Elektromagnetisk strålning

Transkript

1 Elektromagnetisk strålning Seminarieuppgift Miljömedicin/ Epidemiologi Basgrupp 10 Inledning I dagens samhälle utsätts vi i allt högre grad för olika typer av elektromagnetisk strålning. Användningsområdet för elektromagnetisk strålning har vidgats och idag är det av stor betydelse inom många områden i bl.a. sjukvård och kommunikation. Samtidigt kommer fler och fler larmrapporter om strålningens skadliga effekter på kroppen, framförallt när det gäller mobiltelefoner. Trots detta ökar mobiltelefonanvändandet och mobiltelefoner blir en allt viktigare del i samhället. I denna uppgift kommer elektromagnetisk strålning först att beröras i allmänhet, sedan specificeras ämnet till just mobiltelefoners strålning. Uppgiften avslutas sedan med ett förslag på en möjlig undersökning inom ämnet samt diskussion kring studiens utformning. Elektromagnetisk strålning Bakgrund Elektromagnetisk strålning (EMS) definieras som en vågrörelse med både en elektrisk och en magnetisk komponent. En oscillation sker vinkelrätt mot vågens båda komponenter samt mot rörelseriktningen. Inom spektrat av elektromagnetisk strålning ryms en mängd olika strålningstyper. De skiljer sig främst åt genom olika våglängder men även andra egenskaper spelar in i viss mån definierat av det kvantmekanistiska begreppet våg-partikeldualitet, vilket i korthet innebär att strålningen kan uppträda som partiklar eller som vågrörelser men egentligen är både och. De mest lågfrekventa vågrörelserna i spektrat är radiovågor, där kan vågorna vara upp till flera kilometer, även om de oftast är betydligt kortare. Den lagliga definitionen på radiovågor är alla elektromagnetiska vågor mellan 9 khz och till 3000 GHz (SFS 2003:389). Den mest högfrekventa typen av EMS är gammastrålning med frekvenser upp mot 300 EHz och våglängder så små som 1 pikometer. Emellan dessa två ytterligheter förekommer det vi kallar för synligt ljus ( THz), ultraviolett ljus (upp till 30 PHz) och röntgenstrålning (upp till 30 EHz). EMS har även energi och rörelsemängd när den interagerar med materia och dess hastighet varierar beroende på medium, i vakuum har den ljusets hastighet. I huvudsak påverkar EMS endast laddade partiklar eller andra elektromagnetiska fält, detta sker främst genom fenomenet interferens som innebär att liknande vågor med samma eller olika riktning antingen kan förstärka eller ta ut varandra. Om man placerar vissa typer av materia i ett elektromagnetiskt fält kommer det att absorbera energi från fältet och sänka dess energi. I denna materia sker då oftast en temperaturhöjning på grund av den absorberade energin. Detta utnyttjas i mikrovågsugnar där vattenmolekylerna i maten kommer i svängning av mikrovågorna och hettas upp. Vad gäller interaktion med materia kan man lite förenklat säga att långa vågor har mycket liten växelverkan med små föremål, långa radiovågor passerar rakt igenom människor utan att

