je izpostavljen statičnemu magnetnemu polju in učinek je večji ko je pretok krvi pravokoten na magnetno polje. Potencial preko take žile je: U=0.1*Bo*v*d Kjer U je potencial preko žile (mV), Bo je magnetna poljska gostota v odsotnosti osebe (T), v = hitrost gibanja krvi (cm/s), d= premer žile (cm). Ta potencial je nepomemben v vseh razen v velikih arterijah npr. v aorti, v stegenski arteriji, kjer vrednosti lahko dosežejo 5mV/T. Na elektrokardiogramu se to pojavi kot povečanje T vala, čeprav je izvor potenciala z njim nepovezan. Nobenih stranskih učinkov še ni bilo dokazano. Izgleda da ni nobenega razloga za omejevanje izpostavljenosti magnetnemu polju, s stališča posledic magnetohidrodinamičnih učinkov. Orientacija človeških srpastih rdečih krvnih celic se dogodi v polju večjem od 0,2 T. Pričakovati je, da to lahko vpliva na zmanjšanje lokalnega pretoka v majhnih žilah pri znatno višjih poljih. Kratka 2 minutna izpostavitev spečih se oseb ni pokazala nobenega škodljivega učinka. Ta stopnja izpostavitve bi normalno bila kontrolirana z izvajanjem kontrole za močna magnetna polja. Vse osebe z anemijo srpastih celic bi se morale držati izven teh področij. Človeški osebek izpostavljen polju 1-2 T za 10 minut je pokazal jakostno odvisnost zmanjšanja srčnega utripa. (17% pri 2T). Nobeni efekti niso bili vidni v polju 0,23 T. (Veveričje) opice izpostavljene polju 7T za 2 uri so imele počasnejši srčni utrip za približno 25%. Izgleda, da ni nobenega rizika za zdrave delavce, varnost osebja z dysrhythmijo pa je negotova. Bila so tudi anekdotna poročila efektov povezana z gibanjem oz. trzanjem glave v polju od 2-4T. To vključuje vizualne motnje (phospheneza), motnje okušanja, bolečino v zobeh, vrtoglavico, slabost in glavobol. Prve resne študije so raziskovale učinke statičnega magnetnega polja zaposlenih, čigar roke in glave so bile individualno izpostavljene polju od 0,035 do 0,35T in od 0,015 do 0,15T. Ti posamezniki so poročali o glavobolih, bolečini v bližini srca, vrtoglavici, popačenemu vidu, utrujenosti, nespečnosti, izguba apetita, povečanem potenju in srbečih rokah in zapestju. Tretjina delavcev je imela zmanjšanj tudi krvni tlak. Raziskave statičnega magnetnega polja na zaposlene Na splošno so poklicne epidemiološke raziskave statičnega magnetnega polja trpele zaradi nezmožnosti skupinske izpostavitve, ki je kriva za opazovane efekte. Kakorkoli, nekaj študij, ki so vključevale veliko število zaposlenih izpostavljenih statičnemu magnetnemu polju od 4-50mT v proizvodnji elektrolize aluminija, je pokazalo presežek pankreatičnega raka ali smrti zaradi levkemije. Podatki pankreatičnega raka so pokazali močno statistično povečanje 68% pri delavcih, ki so bili izpostavljeni najmanj 5 let, vendar je bila stopnja smrti pri vseh rakih bistveno manjša, kot v kontrolni populaciji te študije. Levkemijska študija pa je pokazala močno statistično povečanje 90% pri delavcih v industriji aluminija. Možni efekti zmešanih (sinergije) oz. večih faktorjev pa so še nejasni. Neka druga študija ugotavlja zmanjšanje števila belih krvnih celic pri delavcih, ki so bili trajno izpostavljeni horizontalnemu polju do 7mT. Zmanjšanje je bilo znotraj dopustnega območja. 