射频电磁场对视觉系统的影响和损伤阈值研究
陈海峰
摘 要：本文以射频电磁场为研究对象，以人体视觉系统作为研究背景，探索前者对后者产生的影响，试图借助损伤阈值数据，揭示射频技术的正确应用方式，尽可能地减少对人们视觉系统产生的不良影响，发挥射频电磁场的应用价值，使其在通讯设备、医疗机械、军事活动等领域中发挥作用。
关键词：视觉系统;视网膜;白内障
在射频电磁场广泛应用期间，为人们社会发展提供了一定程度的助力，与此同时，基于人眼裸露的特征，具有较强的微波吸收能力，造成人眼多种损伤问题。多种频段产生的射频辐射，作用于视觉系统时，均具有损伤可能性。在实际研究期间，发现其中的微波波段，能够引发白内障疾病，并且对其他视觉系统具有损害作用，比如视网膜。
1 射频电磁场概述
1.1 射频电磁场的概念
一般交流电的频率被控制在50Hz左右，如果交流电的频率超过了105以上，其周围就会形成较高频率的电场和磁场，这就是我们所熟悉的射频电磁场。在2017年10月27日，世界卫生组织国际癌症机构公布的致癌清单中，射频电磁场已经被纳入2B类致癌物清单中。
实际我们有三类机会接触射频电磁场。第一，在进行高频热处理、冶炼和焊接的过程中会直接接触到射频电磁场;第二，在进行高频介质加热时也会接触到射频电磁场，在使用微波时也更会接触到射频电磁场。
1.2 射频电磁场的危害
在射频电磁场的作用下，人体会因为吸收辐射能量而受到不同类型的伤害，过量的辐射会使得人的中枢神经受到损害，甚至出现各类神经衰弱症候群。射频电磁场更会对眼睛造成损害，造成严重的损伤。严重的射频电磁场更会造成永久的不育症，并将病症延续给后代。
射频产生的辐射到达机体之后会发生反射和穿射等现象，更会因为频率不同而对机体产生不同程度的损伤。而预防射频的方法主要是利用金属反射屏蔽网和其他工具来直接屏蔽射频。如果有可能请尽量屏蔽射频源。如若个人处于微波作业的岗位则应该在第一时间使用带有金属薄膜的防护眼镜和镀有金属层的防护服。注意对每个防护人员都进行定期体检，重点观察其晶状体、心血管系统和其他身体功能，如遇有症状者则应该在第一时间脱离射频环境。在后续进行治疗时需要从饮食、锻炼、用药和其他多个方面采用合适的措施，最终才能够在第一时间减少射频电磁场对视觉系统产生的影响。
2 晶状体混浊与视觉系统疾病白内障
射频电磁场在作用于生物体视觉系统时，较多常见的损伤位置为：晶状体损伤，以白内障病变居多。早期研究学者曾提出观点：功率密度在不大于10mW/cm2时，产生的射频辐射效应，有可能引起眼部中枢、神经两部分系统功能的病变问题，尚未发现对视力、晶状体、眼底机能等其他视觉系统产生的影响。然而，在2002年，据有效数据调查发现：60名微波环境的从业人员，工龄区间在[0.58，26]，单位为年，工作环境所具有的微波发射频率取值在[2，4]，单位为GHz，作业区域内所具有的功率密度，其平均值区间在[8.5，15]，单位为uW/cm2，员工每日工时在8小时，估算员工每小时实际的接触剂量取值范围在[68，120]，单位为uW/cm2，国家卫生部制定的接触限制值域为50，单位为uW/cm2，每小时接触剂量小于400，单位为uW/cm2。对比发现，此60名员工所在从业环境的辐射数值，符合国家卫生部制定的标准，然而，员工视力存在下降、晶状体混浊等现象[1]。
另有报道，长时间接触微波的员工，微波强度取值范围在[5，40]，单位为uW/cm2，此部分员工在开展晶状体混浊检测时，混浊程度明显较高，并且在微波差转台的从业人员，发生2例白内障，2例病患的工龄分别为：6，18，单位年。由此发现：报道中虽未详细阐述工作环节中产生的暴露参数，并且辐射强度符合国家卫生部提出的若干规定，员工在实际参与工作期间，佩戴相应的防护装置，仍然发生视觉系统的病變问题，不排除射频电磁场在低强度状态时具有视觉系统损伤的可能性。相关流行病学调查中发现：移动终端在长期使用期间，成为引发人体视觉系统病变的关键性因素，移动终端应用人群中，存在视力模糊、分泌物较多、流泪等现象，相比于非使用者，视觉系统存在较多问题。
3 视网膜与眼角膜双重视觉损伤
射频辐射引起的视觉系统损伤事件，相关报道较少，大多数是发生在设备操作的人为失误事件，具有视觉系统损伤事件发生的意外性质。例如，借助微波加入期间，产生设备漏能，引起操作人员视网膜出血病变事件，患者实际基础的漏能功率密度强度均未大于10，单位为mW/cm2，然而漏能与肉眼两者距离较短，大约在[10，30]，单位cm，距离较短引发人体视觉系统的损伤问题，比如是视网膜产生点状出血现象[2]。
