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1、中国科学技术大学电磁课小论文论文题目：浅谈电磁辐射对健康的影响及电磁学在医学中的作用2010年6月8日摘要：我们所生活的环境中存在着大量的电磁辐射，它们对人身体的健康存在着极大的危害，而近些年人们在生活中也极力规避这种危害并使现状得到了一些改善。在电磁辐射危害人类健康的同时，人们也将电磁学知识运用到医学治疗中并取得了很多了不起的成果。而这个领域也还在不断发展阶段，尚有很多事情等待我们去做关键词: 电磁辐射，核磁共振，生物磁学，应用前景引言：现代人对电磁辐射常常会谈虎色变，那么电磁辐射究竟对人体有怎样的危害？人们又应当如何规避？电磁对人体除了危害是否也能起到好的作用？电磁学是如何应用到现代医学中
2、并将有怎样的发展前景呢？本文将就这些问题进行些粗浅的讨论。（一）电磁辐射（electromagnetism radiation）又称电子烟雾，是由空间共同移送的电能量和磁能量所组成，而该能量是由电荷移动所产生。近年来国内外对电磁辐射对造成人体不良影响的报道和文章一直未曾中断，那么电磁辐射对人体究竟有怎样的危害呢？据调查研究显示，电磁辐射的危害主要表现为下面六个方面： 危害之一： 它极可能是造成儿童患白血病的原因之一。医学研究证明，长期处于高电磁辐射的环境中，会使血液、淋巴液和细胞原生质发生改变。意大利专家研究后认为，该国每年有 400 多儿童患白血病，其主要原因是距离高压线太近，因而受到了严重
3、的电磁污染。 危害之二： 能够诱发癌症并加速人体的癌细胞增殖。电磁辐射污染会影响人类的循环系统、免疫、生殖和代谢功能，严重的还会诱发癌症，并会加速人体的癌细胞增殖。瑞士的研究资料指出，周围有高压线经过的住户居民，患乳腺癌的概率比常人高 7.4 倍。 美国得克萨斯州癌症医学基金会针对一些遭受电磁辐射损伤的病人所做的抽样化验结果表明，在高压线附近工作的工人，其癌细胞生长速度比一般人要快 24 倍。 危害之三： 影响人类的生殖系统，主要表现为男子精子质量降低，孕妇发生自然流产和胎儿畸形等。 危害之四： 可导致儿童智力残缺。据最新调查显示，我国每年出生的 2000 万儿童中，有 35 万为缺陷儿，其中
4、 25 万为智力残缺，有专家认为电磁辐射也是影响因素之一。世界卫生组织认为，计算机、电视机、移动电话的电磁辐射对胎儿有不良影响。 危害之五 ：影响人们的心血管系统，表现为心悸，失眠，部分女性经期紊乱，心动过缓，心搏血量减少，窦性心率不齐，白细胞减少，免疫功能下降等。如果装有心脏起搏器的病人处于高压电磁辐射的环境中，会影响心脏起搏器的正常的使用。 危害之六 ：对人们的视觉系统有不良影响。由于眼睛属于人体对电磁辐射的敏感器官，过高的电磁辐射污染会引起视力下降，白内障等。高剂量的电磁辐射还会影响及破坏人体原有的生物电流和生物磁场，使人体内原有的电磁场发生异常。值得注意的是，不同的人或同一个人在不同年
5、龄阶段对电磁辐射的承受能力是不一样的，老人、儿童、孕妇属于对电磁辐射的敏感人群。显然电磁辐射对人体的危害是极其明显的，那么我们又要如何尽量避免受到这种危害呢？首先要声明的是在现代社会电磁辐射是无处不在不可避免的，然而如果电磁辐射被控制在一定范围内对人体的影响是极小的，但一旦达到一定程度形成电磁污染就会对人体造成巨大危害。对于防范电磁辐射从原理上主要有两种方法，即减少电磁辐射和远离电磁辐射。具体应用到生活中主要是远离辐射源，在开关带电设备时尽量远离，减少接触时间，敏感人群尽量远离，多吃富含维生素A, 维生素C，蛋白质的食物以增强机体对电磁辐射抵抗力等。（二）在电磁辐射危害到人体健康的同时人们也将