4 UPORABA STATIČNEGA MAGNETNEGA POLJA PRI ZDRAVLJENJU LJUDI Za zdravljenje s statičnim magnetnim poljem poznamo tri najpogostejše naprave, jedrsko magnetno resonanco, magnetno resonanco in magnetno terapijo. Jedrska magnetna resonanca (NMR) Gre za učinek, ki nastane, ko so določeni atomi izpostavljeni statičnemu magnetnemu polju in nato še oscilirajočemu magnetnemu polju. Rezultat tega je odvisen od tega če imajo izpostavljeni nukleoni lastnost vrtenja. Če imajo nukleoni to lastnost, bojo pokazali določeno karakteristiko. Tako obnašanje opisuje biološke, kemične in fizične lastnosti tkiva. Pomaga nam tudi pri ustvarjanju telesnih slik s podatkov, ki jih dobimo z obnašanja nukleonov. Obstaja mnogo različnih aplikacij jedrske magnetne resonance. Eno smo že omenili to je slikanje za ugotavljanje plasti tkiva pod kožo. To je zelo uporabno, ker dovoljuje zdravnikom cenejšo in hitrejšo metodo. Preden so odkrili NMR so morali zdravniki fizično pogledati v notranjost telesa. Včasih to sploh ni bilo mogoče. Še eno metodo so uporabljali, da so pacientu vbrizgali barvilo oz. radioaktivni material, tako da se je določen del telesa prikazal pod drugimi aparaturami za zajem slik kot so npr. X-žarki (CT)ali katerikoli druge metode za slikanje z radioaktivnim obsevanjem. NMR ni uporabljen samo za slikanje telesa, uporablja se tudi v infrardeči spektroskopiji za ugotavljanje molekularne strukture sestave tkiva. Ko je najdena določena snov ali zdravilo in ga je potrebno indentificirati lahko oseba uporabi NMR za analizo. Ko je uporabljena ta vrsta tehnologije slike ne dobimo. Namesto tega dobimo zelo kompleksen graf, ki je občutljiv na organske materiale. Vsaka organska skupina oddaja določene valove, ko je izpostavljena NMR. Ko so vsi ti valovi posneti, računalnik obdela podatke in nariše graf. Vsak tip organske skupine ima svoj energijski potencial, ki oddaja. Ti potenciali se na grafu prikažejo kot grba ali vrh, ki je določen za posamezno skupino, molekularno strukturo. Slika 6: slika oz. graf, ki ga dobimo pri jedrski magnetni resonanci Ko delamo z jedrsko magnetno resonanco se moramo držati določenih ukrepov, da s tem zmanjšamo tveganje na najmanjšo možno raven. Ker NMR vsebuje močno magnetno polj morajo biti vsi kovinski deli odstranjeni, ker jih lahko sila polja trešči ob pacienta (tuljavo), ki se lahko pri tem poškoduje. Magnetna resonanca Magnetna resonanca izkorišča magnetne lastnosti biološkega tkiva. Uporabljajo se predvsem v zdravstvu za proizvajanje visoko kakovostnih slik notranjosti človeškega telesa. Temelji na principu jedrske magnetne resonance, spektroskopske tehnike prvič uporabljene za pregledovanje mikroskopskih molekul in fizične sestave molekul. Ta tehnika se je iz jedrske magnetne resonance preimenovala v magnetno resonanco zaradi slabega prizvoka, ki ga je imela jedrska energija v poznih sedemdesetih letih dvajsetega stoletja. V odsotnosti zunanjega magnetnega polja se atomski dipoli elementov v celici orientirajo naključno, tako da ni prisotna nobena magnetizacija. Če sedaj dodamo statično magnetno polje, povzročimo magnetizacijo. Protoni se obrnejo v eno ali dve vrteči stanji, dol ali gor. Orientacija dol pomeni visok energijski nivo, orientacija gor pa nizek energijski nivo. Nato se skozi tkivo pošlje radijski signal in protoni se ponovno orientirajo. Med postopkom nastane neka napetost, ki hitro pade na nič. Amplituda je direktno proporcionalna koncentraciji protonov. Ko pulz poneha se elektroni vrnejo v prvotno stanje. Povratek v prvotno stanje se nanaša na sprostitev in je označena z dvema časovnima konstantama T1 in T2. Različne vrednosti T1 in T2 so prisotne. Z uporabo določenih zaporedji teh pulzov lahko poudarimo razliko teh parametrov tako da iz tega lahko naredimo