2 orsaka några märkbara förändringar. Kortare vågor tenderar att tränga in ungefär lika långt som dess våglängd, mikrovågor tränger t.ex. några centimeter i människokroppen. De mycket högfrekventa typerna av EMS (UV-ljus, röntgen och gammastrålning) kan med den höga energin i sina partiklar jonisera atomer och därmed skapa en mängd reaktiva partiklar som kan orsaka stor skada i levande organismer. Ofta uppstår EMS som en ren effektförlust, från till exempel strömförande kablar eller datorskärmar. I vissa fall avser man att skapa en elektromagnetisk våg och utnyttja dess egenskaper, t.ex. såsom i en antenn eller en mikrovågsugn. Alexander Graham Bell upptäckte att man kunde använda elektromagnetisk strålning för att överföra information, detta genom att modulera frekvens, våglängd och amplitud hos vågrörelsen i en vanlig elektrisk ström. Samma princip fast på andra våglängder används i radiokommunikation och i mobiltelefoner. När trådlös kommunikation diskuteras blir effekt ett centralt begrepp för dess räckvidd och därmed dess användbarhet. Effekt mäts i Watt (W) och är ett mått på arbete över tid. För elektriskt genererade vågrörelser är effekten beroende på ström och spänning. Mobiltelefoner och elektromagnetisk strålning En kropp som utsätts för radiofrekvent strålning resulterar dels i induktion av ett radiofrekvent fält, dels en elektrisk ström i kroppen. Genom ett sådant internt genererat fält fås en möjlig påverkan av biologiska system. Den absorberade energin mäts i watt/kilo (W/Kg) och kallas den specifikt absorberade energiraten (SAR). Hur mycket energi som absorberas per tidsenhet bestäms av kroppens densitet och ledningsförmåga samt fältets styrka? (SoS:1995:1). SAR används för att sätta gränsvärden för radiofrekventa fält och mikrovågor. I mikrovågsområdet över 300 MHz används fältets effekttäthet (W/m2) som exponeringsmått. Gränsvärdet är i Sverige satt till 300 mw/cm2 (SoS:1995:1), detta med tanke på att SAR ska vara under 0,4 W/kg under en tid på sex minuter. Exponeringen för alla radiofrekventa fält varierar med effekt, utformning och avstånd till källan (SSI:2007:01). Högfrekventa fält dämpas i högre utsträckning och basstationer för mobiltelefoni och mobiltelefoner anpassar styrkan efter mottagningsförhållanden. SSI rapporterade 2002 (SSI:2002:01) mätresultaten från ett antal mobiltelefoner och fann en varians mellan 0,49 och 1,7 W/kg med ett medelvärde på 0,78 W/kg. Mätningen utfördes med mobiltelefonen placerade mot örat på en docka med en SAR-mätare inuti huvudet. Detta skall jämföras med ett gränsvärde på 2 W/kg som upptas av huvudet vid användande. Ett högt SAR var kopplat till en position av telefonen nära kind och öra, och gällde alltså inte s.k. handsfree. Testet inkluderade telefoner som använde GSM-systemet på 900 och 1800 MHz, och inte NMT (450 MHz) eller UMTS/3G (2000 MHz). För basstationer utfördes hösten 2004 en undersökning i Ekerö kommun (SSI:2004:13) då man mätte den del av strålningen som kunde härröra från radiokommunikation, det vill säga all elektromagnetisk strålning inom frekvensområdet MHz. Detta inkluderade radio, television och telekommunikation inom NMT-, GSM- och UMTS-systemen. De totala exponeringskvoterna utgjorde som högst 300 miljondelar av referensvärdet. Detta förklaras genom att effekttätheten från en basstation sjunker mycket snabbt med avståndet, och för att komma över referensvärdet på 10 W/m2 (för UMTS/3G) måste man stå rakt framför antennen. Basstationer anses ge en 1000 ggr lägre exponering än mobiltelefoner. En viktigt skillnad är dock att basstationer ger upphov till en helkroppsexponering och att den alltid är påslagen (Miljöhälsorapport 2005).

