Stanowiska pracy
ŁĄCZNOŚĆ MOBILNA A ZAGROŻENIA POLAMI E-M

 

CZY TELEFONY KOMÓRKOWE ZAKŁÓCAJĄ PRACĘ KARDIOIMPLANTÓW ?

 

Autorzy: prof. dr hab. inż. Andrzej Krawczyk, Centralny Instytut Ochrony Pracy - Państwowy Instytut Badawczy, dr  inż. Anna Pławiak-Mowna, Uniwersytet Zielonogórski, dr med. Edward Koźluk, Centralny Szpital Kliniczny Akademii Medycznej w Warszawie. Źródło: „Bezpieczeństwo Pracy - Nauka i Praktyka”, 12/2006, s. 16-19

 

Artykuł prezentuje problematykę badań stymulatorów serca eksponowanych na sztucznie generowane pole elektromagnetyczne przez systemy telefonii komórkowej. Autorzy koncentrują się na analizie wpływu terminali doręcznych (badania literaturowe) oraz anten bazowych (badania własne). Opisano dokładnie procedurę badawczą in vivo związaną z analizą wpływu anteny bazowej. Przedstawiono wyniki badań oraz wskazówki dotyczące bezpiecznego stosowania kardioimplantów.

 

Wstęp

 

Problemy związane z oddziaływaniem pola elektromagnetycznego na środowisko biolo­giczne są od kilkudziesięciu lat przedmiotem badań uczonych różnych specjalności w kraju i na świecie. Oprócz bezpośredniego wpływu pola elektromagnetycznego na organizm człowieka mamy też do czynienia z wpływem pośrednim poprzez urządzenia elektromedyczne, implantowane w organizmie czło­wieka. Ten właśnie aspekt interferencji pola elektromagnetycznego i organizmów żywych jest przedmiotem tej publikacji. Najbardziej rozpowszechnionym implantem elektrome­dycznym jest kardiostymulator (bardziej znany jako rozrusznik serca).

Szacuje się, że w Polsce żyje ponad 300 tys. osób z implantowanymi stymulatorami serca. W roku 1969 żyło na świecie ponad 2000 takich osób, z tego w Polsce około 250. W roku 2000 wykonano w Polsce 10 500 zabiegów implantacji stymulatora oraz 2000 zabiegów jego wymiany. Oznacza to osiągnięcie wskaźnika 269 pierwszych implantacji na 1 milion mieszkańców (dla porównania w Belgii wskaźnik ten wynosi blisko 700, średnia wszystkich krajów Unii Europejskiej wynosi ponad 400).

Implantem mniej rozpowszechnionym, szczególnie w Polsce, jest kardiowerter-defibrylator (implanted cardioverter defibrillator - ICD) - wynaleziony w 1980 roku przez Mieczysława Mirowskiego, lekarza polskiego pochodzenia.

Szacuje się, że w roku 2003 w Polsce wszczepiono łącznie niewiele ponad tysiąc takich urządzeń. Pierwszy zabieg wszczepienia tego implantu w kraju przeprowadzono 20 lat temu w I Klinice Kardiologii Śląskiej Akademii Medycznej w Katowicach. Zaobserwować można tendencję wzrostową implantacji kardiowerterów defibrylatorów. Pierwszy kardiowerter defibrylator w I Klinice Kardiologii i Kardiochirurgii Akademii Medycznej w War­szawie został wszczepiony w 2002 roku. W tej chwili wszczepia się w tej klinice ok. 30 ICD rocznie. Praktyka kardiologiczna w krajach „starej" Unii Europejskiej i Stanach Zjednoczo­nych jest diametralnie różna: wszczepia się ICD wraz ze stymulatorem serca lub wszczepia się jedno urządzenie, mające funkcję stymulatora kardiowertera i defibrylatora, i to staje się normalnym postępowaniem. Stąd, wszelkie wnioski z badań kardiostymulatorów można przenieść mutatis mutandis na ICD.