sliko. Slika 7: slika, ki jo dobimo pri magnetni resonanci Veliko skenerjev, ki se uporabljajo v magnetni resonanci uporablja magnete z gostoto magnetnega pretoka od 0,1T do 4T. Mnogo je mnenj kako magnetno polje učinkuje na biološka tkiva, in mnogo raziskav je bilo narejenih od epidemioloških do raziskovanj razvoja živalskih zarodkov v močnih poljih. Do sedaj so vse raziskave pokazale da ni škodljivih učinkov statičnega magnetnega polja, ki se uporablja pri magnetni resonanci. Brez dvoma se bodo raziskave nadaljevale in bo prihajalo še naprej do polemik, zaradi kakšnega novega odkritja. Zelo močan efekt na statično magnetno polje imajo feromagnetni objekti. Pomembno je, da ni nobenega prostega feromagnetnega objekta v bližini polja, ker se bo sicer spremenil v izstrelek. V laboratorijskih okvirjih to pomeni, da mora biti večina orodja in druge opreme, ki je uporabljena v bližini polja neferomagnetna. Osebe morajo biti pregledane zaradi objektov kot so ključi, pisala, pasovi in ostali kovinski deli na oblačilih ali možnosti implanta. Pred slikanjem osebe je potrebno zagotoviti, da ni zdravstvenih učinkov izpostavitve takemu polju. Navadno izločimo osebe v zgodnji stopnji nosečnosti, osebe ki imajo kakršni koli kovinski delec v telesu in tiste, ki trpijo npr. zaradi epilepsije. Čeprav nobeni škodljivi učinki statičnega magnetnega polja, ki se uporablja v magnetni resonanci še niso bili povezani s statičnim magnetnim poljem magnetne resonance še naprej na tem področju tečejo raziskave z različnimi živalskimi modeli in pri različnih statičnih magnetnih poljih. Magnetna terapija Mnogo ljudi po svetu je zelo zdravih in srečnih. En problem na tem svetu pa je, da je mnogo takih, ki pa niso. Čutijo bolečino, ki se zdi da ne pojenja ne glede na to kaj poskusijo. Nekateri občutijo bolečino zaradi zanemarjanja telesa (premalo gibanja), nekateri pa zaradi starosti. Dejstvo je to, da bolečina boli. Bolečina je telesni signal, ki hoče povedati samemu sebi, da ni znotraj vse vredu. Bolečina se prenaša od živcev, kjer nastaja do tam, kjer bolečino čutimo. Živci na predelu bolečine zaznavajo ta občutek, ko je področje bodisi vzdraženo ali vneto. To povzroči izločanje določenega koloida (peptide), ki povzroči da se normalni nivo alkaličnosti spremeni, kar povzroči pošiljanje začetnega signala v možgane. Tako dolgo kot se to stanje vzdržuje, bolečina ostaja. Če oseba želi naravno odstranitev bolečine, naj ne jemlje samo zdravil, ker bo to samo ublažilo bolečino za določen čas, ampak moramo spremeniti mesto, kjer nastaja bolečina. Magneti so dober izvor za zdravljenje bolečine in neugodja, ki izhaja iz spremembe alkaličnega nivoja. Magneti in magnetna polja so bila nedavno odkrita za zdravstvene namene, vendar so bila vedno prisotna ali se ljudje tega zavedamo ali ne. Zemlja sama posebi ima magnetno polje, ki smo mu ljudje izpostavljeni od rojstva. Magnetno polje je tok elektronov skozi zrak, iz enega konca objekta na drugega. Ideja, ki stoji za magnetno terapijo je ta da magneti pomagajo simulirati idealni prostor ali okolje kjer se telo najbolje zdravi samo. Zelo težko se je telesu obnavljati, če je izpostavljeno stresu ali napetosti. Magnetno polje pomaga zmanjšati stres in napetost, ki prihaja naravno od vsakodnevnega življenja. Ko je negativno polje magneta postavljeno nad področje poškodbe, se krvni pretok v tkivu poveča, kar poveča nivo kisika v krvi in v telesu. To nastane zaradi Hallovega elekta, ki je glavni grelec