3 Gränsvärdet SAR 2 W/kg är baserat på den temperaturhöjning som åstadkoms vid ett sådant energiupptag. Vid 4 W/kg höjs temperaturen i en människa som utsätts för ett elektromagnetiskt fält under trettio minuter mindre än en grad (ICNIRP), men försök på djur har visat temperaturhöjningar på upp till två grader. 2 W/kg är alltså en gräns som satts med en viss marginal för att ge svängrum för synergistiska effekter från andra värmekällor, fysisk aktivitet och alkoholintag som kan ge defekter i termoregulationen. Om man ändå vill minska den strålning man utsätts för från telefonen kan man följa konsumentverkets och SSI:s råd från foldern Så minskar du strålningen från din mobiltelefon (tillgänglig i din telebutik) som inkluderar att använda handsfree eller telefonens högtalarfunktion samt att inte ringa vid dålig täckning. Foldern uppmanar till försiktighet, speciellt för barn och ungdomar, eftersom effekterna av långtidsexponering ännu inte är kända. Cellens reaktion på uppvärmning. Om man inte litar på att riktlinjer hålls, eller om man kanske tror att fältstyrkan punktvis kan vara stor nog att värma celler mer än en grad, då vill man nog veta vad som händer i en uppvärmd cell. Vid cirka 41 grader Celcius denatureras proteiner, och DNA är inte längre stabilt, här finns möjligheter till mutationer pga. både enkel- och dubbelsträngsbrott. Men cellen har funktioner för att skydda sig mot detta. En sådan funktion är uppreglering av heat shock proteins, Hsp, som sker exempelvis vid en temperaturökning och en samtida nedreglering av annan transkription för att hindra att felaktiga proteiner kommer till världen. Hsp70 och Hsp90 induceras bägge vid stress (Kumar et al.), och är så kallade chaperoner som räddar andra proteiner från felaktig veckning. Dessa proteiner har även andra funktioner då de kan fungera både som pro- och antiapoptotiska mediatorer (Arya et al.) där Hsp70 inhiberar Bax, frisättning av cytokrom-c och en rad andra faktorer i apoptoskaskaden, där Hsp90 ser till att receptorer för NF-kB-medierad apoptos hålls i funktion, där Hsp27 motverkar TNFmedierad celldöd och där Hsp60 har både pro- och antiapoptotiska roller. En möjlig effekt av ökad temperatur är en förändrad metabolism i cellen, vilket kan leda till ett ökat bildande av fria radikaler, och genom dem ge skador på genomet (Simko, Myrtill). Hur en cell reagerar på ett stimuli varierar med redoxstatus, och vissa celler skulle därför kunna vara känsligare än andra. Kända hälsoeffekter Forskning kring potentiella hälsorisker rörande mobiltelefonitekniken har i takt med ökad användning och därmed exponering ansetts högprioriterat. Den enda hittills bevisade biologiska effekten av radiofrekvent strålning är en termisk värmeökning i biologisk vävnad (SSI:2007:04). Det är denna effekt som utgör grunden för de idag satta gränsvärdena. Vidare har forskning kring eventuella icketermiska effekter genererat en uppsjö av olika studier. Ett urval av dessa handlar om huruvida radiofrekvent strålning kan anses genotoxiskt och därmed cancerframkallande. Andra handlar om effekter på kognition, påverkan på temperaturregleringen i kroppen och generellt psykiskt välmående. Inga studier har hittills kunnat bidra med några slutsatser kring samband mellan radiofrekvent strålning och icketermal påverkan. (SSI:2007:04). Epidemiologiska studier har heller inte kunnat peka på några direkta samband mellan mobiltelefonianvändning och effekter på hälsan. En skillnad mellan epidemiologisk och experimentell forskning är att den epidemiologiska inte är lika långt utvecklad och att antalet redovisade studier fortfarande är ett fåtal (Miljöhälsorapport 2005). Dessutom bör även de studier som hittills redovisats tolkas med försiktighet eftersom exponeringsperioden