Istnieje ogromne społeczne zapotrzebowanie na podjęcie problemu oddziaływania pola elektromagnetycznego, którego źródłem są anteny stacji bazowych i terminali prze­nośnych telefonii komórkowej na implanty elektromedyczne. Znajduje to odzwierciedlenie w szerokim komentowaniu problemu na łamach czasopism popularnonaukowych, broszur informacyjnych i portali internetowych przeznaczonych dla pacjentów szpitali i ośrodków implantacji kardiostymulatorów, a także na różnego rodzaju tematycznych listach dyskusyjnych oraz konferencjach poświęconych tej problematyce [1, 2, 3].

Ostatnie lata, kiedy szczególnie lawinowo rozwija się telefonia komórkowa i inne techniki telekomunikacyjne, obfitują w rozliczne programy badawcze, poświęcone badaniu zagrożeń dla środowiska biologicznego, spowodowanych wszechobecnością sztucznie wytworzonych pól elektromagnetycznych. Badania podejmowane w klinikach i laboratoriach na świecie skupiły się na efekcie epidemiologicznym odnośnie do samych terminali przenośnych, nazywanych potocznie telefonami komórkowymi. O ile problem interferencji elektromagnetycznych w obszarze implantowanego stymulatora serca, gdzie źródłem zakłóceń jest antena telefonu komórkowego został przez naukowców na świecie zauważony i przebadany, to znacznie mniej uwagi poświęcono problemowi ewentualnych zakłóceń od anten stacji bazowych.

W artykule przedstawiono krótki opis możliwych zakłóceń pracy stymulatora w wyniku działania pola elektromagnetycznego (PEM), wnioski z badań - krajowych i zagranicznych dotyczących oddziaływania telefonu komórkowego na kardiostymulator, a także opis badań z udziałem pacjentów posiadających wszczepiony kardiostymulator, eksponowanych na pole elektromagnetyczne generowane przez antenę stacji bazowej. Eksperymenty przeprowadzone zostały z udziałem inżynierów, lekarzy kardiologów i elektrofizjologów w Centralnym Szpitalu Klinicznym Akademii Medycznej przy ul. Banacha w Warszawie.

 

Unormowania prawne

 

Norma europejska, dotycząca ochrony sprzętu elektromedycznego pochodzi z 1993 roku, a jej drugie wydanie opracowane zostało w 2001 roku (IEC Nr 60601-1-2). Podane tam warunki odporności sprzętu elektromedycznego w polu elektromagnetycznym są następujące: urządzenia ratujące czy podtrzymujące życie ludzkie mają być odporne na działanie pola elektromagnetycznego, którego składowa elektryczna nie przekracza 10 V/m w zakresie częstotliwości 80 MHz - 2,5 MHz. Dla grupy urządzeń, których działanie nie jest bezpośrednio związane z utrzymaniem życia wartość ta wynosi 3 V/m.

Biorąc zatem pod uwagę, że polskie przepisy zawarte w rozporządzeniu ministra środowiska z dnia 30 października 2003 r. w sprawie dopuszczalnych poziomów pól elektromagnetycznych w środowisku oraz sposobów sprawdzania dotrzymania tych poziomów (Dz.U. nr 192, poz. 1883) ustalają limit natężenia składowej elektrycznej dla tego zakresu częstotliwości na 7 V/m, użyt­kownicy kardiostymulatorów, których życie zależy od działania stymulatora, powinni być w miarę spokojni - z jednej strony zabezpiecza ich norma wytwórcy, a z drugiej norma środowiskowa. Tak jednak nie jest, bowiem norma środowiskowa nie jest w każdym przypadku kontrolowana i mogą pojawić się nie rejestrowane przekroczenia wartości gwarantowanej przez producenta. Stąd istnieje konieczność prowadzenia badañ oddziaływania pola elektromagnetycznego na kardiostymulatory w warunkach rzeczywistych.