产生视觉系统（眼角膜、视网膜等）损伤的主要射频波为毫米波。基于毫米波的实际波长较短，穿透扬程较短，引起人体视觉系统发生损伤的毫米波强度，普遍高于10，单位mW/cm2。在实验室开展体外视网膜色素表层细胞的具体研究中发现：在毫米波强度在10mW/cm2时，视觉系统中细胞形态、活力体征等数据尚未发生较为明显的变化，仅发生细胞内产生空泡;当毫米波强度数值调整至20、30时，单位与10一致，细胞胞质发生较多变化，比如回缩、间隙增大等，并伴随染色质发生凝集，细胞活力体征明显下降。由此发现，人体视觉系统的细胞增殖能力，与毫米波强度、肉眼接触强度、剂量数值等存在关联关系。
功率密度36.04GHz，强度值为64mW/cm2，以此环境辐照动物视网膜，选择的动物为兔子。在实验中发现：6小时的辐照引起的视觉系统细胞损伤，相比于1、3小时，前者损伤较为明显;如若辐照每天1小时，持续6天，产生的视网膜损伤具有不可逆性质。个别医学研究人员，将实验条件设定为：微波强度为30mW/cm2，功率密度2450GHz，辐照时间为1小时，实验发现视网膜内部的神经细胞发生死亡现象。
4 射频造成眼损伤的原理
当前，大部分学者认为：射频对人体视觉系统产生的损伤问题，究其原因在于热效应。经大量实验发现，微波极易被吸收的组织，具有的特征为：含水量较高、循环能力较为薄弱，具有此两种特征的组织为视觉系统。然而，一部分学者认为：视觉系统在微波热作用的环境中，认为微波照射在低强度时，对分子、细胞等产生的属于非热效应，此类视觉损伤属于氧自由基问题。较多人发现在微波功率为2450MHz时，其照射引起的超氧化物歧化酶（SOD）含量明显下降、红细胞膜丙二醛（MDA）含量明显上升，然而，引发此类现象的强度阈值具有不一致的问题[3]。
有学者认为在辐照微波强度为10mW/cm2，辐照时间为1小时，即可引起SOD数值的下降、MDA数值的上升现象。由此说明：微波强度在2450MHz时，引起人体视觉系统内部神经细胞，发生脂质过氧化损伤现象，引发视觉系统中细胞凋亡事件，实际发生的损伤程度与微波辐射强度两者成正比关系。微波辐射产生的影响为：扰乱细胞内部自有的抗氧化系统，诱发细胞发生脂质过氧化反应，使细胞内生成大量数量的自由基，导致细胞内部氧化能力与抗氧化机能两者发生失衡问题，造成细胞凋亡事件。
另外，视觉系统产生的线粒体损伤，有学者认为是毫米波在辐射动物（兔）视觉系统时，引起的眼角膜发生损伤的病理成因。基于线粒体组织较为敏感，在毫米波以一定能量作用线粒体组织时，造成分子水平表面产生了氢链配位现象，以至于呼吸链内部发生隧道效应，引起电子传递现象，削弱了氧化磷酸化的形成，对三羧酸循环产生了一定干扰作用，造成ATP合成频数减少，造成细胞内Na-K离子泵难以正常运行，渗透压发生质变，引起线粒体发生肿胀现象，直至空化。在强度值达到一定数值时，线粒体组织产生的变化为不可逆，甚至造成不可修复的机理损伤，并在溶酶体作用中，造成线粒体消化与分解。
5 结论
（1）当前，在开展射频辐射的影响效应期间，取得了初步成效。然而，射频辐射产生的生物学效应，存在较多诱发因素，比如辐照参数、环境客观条件、导电率等，诱发因素的数值在改变时，引起实验结果的变化。在辐照计量的选择中，实验基本采用的功率密度，参考SAR。功率密度指单位区域内产生的照射功率，尚未表示生物体实际具有的能量吸收状况，SAR作为能量吸收，与功能密度两者之间不可换算。
（2）大多数人的观念在于：形成白内障视觉疾病时，产生的一次暴露于微波作用中，其阈值为290mW/cm2。然而，在动物实验中发现：功率密度至少在100，单位为mW/cm2，可造成微波辐照事件引起的白内障病变，此观点获得较高的公认度。由此发现：射频辐射对动物晶狀体产生损伤作用时，其发生的照射功率密度阈值取值范围为[0.5，10]，单位为mW/cm2;引起动物眼角膜、视网膜等视觉系统部位的损伤，照射功率产生的密度阈值取值范围在[10，25]，单位为mW/cm2;微波相关从业人员，长期将肉眼暴露在射频辐射环境，引起的视觉系统损伤时，其功率密度阈值较小，可能性范围在[5，40]，单位为uW/cm2。
（3）在眼科医学、分子生物学等相关行业的持续发展进程中，期许为此研究带来全新的科研技术与研究视角，以期详细阐述生物效应产生的机理过程。
（4）目前很多人都没有清楚认识到射频对视觉系统产生的影响，特别不清楚低强度射频对身体产生的作用，更不能够提供令人满意的暴露限值。相信未来分子生物学和眼科学的发展势必会引发观念上的更新，最终才能够更好地阐明生物效应和机制。
参考文献：
[1]李海，李翔，胡建荣.核电站松动部件监测系统射频电磁场辐射抗扰度试验研究[J].电子技术，2018，47（12）：21-23.
[2]丁琦.电能表射频电磁场辐射抗扰度试验自动检测系统[D].中国计量大学，2018.
[3]蓝茂英，蔡林波.调幅射频电磁场人体辐照实验系统的设计与实现[J].现代电子技术，2018，41（06）：104-108.