4 fortfarande anses vara för kort. Statens Strålskyddsinstituts (SSI) bedömning av gjorda studier gällande samband mellan hjärntumörer hos vuxna och mobiltelefonanvändning är att ingen ökad risk föreligger under tio år. Ej heller ses i dagsläget en ökad risk vid långtidsanvändning men antalet tillgängliga studier är för litet för att dra några klara slutsatser (SSI:2007:04). En epidemiologisk studie (Lönn. S, et al) har under senare tid tilldragit sig ett intresse på grund av att den pekar på ett eventuellt samband mellan långtidsanvändning av mobiltelefon och risken för hörselnervstumörer. Epidemiologisk studiedesign Frågeställning "Kan det finnas det ett samband mellan samtalstid i mobiltelefon och cancer i hörselnerven - en epidemiologisk studie över cancer och mobiltelefonanvändande i Sverige?" Genom att studera samtalsspecifikationer hos mobiltelefonoperatörer och jämföra samtalstid (inkommande och utgående samtal) med data över cancer i hörselnerven från cancerregistret vill vi utröna om eventuella samband finns. Studiedesign Valet av studiedesign stod mellan kohort- och fallkontroll-studie, där vi valde det sistnämnda baserat på följande: Fallkontroll-studier är bra vid vanlig exponering (som i fallet med mobiltelefoner) och ovanligt utfall (cancer på hörselnerven). Anledningen till att fall-kontrollstudien lämpar sig bra för vanliga exponeringar och ovanliga utfall är att det är lättare att utgå från den mindre gruppen och följa den med avseende på exponering än tvärt om (som i en kohort-studie). är insamlandet av data ofta mer komplicerat och bristfällig (då studiens källor, enkäter och register, kan vara otillräckliga). I vår studie är detta dock inget problem, då all information finns i register och databaser i den form vi önskar. är retrospektiva. Detta kan begränsa oss då mobiltelefonanvändandet ökat de senaste åren och att man riskerar missa senare sjukdomsutveckling. Alternativet kohort-studie hade kunnat möjliggöra en prospektiv studie. Detta medför emellertid problematik att hänsyn måste tas till exponerings induktionsperiod (till eventuell utveckling av sjukdom) och sjukdomens förlopp (latensintervall). Sammantaget anser vi att fall-kontrollstudiens egenskaper gör den mest lämplig för vår epidemiologiska studie. Definitioner av fall Som sjuk ses den som fått den kliniska diagnosen cancer på hörselnerven. Vi kommer att kontrollera att diagnosen överrensstämmer mellan olika geografiska regioner med avseende på diagnoskriterier som morfologi, eventuella tumörmarkörer osv. Fallen är från samtliga sjukvårdsregioners upptagsområde och är svenska medborgare. Vi har inte valt några vidare urvalskriterier då vi vill studera alla grupper; då samtliga grupper i Sverige kan anses använda mobiltelefon.

5 Val av studiebas och kontroller Då vi valt en fall-kontrollstudie är det viktigt att definiera en studiebas. Den ska vara de personer som om de fick sjukdomen (blev "fall"), skulle ingå som fall i vår studie, dvs. svenska medborgare som omfattas av det nationella cancerregister som vi använder. I studiebasen ska även en tidskomponent ingå. Mobiltelefonförsäljningen tog fart 1994 med en trefaldig ökning från året innan med sålda mobiltelefoner (mobiltelebranschen). Egentligen skulle vi önska en så lång tidsrymd som möjligt då det fanns mobiltelefoner innan, men pga av hanterbarhet och kostnad har vi valt att studera perioden 1990 till Kontrollerna ska väljas ur studiebasen och vara ett representativt urval av denna. Det är här viktigt att kontrollen motsvarar studiebasen i så mpnga dimensioner som möjligt, till exempel samma fördelning av ålder, kön, sociala förhållanden, etnicitet etc. Man kan antingen välja slumpade populationskontroller eller sjukhuskontroller med en eller flera andra sjukdomar. Vi väljer det förstnämnda med motiveringen att vi i vår studie inte ser någon fördel med sjukhuskontroller och enbart riskerar bias. Kontrollgruppen behöver inte vara lika stor som fallgruppen. Vi strävar dock efter att ha en så stor kontrollgrupp som möjligt då det ökar studiens precision, dvs. minskad påverkan av slumpmässiga fel. Valet av kontrollgrupp kallas ofta för studiens "crucial point" och bör därmed övervägas noggrant. Bland annat så läggs här grunden för studiens precision vilken i ett senare stadium är svår att förbättra (med statististiska metoder). Precision Precisionen (dess reproducerbarhet) i studien bland annat på kontrast i exponeringen, specifika utfallskriterier, relevanta tidsaspekter etc. Som ovan nämnt är det ju vad gäller precisionen bra att ha ett stort kontrollmaterial, vilket vi har. Sämre är det med kontrasten vad gäller exponering. Individer i vår kontrollgrupp kan även de anses samtala i mobiltelefon, så det blir snarare en fråga om hur lång tid snarare än om man exponeras. Vad gäller tidsaspekten är värt val någorlunda godtyckligt (se stycke ovan). Felklassificering Tänkbara källor till felklassificering av exponering kan t e x vara att någon annan än abonnemangstecknaren har använt telefonen, att individen har använt hands-free, att olika telefonmodeller eventuellt strålar olika mycket. Motsvarande för utfallen kan tänkas vara feldiagnosticerad cancer, olika diagnostiska kriterier och att vissa individer inte visar symtom, söker sjukvård och får sin sjukdom diagnostiserad. Felkällor Felkällor kan indelas i olika kategorier som systematiska fel (bias) och effektmodifierare. Vi har identifierat en rad möjliga felkällor i vår studie: - andra elektromagnetiska strålkällor i vår omgivning som exempelvis kraftledningar, mobilmaster och annan elektrisk utrustning, kan ha en effektmodifierande verkan. Detta kan innebära att en individ som enligt våra kriterier är lågexponerad egentligen mottar en mycket högre stråldos. - att studien utförs under ett cancerperspektiv sett ganska kort intervall. Även om vår studie sträcker sig bak till 1990, så är det först under senare år som mobiltelefonerna hamnat i var mans hand. Med en studietid om 16 år riskerar vi att missa sjukdom med lång induktionsperiod och/eller latensintervall. - Det finns en möjlighet att vi valt "fel" individer till vår studie, ett så kallat selektionsfel. Det kan t ex vara så att våra kontroller inte är ett representativt urval från studiebasen.