magnetiziranega predela. Pomaga tudi pri sproščanju mišic, poveča nivo endorfinov (endorphins), ki služijo telesu kot blažilci bolečine in pomaga nam tudi pri odvajanju kisline iz predela bolečine, da postane alkaličen nivo spet normalen. Telo se tudi nagiba k hitrejšemu zdravljenju zaradi magnetnega efekta in pospeši proizvodnjo ATP-ja v telesu. Magneti niso nadomestek medicinskemu zdravljenju, in človek nebi nikoli smel nasprotovati zdravnikovim nasvetom. Kakorkoli, magneti so znani po tem da pomagajo pri olajšanju bolečine in oteklin, poškodb, glavobolov, pritiska, izvinov in mišične napetosti. Ta vrsta terapije lahko prepreči potrebo po dragih zdravilih in njihovih stranskih učinkih. Po skrbnem preučevanju mnogo različnih tipov bolečine in neugodja so znanstveniki in iženerji pomagali načrtovati mnogo različnih vrst magnetov. Vsak izmed njih je specializiran za določeno nalogo in tip bolečine. Kar je pomembno ko izbiramo magnet je to, da najprej identificiramo bolečino in njeno lokacijo. Nekateri tipi magnetnih palic se prilepijo na telo z obližem. Obstajajo tudi magneti, ki so vgrajeni v trakove, ki se uporabljajo med telovadbo ali pri premikanju. Pomembna karakteristika pri izbiri magneta je magnetna poljska gostota in globina prodrtja polja. To je pomembno pri določanju učinkovitosti. Če je bolečina globoko, bo magnet, ki jo ne doseže deloval nepravilno oz. bo neuporaben. Obstajajo tudi magneti, ki so zgrajeni iz različnih vrst materialov. Lahko so iz prožnostne gume, stroncijevega železa, almagesta, samarijskega kobalta. Stopnje magnetne poljske gostote teh magnetov so 3mT do 220mT, 380mT, 820mT, 900mT in 1,08T. Magneti niso zelo dragi in so mnogo cenejši od zdravil. Magneti povzročajo polja, ki izvirajo iz enega in se zaključujejo v drugem polu. Polariteta polja ali je pozitivna ali negativna, je pomembna. Vsaka polariteta ima svoje efekte na telo in vsak od njih lahko slabo vpliva, če je uporabljen nepravilno. Nekateri magneti so permanentno orientirani znotraj zapestnice, tako da je tkivo izpostavljeno samo enemu tipu polaritete. Slika 8: magnetne zapestnice Še vedno se delajo raziskave efektov posameznega pola. Do sedaj je bilo ugotovljeno, da polje južnega polja spodbuja rast. To se dogaja samo v močnih poljih, ki pa jih v komercialnih zapestnicah ni in zato nimajo posebnih učinkov. Južni pol je znan po tem, da pomaga prebavnemu sistemu, pri gibanju telesnih tekočin, pri delovanju proteinov in pri funkciji različnih človeških organov. Po drugi strani pa ima severni pol svoje specifične vplive na telo. Severni pol zmanjša aktivnost proteinov v telesu, pomaga zmanjšati bolečino in vnetja, zmanjša nalaganje holesterola, zmanjša aktivnost organov, sprošča živce in telo in pomaga telesu bolj enostavno razgraditi maščobna tkiva. Še en dober učinek je učinek na artritis. Kadarkoli je v sklepih preveč kalcija, bo polje severnega pola pomagalo zmanjšati železovo število. Slika 9: Primeri zdravljenja z magnetno terapijo Magnetna terapija je lahko ena od rešitev odstranjevanja bolečine, ko se zdi da nič drugega ne pomaga več. Poleg tega da je poceni, so magneti neagresivni, hitri v večini primerov in nenevarni za telo. Edino takrat, ko oseba nosi srčni spodbujevalnik jih ni priporočljivo nositi oz. uporabljati, ali če je otrok mlajši od 7 let, ali če je oseba alergična na kovino ali ko oseba trenutno prestaja kakršnokoli (magnetno) terapijo z X žarki. Magneti preprečujejo kakršnekoli stranske učinke in držijo osebo stran od kakršnihkoli protibolečinskih tablet. Kadar so rezultati hitri in enostavni, se ljudje počutijo mnogo boljše in bolje so nagnjeni k hitrejšemu okrevanju. To dokazuje, zakaj postajajo magneti nova pot pri zdravljenju bolečine v prihodnje in zakaj postajajo magneti v pomoč svetu, da se kolikor je mogoče znebi bolečine. 