 

Rodzaje badań pracy kardiostymulatora w polu elektromagnetycznym

Układ stymulujący składa się ze stymulatora serca, elektrody (lub elektrod), tkanek pacjenta, a w określonych okolicznościach z programatora [4, 5].

Komunikacja układu stymulującego z otoczeniem - jego programowanie oraz odczyt parametrów - odbywa się z wykorzystaniem programatora i pola elektromagnetycznego, którego źródłem jest głowica dołączona do urządzenia. Zdjęcie przekroju człowieka z wszczepionym kardiostymulatorem przed­stawiono na rysunku 1.

 

Rys. 1. Człowiek z kardiostymulatorem

 

Rodzaje badań interakcji układu „źródło pola elektromagnetycznego - stymulator serca"


Badania oddziaływania źródeł pola elektromagnetycznego na prawidłową pracę układów stymulujących pracę serca przeprowadza się na trzy sposoby:

-    in vitro (stymulator umieszczony poza organizmem)

-    in vivo (w organizmie - badania z udziałem pacjentów)

-    w fantomie.

Badania przeprowadzane w ośrodkach naukowych, szpitalach uniwersyteckich bądź też innych placówkach zajmujących się badaniem wpływu źródeł pola elektromagnetycznego na pracę stymulatora serca przeprowadzane są w rozmaitych warunkach z wykorzystaniem różnych technik badawczych.

Badania stymulatora w trybie in vitro umożliwiają jednoczesne posiadanie informacji o działaniu stymulatora oraz pomiar pola elektromagnetycznego zakłócającego pracę stymulatora. Ten rodzaj badań może pojawić się jedynie w badaniach wytrzymałościowych, np. badanie stymulatora do utraty jego dzia­łania. Tego rodzaju badania przeprowadza się w komorach bezechowych.

Badania w trybie in vivo (z udziałem pacjentów) polegają na obserwowaniu wpływu źródła pola na pracę układu stymulującego pracę serca. Wszelkie ewentualne zaburzenia pracy urządzenia obserwowane są na elektrokardiogramie. W tym przypadku posiadamy informację o stanie kardiostymulatora w rzeczywistych warunkach stymulacji serca, nie posiadamy natomiast żadnych informacji o rzeczywistej intensywności pola elektroma­gnetycznego, czyli czynnika zakłócającego (?) pracę kardiostymulatora.

W badaniach z wykorzystaniem fantomu umieszcza się stymulator serca w roztworze imitującym warunki panujące w rzeczywistym, docelowym środowisku urządzenia (np. solance o odpowiednio dobranym składzie chemicznym). W tym badaniu, podobnie jak w badaniu in vitro, mamy informację na temat czynnika zewnętrznego (pola elektromagnetycznego), ale stan kardiostymulatora możemy ocenić wyłącznie na podstawie jakości generowanych impulsów.

 

Przegląd wyników badań w literaturze medycznej oraz w raportach z badań naukowych na świecie

 

Podstawowym źródłem informacji o wynikach badań prowadzonych w ośrodkach na świecie są różnorodne bazy danych z dziedziny medycyny i nauk pokrewnych - w tej pracy badawczej posłużono się bazą biblio­graficzną w Narodowej Bibliotece Medycznej w Stanach Zjednoczonych (The National Library of Medicine) oraz bazami bibliograficznymi w Centrum EMC Uniwersytetu Oklahoma, Światowej Organizacji Zdrowia (WHO), oraz wielce wpływowej amerykańskiej agencji rzą­dowej ds. żywności i lekarstw (Food and Drug Administration).

Zaburzenia funkcji stymulatora mogą ob­jawiać się zahamowaniem stymulacji: czasową stymulacją asynchroniczną, czy częstoskur­czem komorowym bądź przedsionkowym. Przykładowe przebiegi tych zaburzeń przed­stawiono na rys. 2.