6、电磁应用到医学中为人体健康服务，并且取得了很多成果。核磁共振技术核磁共振技术早期仅限于原子核的磁矩、电四极矩和自旋的测量，随后则被广泛地用于确定分子结构，用于对生物在组织与活体组织的分析、病理分析、医疗诊断、产品无损检测等诸多方面。我们在生活中都曾接触过接触过CT。其实它的全名叫核磁共振CT，从这些字眼上便可理解其与物理的关系之慎密。核磁共振成像（NMR成像）被广泛地用于医疗诊断上，其中最常用是平面成象，即获取样品平面（断面）上的分布信息，称作核磁共振计算机断层成象，也就是常说的核磁共振CT(computed topography)。就人体而言，体内的大部分(75%)物质都是水，且不同组织中水
7、的含量也不同。用核磁共振CT手段可测定生物组织中含水量分布的图像，这实际上就是质子密度分布的图像。当体内遭受某种疾病时，其含水量分布就会发生变化，利用氢核的核磁共振就能诊断出来。图9所示的人体成像装置核磁共振成像系统由磁体系统、谱仪系统、计算机系统和图象显示系统组成。磁体系统由主磁体、梯度线圈、垫补线圈和与主磁场正交的射频线圈组成，是核磁共振发生和产生信号的主体部分。谱仪系统是产生磁共振现象并采用磁共振信号的装置，主要由梯度场发生器和控制系统、MR信号接收和控制等部分组成。计算机图象重建系统要求配备大容量计算机和高分辨的模数转换器（analog/difital converter, A/D），
8、以完成数据采集、累加、傅里叶转换、数据处理和图象显示。核磁共振技术是一种无侵袭的检查方法，对患者没有射线影响，它的优点是不需要移动患者就能获得无重叠的、不失真的、任何解剖方向的断层图像。打破了以往医学影像诊断的惯例，克服了以解剖学为基础的局限性，可以在分子结构的水平上进行诊断。所以，它不仅能描述物质的物理特性，还能观察活体组织的生物化学和生物状态。利用核磁共振图像，可以早期并全面地显示心肌运动障碍的范围和位置；还能明确地划分出血栓形成的范围及显示人体组织中含水含脂肪的部分；还能进行早期肿瘤识别，把正常的组织结构、良性肿瘤结构与恶性肿瘤结构区分开。生物磁学近年来一门新的交叉学科生物磁学已经逐渐形
9、成。生物磁学（biomagnetism）是研究生物磁性和生物磁场的生物物理学分支。通过生物磁学研究，可以获得有关生物大分子、细胞、组织和器官结构与功能关系的信息，了解生命活动中物质输运、能量转换和信息传递过程中生物磁性的表现和作用。生物磁学研究与物理学、生物学、心理学和生理学、医学等有密切关系，并在工农业生产、医学诊断和治疗、环境保护、生物工程等方面有广阔应用前景。生物磁学:生物磁场在医学中，具有顺磁性的许多蛋白质和酶在生命活动中有重要功能，例如含铁的血红蛋白（参与氧输运）、氧化还原素（参与光合作用）、琥珀酸脱氢酶（参与碳水化合物氧化），含钴的核糖核苷酸氧化酶（参与DNA合成）、谷氨酸变位酶（
10、参与氨基酸代谢），含铜的血清蛋白（负责铁的利用）等。测量生物物质的磁化率，可以了解其结构与功能关系的一些信息，如测量顺磁性的脱氧血红蛋白和脱氧肌红蛋白的磁化率与温度的关系，可确定其中Fe3+的能级分裂参数。对人喉正常组织和肿瘤组织的磁化率测量表明，两者有显著的差异。根据物质的固有磁矩与外磁场相互作用，在一定条件下发生强烈共振吸收而建立的磁共振技术，具有灵敏度高、选择性强、可以研究动态和瞬变过程等特点，是研究生物物质结构和功能关系的十分重要的技术。生物磁学离不开的就是生物磁场。生物磁场主要来源于生物体内的电活动和非正常生理状态的强磁性物质（如Fe3O4）。在生命活动如物质输运、能量转换和信息传递