5 EKSPERIMENTI Omejili se bomo na dva eksperimenta in sicer študijo, ki ugotavlja kako močno statično magnetno polje učinkuje na absorpcijo svetlobe deoxyhemoglobina in eksperiment, ki prikazuje uporabo magnetov pri konjih. Vpliv močnega statičnega polja na absorpcijo svetlobe deoxyhemoglobina Eksperiment prikazuje vpliv močnega statičnega polja na absorpcijo svetlobe deoksihemoglobina in podaja spektrometrične ugotovitve. Testirano je bilo pet vzorcev deoksigeniranega hemoglobina. Magnetno polje, ki je bilo uporabljeno gre od 0T v koraku po 1T do 18T. Spektralna analiza je pokazala višjo absorpcijo svetlobe pri valovni dolžini 546nm in 581nm. Magnetno polje ni vplivalo na spreminjanje valovne dolžine pri kateri se pojavlja največja absorpcija. Po drugi strani pa magnetno polje do nekje 14T povečuje absorpcijo svetlobe. Dobro je znano, da je hemoglobin krvni protein za transport kisika po telesu. Kisik je vezan na železove atome, ki sestavljajo strukturo hemoglobina. Ugotovljeno je bilo, da je hemoglobin občutljiv na magnetno polje. Druge študije so pokazale, da se eritrociti orientirajo v magnetnem polju in da to vpliva tudi na kopičenje rdečih krvnih celic. Spet druge študije so pokazale, da vezava kisika na hemoglobin povzroči spremembo susceptibilnosti hemoglobina. Oksihemoglobin se obnaša kot diamagnetni material, medtem ko se deoksihemoglobin obnaša kot paramagnetni material. V študiji, ki je nastala nedolgo nazaj je bila ugotovljena sprememba geometrične strukture hemoglobina v statičnem magnetnem polju 4 T. Te spremembe vodijo v spremembe medmolekularnih iterakcij hemohlobina. Ta študija prikazuje magnetne učinke na absorpcijo svetlobe deoksihemoglobina. Definiran je bil protokol po katerem so se izvajali vsi eksperimenti. Pet svežih krvnih vzorcev je bilo pridobljeno iz krvne banke. Krvni vzorci so bili hemolizirani v destilirani vodi v razmerju 200ml krvi v 5ml vode. Potem so bili vzorci centrifugirani pri 3000 vrtljajih na minuto za 15 min, na hladnem. Po znebitvi tekočine na površju, je bilo dodano še 3ml destilirane vode. Za ločitev membran od hemoglobina je bila še enkrat potrebna centrifuga. Zadnja procedura je bila še enkrat ponovljena in 3ml destilirane vode smo dodali za redčenje raztopine. Za deoksidacijo hemoglobina je bil uporabljen dušukov plin s pretokom 0,8l/min. Potem je bil vzorec pripravljen za testiranje v magnetnem polju. Napravo prikazuje slika 10. Izvor bele svetlobe smo s pomočjo optičnega vlakna pripeljali na vzorec. Vzorci so bili položeni v steklo hermetično zaprto in položeni v cilindrično luknjo. Spektrometer in magnet sta bila računalniško vodena. Slika 10: merilna oprema Pri poskusu je bila uporabljena svetloba pasovne širine od 530nm do 590nm za študij vpliva absorpcije vidne svetlobe. Ko na vzorcu nimamo magnetnega polja oksigeniran hemoglobin izkazuje dva absorpcijska vrha svetlobe, medtem ko deoksihemoglobin izkazuje le en vrh. Absorpcijski vrh oksihemoglobina je pri 540nm in pri 570nm, medtem, ko je absorpcijski vrh deoksihemoglobina pri 550nm. Slika 11 prikazuje rezultate prejete v tej študiji. Absorpcija svetlobe deoksihemoglobina v procentih