6 - Olika informations-/observationsfel kan också finnas; individer kan av någon anledning avböja att ge oss godkännande om att få tillgång till samtalsspecifikationer, något som skulle kunna leda till ett snedvridet resultat (t ex om det framförallt är personer som pratar väldigt mycket i telefon som väljer att avböja medverkan), sk response bias. Spekulationer kring studiens utfall Om studien skulle visa att ett samband existerar mellan mobiltelefonanvändande och en ökad risk för cancer, finns mängd åtgärder att tillämpa. Ur vårt resultat kan man eventuellt utläsa ungefär vilken exponeringstid som är förenad med ökad cancerrisk. Detta skulle, tillsammans med kompletterande undersökningar, kunna vara ett underlag till "daglig dos"- rekommendationer av mobiltelefonanvändande. Fler studier, fokuserande på olika faktorer som hands-free användande, var telefonen förvaras, graviditet m.fl. skulle kunna ge en mer heltäckande bild av de risker som är förknippade med mobiltelefonanvändande.

7 Källor: Litteratur Pathological Basis of Disease (7th edition) Kumar, Abbas, Fausto, Robbins and Cotran ISBN Elsevier Saunders, Philadelphia, Pennsylvania, USA. Artiklar Cell Type Specific Redox Status is Responsible for Diverse Electromagnetic Field Effects Simko & Myrtill Current Medicinal Chemistry, Volume 14, Number 10, April 2007, pp (12) Heat shock genes integrating cell survival and death Arya, R, Mallik, M & Lakhotia, S.C., J. Biosci 32 (3) April 2007 Mobile phone use and the risk of acoustic neuroma Lönn, S., Ahlbom, A., Hall, P. Epidemiology 2004;15: Rapporter SSI rapport : 2002:01 SAR och utstrålad effekt för 21 mobiltelefoner januari 2002 SSI rapport: 2004:13 Mätning av radiofrekventa elektromagnetiska fält i olika utomhusmiljöer november 2004 SSI rapport: 2005:01 april 2005 SSI rapport: 2007:02 januari 2007 SSI rapport: 2007:04 mars 2007 Miljöhälsorapport 2005, Socialstyrelsen, Miljömedicinska Institutet ISBN: x SFS 2003:389 Svensk Författningssamling

8 Lag (2003:389) om elektronisk kommunikation Näringsdepartementet Källor på Internet Elektriska och magnetiska fält och hälsoeffekter SoS-rapport 1995:1 Rapport från Socialstyrelsens expertgrupp ( 55C3592F69E9/2085/ pdf#search='elektromagnetisk+str%C3%A5lning') Miljökonsekvensbeskrivning och hälsa Några föroreningskällor beskrivning och riskbedömning ISBN: Lindesberg, juni 2004 ( C75BBF6DBDDB/3095/ pdf) Guidelines for limiting exposure to time-varying electric, magnetic and electromagnetic fields (Up to 300 GHz) International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection Mobiltelebranschen Hemsida