 

Rys. 2. Elektrokardiogram ze wskazanymi zaburzeniami pracy stymulatora serca, odpowiednio od góry: asynchroniczna praca, tzw. częstoskurcz stymulatorowy i zahamowanie pracy urządzenia. Pionowe linie oznaczają: ciągła - początek interferencji elektromagnetycznych, przerywana - jej koniec [3]

 

Wprowadzane w licznych badaniach poję­cie „odległość bezpieczna" oznacza minimalną dopuszczalną odległość pomiędzy anteną systemu telefonii komórkowej (telefonu ko­mórkowego lub stacji bazowej) a kardio­stymulatorem, powyżej której nie powinno wydarzyć się zakłócenie jego pracy. Wnioski sformułowane w dostępnych raportach z badań są bardzo zróżnicowane. Od stwierdzeń o braku wystąpienia jakichkolwiek zaburzeñ działania układów stymulujących pracę serca, do bardziej radykalnych wniosków, w których z różnych rodzajów sieci telefonii komórkowej (450 MHz, 900 MHz i 1,8 GHz) i przy mocy telefonów rzędu 2W. Wyniki niektórych badan przedstawiono w tabelach 1. i 2.

 

Tabela 1. Wyniki badań przeprowadzonych metodą in vivo interferencji elektromagnetycznych w układzie: telefon komórkowy - stymulator serca (dane bibliograficzne w [3]).

 

Tabela 2. Wyniki badań przeprowadzonych metodą in vitro w fantomie interferencji elektromagnetycznych w układzie: antena telefonu komórkowego - stymulator serca (dane bibliograficzne w [3]).

 

Niektóre z przedstawionych badan, oprócz „odległości krytycznej", podają różnego rodzaju zalecenia z obszaru „roztropnego unikania", jak np. nienoszenie telefonu komórkowego w bezpośredniej bliskości implantu, przeprowadzanie rozmów telefonicznych z komórki trzymanej przy uchu przeciwległym do strony ciała z wszczepionym urządzeniem. Takie informacje zawierają też broszury informacyjne do-tyczące stymulatorów serca, instrukcje obsługi telefonów komórkowych, portale internetowe ośrodków implantujących stymulatory. W Polsce zalecenia takie zostały opracowane przez Polskie Towarzystwo Kardiologiczne [6].

 

Badania własne zaburzeń pracy kardiostymulatorów eksponowanych na pole elektromagnetyczne generowane przez antenę stacji bazowej

 

Badania prowadzone z udziałem pacjentów były prowadzone za zgodą Komisji Etycznej, działającej w Instytucie Kardiologii w Warszawie. Komisja ta narzuciła następujące procedury ochronne:

•     ocena wpływu stacji bazowej odbywać się będzie po wcześniejszej kontroli układu stymulującego, przy czym dostępny będzie programator

•     w przypadku pacjentów z organiczną chorobą serca lub współwystępującymi zaburzeniami rytmu dostępny defibrylator, u innych pacjentów - obecność defibrylatora zależy od decyzji lekarza zabezpieczającego pacjenta

•     w przypadku stwierdzenia zaburzeń pracy stymulatora - zakończenie danej fazy badania.

 

Opis stanowiska badawczego do prowadzenia eksperymentów z udziałem pacjentów

 

W celu przygotowania stanowiska badawczego dokonano pomiarów kontrolnych natężenia pola w docelowym miejscu badań - korytarz pod budynkiem „A" Szpitala Klinicznego przy ul. Banacha w Warszawie. Na ich podstawie dobrano typ anteny emitującej pole elektromagnetyczne oraz parametry emisyjne (mocy) i miejsca zamontowania anteny.

Wybrano antenę Allgon 7330.04, która w korytarzu szpitala emitowała pole elektro-magnetyczne o największej jednorodności (maksymalna niejednorodność pola nie przekraczała 20%) [7]. Przyjęto, że do anteny będzie doprowadzona moc 80 W, co stanowi dwukrotność największej mocy doprowadzanej w warunkach rzeczywistej eksploatacji do jednej anteny jednego sektora stacji bazowej GSM.