glede na valovno dolžino v nm. Iz grafa vidimo, da sta vrha hemoglobina pri 546,68nm in 581,30nm. Ta dva vrhova se nanašata na hemoglobin, ki je delno deoksigeniran. Slika 11: srednja absorpcijska krivulja deoksihemoglobina v magnetnem polju od 0T do 18T. Drugi absorpcijski vrh, ki je pri 581nm prikazuje večjo gostoto podatkov kot prvi (546nm). Prikazuje tudi velik absorpcijski nivo v primerjavi s prvim absorpcijskim vrhom za okrog 3%. To lahko razlagamo na osnovi količine kisika, ki je prisoten v vzorcu. Ocenjeno je da je nasičenost kisika okrog 60%. Prisotnost oksigeniranega hemoglobina v vzorcu bo pakazal diamagnetni odziv v magnetnem polju. Iz slike 11 lahko tudi vidimo, da je absorpcija svetlobe proporcionalna jakosti magnetnega polja. To je lahko zaradi prisotnosti deoksihemoglobina v vzorcu. Ocenjeno je, da je v vzorcu nekje 40% deoksigeniranega hemoglobina. Opazovane vrednosti na obeh absorpcijskih vrhovih v magnetnem polju prikazuje naslednja tabela (slika 12). Slika 12: Povprečne vrednosti absorbirane svetlobe deoksihemoglobina v magnetnem polju pri prvem vrhu (546,68nm) in pri drugem vrhu (581,30nm). Razlika obeh vrhov prikazuje razliko med posamezno vrednostjo absorpcije svetlobe pri posamezni gostoti magnetnega pretoka. Paramagnetni značaj deoksihemoglobina navidezno igra glavno vlogo pri opazovanem fenomenu. Procedura deoksigenacije uporabljena v tej študiji ne more narediti vzorca, ki bi imel 0% koncentracijo kisika. Zato je bil deoksihemoglobin delno vezan na kisik z ocenjeno nasičenostjo 60%, ki bazira na razliki obeh vrhov. Zmanjšanje kisika v hemoglobinu povzroči premik prvega absorpcijskega vrha proti 550nm in zmanjšanje drugega absorpcijskega vrha. Ko je vzorec popolnoma deoksigeniran z 0% koncentracijo kisika je absorpcijski vrh pri 550nm in drugi vrh popolnoma zožan. Pri tem eksperimentu je bilo ocenjeno, da je 40% vzorcev brez kisika. To dovoljuje večini železovih atomov v hemoglobinu da se prosto premikajo (orientirajo) v smeri magnetnega polja. Ta orientacija povzroči delovanje kot paramagnetni odziv. Vezava kisikovega atoma na hemoglobin se zaporedno razvije kemične in fiziokemične reakcije v strukturi hemoglobina. To vodi v mehanizme, ki postopoma povečajo privlačnost kisika do hemoglobina delno naloženega z O2. To izzove spremembo paramagnetnih lastnosti z diamagnetnimi. Hem je pritrjen na hemoglobin kot zaponka ali žep, ki obstaja v četverni proteinski strukturi deoksihemoglobina. Zato, ko je deoksigeniran hem podvržen magnetnemu polju, se železo znotraj hema skuša usmeriti v smeri magnetnega polja, kar povzroči prilagoditve(spremembe) v deoksihemoglobinu. Ta mehanizem razlaga vse opazovane fenomene. V tej študiji smo raziskovali vpliv močnega magnetnega polja na absorpcijo svetlobe deoksihemoglobina. Ugotovljeno je bilo, da aplicirano magnetno polje povečuje absorpcijo svetlobe v vidnem delu spektra. Povečanje svetlobe v magnetnem polju lahko nastane zaradi paramagnetno orientiranih skupin hema v magnetnem polju. Vsiljena orientacija lahko povzroči pritisk na štiri skupine hema. To je prva študija, ki obravnava absorpcijo svetlobe v krvi, medtem ko je vzorec izpostavljen močnemu statičnemu magnetnemu polju. Študija uporabe magnetov pri konjih Skupina raziskovalcev je vodila raziskavo v kateri so ugotavljali vpliv blazinic, ki so vsebovale magnete nizke magnetne gostote na pretok krvi v predelu votle kosti (cannon bone) pri konjih. Uporabili so 6 konj v naključni, kontrolirani in