11、过程中，会发生电荷的传递或离子的迁移。例如心脏搏动、骨骼肌运动、神经系统感知和调控过程中，这些组织的细胞膜对各种离子的通透性会发生瞬时变化，出现脉冲式的离子电流，导致细胞膜电位的改变，形成动作电位。动作电位的传播在生物组织中形成生物电流，同时伴生相应的生物磁场。此外，由于环境污染等原因，吸入人体的铁磁性物质的粉尘，会沉积于肺部或进入胃肠系统，经外加 磁场磁化后，可测到一定的剩余磁场。生物磁场随时间或空间位置变化的记录图称为生物磁图，生物磁图与生物电图比较有如下显著优点： 磁探测器不与人体直接接触，可避免电极与体表接触产生的干扰； 磁测量可得到人体恒定的和交变的磁场成分，而生物电只能得到交流成分
12、； 磁场探测器可在空间改变探测部位，能得到三维的磁场分布图，并能对源电流产生部位进行较准确定位。目前已可获得的磁图包括脑磁图，心磁图，肺磁图。磁性X射线造影剂由于原有X射线造影剂(钡餐)效果不够理想，人们研制了磁性X射线造影剂，现在已用于临床诊断。这是一种具有磁性的流动液体，对X射线具有较好吸收率，通过改变外部磁场，它几乎可到达身体内的任何待查部位，而且不会在体内凝固。电子显微镜电子显微镜在医学中应用广泛，可用来观察普通光学显微镜不能分辨的精细结构。如生物中的病毒、蛋白质分子结构等。电子显微镜根据电子束照射物体井成像的原理，利用电子束通过磁透镜(基于磁聚焦原理)进行聚焦，然后通过加速电压能产生
13、波长很短的电子波，其放大倍数是普通光学显微镜的几十倍甚至几十万倍。另一方面，在医学中利用电磁原理可改善人体内部的微循环，达到治病保健的作用，如血液循环机和各种磁疗仪等；根据人体与电磁波的相互作用，在医学上利用电磁能的热效应进行肿瘤的高温治疗和一般热疗。粒子加速器在医学中用来产生用于诊断或治疗的射线，也可用来生产注入人体内利于显像的放射性物质，它是利用带电粒子在磁场中的运动规律制成的。（三）电磁学应用到医学中的时间并不算长，尚有很多技术上并不完美或尚待开发。个人认为将来电磁学在医学中的应用将主要体现在两个领域诊断性仪器的开发和临床病症的治疗。由核磁共振技术和电子显微镜等仪器的特性可看出，电磁由于
14、其自身量子化，对人体损伤小，精确等特点而极适于被开放成为检测性技术，而现在这种技术在医学中并不完备，比如我们现在能获得的磁图极其有限，又比如对很多具有潜伏期的病症我们都缺乏对其进行早期检测的方法，这些问题在目前暂时还无法解决，但随着电磁学在医学领域的不断深入应用这些问题必有一天会被解决。目前另两个限制其发展和广泛性应用的问题就是价位和安全性，如何开发成本更小，对人体损害更小的技术也成为急需我们思考的问题。目前的理疗技术中已有电疗法和磁疗法，其中电疗法包括静电疗法、直流电疗法、低频电疗法、中频电疗法、高频电疗法、超高频电疗法、特高频电疗法、离子导入疗法、电离空气疗法、电水浴疗法、射频疗法等。磁疗
15、法包括静磁场疗法、脉动磁场疗法、低频磁场疗法、中频电磁场疗法、高频电磁场疗法等。另外还包括心脏起搏器，电磁法促进骨愈合等。这些疗法基本还都处在初级阶段，仅限于利用电磁刺激细胞或肌肉起到镇痛，促进新陈代谢等“理”和“养”的阶段而很难真正达到“医”和“疗”的水平，这些主要是由于技术水平所限而并非不可达到的。例如我们都知道兴奋在人体中是以电信号的形式通过反射弧传导的，通过Na+和K+的跨膜移动来完成的，一旦反射弧出现问题就会引发瘫痪等问题，那么是否可通过人工反射弧来代替呢？答案是肯定的，目前已有通过嫁接反射弧治愈疾病的先例，但受电磁，材料和免疫学水平所限目前还无法还无法人工合成反射弧替代物。（四）所以总体上来说电磁对于人体有利有弊，但只要利用得当绝对是利大于弊，如何更好的将电磁应用到医学中为人类健康服务将成为一段时间内需要我们思考和解决的问题。参考文献：本文应用到的信息主要来自网络所以无法详细列出参考文献还望老师见谅 2010年6月8日完稿