Miejsce pomiarów oznakowano w miejscach występowania natężenia pola o wartościach 7 V/m (polska norma środowiskowa), 20 V/m, 30 V/m, 40 V/m (norma środowiskowa rekomendowana w dokumencie UE), 100 V/m. Założono, że linii oznaczonej 100V/m nie wolno będzie przekraczać pacjentom. Zestaw badawczy przedstawiono na fot. 1.

 

Fot. 1. Elementy stanowiska badawczego

 

Z przestrzeni pomiarowej usunięte zostały wszelkie przeszkody, mogące zakłócić przebieg pomiaru, jak np. wózki akumulatorowe czy osoby postronne.

W skład zestawu badawczego wchodził również aparat do badania funkcji serca metodą Holtera. Urządzenie to zgodnie z założeniami procedury badawczej zakładano przed kontrolą stymulatora. Aparat Holtera umożliwia 24-godzinną rejestrację czynności elektrycznej serca przez zapis uproszczonego elektrokardiogramu [8]. Analiza wykresów EKG pozwoliła na wykrycie nieprawidłowości pracy implantu. Aby wykazać przypadki interferencji elektromagnetycznych w kardiostymulatorze dla pola generowanego przez antenę stacji bazowej, należało powiązać wystąpienie ewentualnych zaburzeń z polem elektromagnetycznym, na które eksponowano badane osoby. W celu zapewnienia bezpieczeństwa osób badanych, zgodnie z wymogami Komisji Etycznej, użyto w badaniach defibrylatora i pulsoksymetru.

 

Do badania wybrano w sposób losowy grupę 25 pacjentów - 15 mężczyzn i 10 kobiet. Średnia wieku 67,2 l. Do badań nie zakwalifiko­wano pacjentów uzależnionych od stymulacji serca.

W badanej grupie znaleźli się pacjenci, którym wszczepiono implanty:

  • przed 1990 r. - 1 osoba
  • 1990 - 2000 r. - 12 osób
  • 2001 - 2003 r. - 9 osób
  • w 2004 r.       - 4 osoby.

Przebadano 18 rodzajów stymulatorów, zarówno w aspekcie technicznym (producent), jak i rodzaju stymulacji oraz rodzaju elektrod.

Przetestowane implanty wyposażone były w elektrody: 10 elektrod przedsionkowych dwubiegunowych i 3 jednobiegunowe. W przy­padku elektrod komorowych przetestowano 13 elektrod dwu- i 8 jednobiegunowych.

 

Przebieg i wyniki badań

 

Zastosowano następujące procedury badawcze:

  • kwalifikacja pacjenta do badania
  • standardowa kontrola układu stymulu­jącego
  • założenie aparatu Holtera do monitoro­wania impulsowania stymulatora
  • ocena wpływu pracującej z maksymalną mocą stacji bazowej na układ stymulujący serce - stopniowe zbliżanie się pacjenta do stacji bazowej
  • w przypadku wystąpienia zaburzeń pracy stymulatora (ocena kliniczna) - ocena odległo­ści, przy której do nich doszło; ocena zapisu holterowskiego pod kątem rodzaju zaburzeń pracy stymulatora.

 

Po podpisaniu przez pacjenta zgody na udział w eksperymencie, przeprowadzano pełną kontrolę stymulatora. Po zakwalifiko­waniu pacjenta do badań, podłączano go do 12-kanałowego rejestratora holterowskiego oraz do pulsoksymetru połączonego z prze­nośnym defibrylatorem. Następnie pacjent powoli przemieszczał się po określonej trasie w stronę anteny stacji bazowej przy asekuracji lekarza (fot. 2.).

 

Fot. 2. Pole badawcze - korytarz pod budynkiem „A" Szpitala Klinicznego Akademii Medycznej  przy ul. Banacha w Warszawie

 

Zgodnie z ustaleniami, na czas wyko­nywania badañ w korytarzu szpitalnym wstrzymywano ruch. Pulsoksymetr i rejestrator holterowski umożliwiały monitorowanie pracy stymulatora podczas badania. Czynność im­pulsowania stymulatora rejestrowana była 24 godziny od momentu kontroli urządzenia. Odnotowywano czas przekroczenia oznako­wanych miejsc, w których oznaczono poziomy pola elektromagnetycznego (fot.3.).