slepi študiji. Uporabljen je bil par komercialno dostopnih magnetnih blazinic, s tem da je bila ena blazinica razmagnetena. Blazinice so bile nameščene na vsak sprednji ud, po naključnem izboru in bile nameščene 48 ur. Blazinice so imele oznako A in B in raziskovalci niso vedeli katera izmed njih je razmagnetena. Krvni pretok so merili pred in po namestitvi magnetnih blazinic. Te spremembe so bile izračunane in uporabljene kot pokazatelj vpliva blazinic A in B. Po končani raziskavi so magnetne blazinice stestirali na pridotnost magnetnega polja, in ugotovili, da je blazinica A bila namagnetena in je imela enako magnetno polje kot pred poskusom. Za preprečitev nepopolne demagnetizacije so bili magnetki v blazinici B nadomeščeni s teflonom, ki je neaktiven in nemagneten. Študija ni pokazala večjih (pomembnih) sprememb v krvnem pretoku med obema blazinicama. Meritve magnetne blazinice so pokazale, da magnetno polje z oddaljenostjo od magneta hitro upada in po 1cm ga ni več zaznati. To pomeni, da ne more biti nobenega učinka polja v tkivu globje od 1 cm od površine magneta. Iz rezultatov študije so raziskovalci ugotovili da ni nobenega učinka šibkega statičnega magnetnega polja na pretok krvi v predelu votle (cannon) kosti pri konjih. 6 ZAKLJUČEK Članek podaja nekatere biološke učinke statičnega magnetnega polja (magnetohidrodinamične učinke, učinke na delavce v industriji,..), tri najpogostejše metode uporabe statičnega magnetnega polja v medicini (jersko magnetno resonanco, magnetno resonanco in magnetno terapijo) in dva eksperimenta (študijo vpliva statičnega magnetnega polja na absorpcijo svetlobe deoksihemoglobina in učinke uporabe magnetov pri konjih). V večini gre za netermične učinke, ki še niso točno pojasnjeni. Vse študije ugotavljajo, da statično magnetno polje nima resnih posledic na človeka, čeprav jih lahko merimo oz. opazujemo, če je polje primerno pa celo občutimo, zato bo potrebno še mnogo raziskav, da bo tudi to področje osvojeno oz. ovrednoteno. 7 LITERATURA [1] VALENČIČ, Vojko: Osnove elektrotehnike II, zal. FER, Ljubljana 1994, 9-10 str., naklada 400 izvodov Drugi uporabljeni viri: [2] spletna stran: http://www.jlab.org/ehs/manual/EHSbook-497.html [3] spletna stran: http://www.radiology.upmc.edu/mrsafety/q&a/biologic_effects.html [4] spletna stran: http://www.bae.ncsu.edu/research/blanchard/www/465/textbook/ [5] spletna stran: http://www.fmrib.ox.ac.uk/~stuart/thesis/chapter_2/section2_7.html [6] spletna stran: http://www.angelfire.com/in/itproject/c1.html [7] spletna stran: http://baubiologie.us/learn/sample/chunk5.html [8] spletna stran: http://www.energetix.co.yu/magnet_therapy.htm [9] spletna stran: http://www.maxmedico.si/mag-ter.htm [10] spletna stran: http://lizika.pfmb.uni-mb.si/didakticna_gradiva/magnetno_polje/pros.htm [11] spletna stran: http://www.nlm.nih.gov/medlineplus/ency/imagepages/19566.htm [12] spletna stran: http://www.cis.rit.edu/htbooks/mri/ [13] spletna stran: http://www.cis.rit.edu/htbooks/nmr/ [14] spletna stran: http://www.netexas.net/trinity/magnetic-therapy.htm [15] spletna stran: http://biomag.eng.fsu.edu/os3.html [16] spletna stran: http://www.equusite.com/articles/health/healthMagnetsValue.shtml
Ta prispevek je na portalu publikacije.net objavil/a Aljaž Velikonja dne 2006-09-16.
Aljaž Velikonja, fak. za elektrotehniko
Ocenite prispevek:
5 out of 54 out of 53 out of 52 out of 51 out of 5
# of Ratings = 5 | Rating = 3.8/5
publikacije.net - portal svobodnega znanja