 

Fot. 3. Rejestracja miejsca i czasu podczas trwania eksperymentu.

 

Każda próba przemieszczania się pacjenta z lekarzem w kierunku anteny stacji bazowej kończyła się w miejscu oznaczonym 100 V/ m. Dla każdego z przebadanych pacjentów przeprowadzono dwie próby, w jednej z prób stacja bazowa była wyłączona (próba pasywna), a w drugiej stacja bazowa była włączona (próba aktywna). Kolejność prób była losowa i podwójnie ślepa - zarówno pacjent jak i lekarz nie byli powiadamiani o stanie anteny. Według założeń zakoñczenie eksperymentu z udziałem danego pacjenta miało miejsce po przeprowadzeniu dwóch prób lub w przypadku stwierdzenia zaburzeñ pracy stymulatora.

Wyznacznikiem poprawności impulsowania implantu był przebieg elektrokardiogramu reje­strowany aparatem Holtera. Czas zapisu eKg to 24 godziny od momentu kontroli stymulatora, czyli bezpośrednio przed testami metodą in vivo z wykorzystaniem anteny stacji bazowej Po analizie przebiegu zapisanych elektro- kardiogramów, ze szczególnym uwzględnie­niem przedziału czasowego, w którym pacjent ze stymulatorem poddawany był ekspozycji na pole elektromagnetyczne - nie zanoto­wano żadnych nieprawidłowości w zapisie holterowskim.

 

Podsumowanie

 

Przedstawiony przegląd literatury oraz wyniki badań własnych wskazują na znikomy wpływ pola elektromagnetycznego, pochodzą­cego od anteny aparatu komórkowego, który może zostać wyeliminowany przez zachowanie elementarnych zasad ostrożności, przede wszystkim zachowanie bezpiecznej odległości aparatu komórkowego od stymulatora - naj­bardziej ostrożne badania podają odległość 20 cm, a większość badaczy mówi o odległości 10 cm jako bezpiecznej,

W wyniku badań z udziałem pacjentów z wszczepionymi stymulatorami prowadzo­nych w warunkach, w których pole elektro­magnetyczne osiągało największe wartości, w zasadzie niespotykane w realnym kontakcie „nosiciela" stymulatora z polem elektroma­gnetycznym generowanym przez anteny stacji bazowych, nie stwierdzono zagrożenia ze strony pola elektromagnetycznego, ge­nerowanego przez antenę bazową.

 

 

PIŚMIENNICTWO

 

  1. Dla dociekliwych. Rozruszniki serca a promienio­wanie. „Twoja Komórka" 16/1999
  2. SMS - Spytało mnie społeczeństwo: Czy w obecności ludzi z rozrusznikiem serca należy wyłączać telefon? „Twoja Komórka" 59/2002
  3. Krawczyk A., Pławiak-Mowna A. Kardiostymulatory w polu elektromagnetycznym od telefonów komórko­wych. „Przegląd Elektrotechniczny" 8/2002
  4. Kaczmarewicz S. Elementarne podstawy stymulacji serca. „Kardiologia Polska" 51/2000
  5. Kargul W. Elektrostymulacja serca - aktualny stan wiedzy. Medipress „Kardiologia" Vol. 7, 4/2000
  6. Serwis internetowy Polskiego Towarzystwa Kardiologicznego, http://www.ptkardio.pl
  7. Portal internetowy producenta anten Kathrein: http://www.kathrein.de, przedstawicielstwo w Polsce http://www.katpol.pl
  8. Walczak F., Kępski R., Koźluk E., Baranowski R. Czego oczekuję od 24-godzinnego EKG u pacjenta z wszczepionym stymulatorem serca?- Folia Cardiol. tom 8 supl. A, A5 - A10. 2001