Fale elektromagnetyczne – rodzaje i zastosowanie w medycynie. Jak działają fale radiowe, mikrofale, podczerwień, światło, UV czy RTG?

Co to są fale elektromagnetyczne? Definicja i zastosowanie

Fala elektromagnetyczna to inaczej promieniowanie elektromagnetyczne, które jest definiowane jest jako zaburzenie pola elektromagnetycznego (PEM) rozchodzące się w przestrzeni.

Natomiast opis kwantowy definiuje fale elektromagnetyczne jako strumień nieposiadających masę cząstek elementarnych (fotonów) o określonej energii, która zależy od długości fali.

Pole magnetyczne i pole elektryczne są wzajemnie nieodłączne, a zmiany w jednym indukują zmiany w drugim i na odwrót.

Fale elektromagnetyczne rozchodzące się w przestrzeni mogą mieć różną długość i to właśnie od niej zależą ich właściwości.

Fale elektromagnetyczne mają wiele rodzajów niezliczone zastosowania. Są wykorzystywane w codziennych sprzętach, m.in. w świetlówkach, kuchenkach mikrofalowych, telefonach komórkowych. To również podstawa działania wielu nowoczesnych badań i zabiegów medycznych.

Długość fal elektromagnetycznych i ich rodzaje

Fale elektromagnetyczne można podzielić według ich malejącej długości na następujące rodzaje:

• fale radiowe (fale Hertza) – powyżej 1 m, a dokładniej: 2000-1000 m (fale długie), 600-150 m (fale średnie), 50-15 m (fale krótkie) i 15-1 m (fale ultrakrótkie). Pochodzą z nadajników radiowych, a także naturalnych źródeł, takich jak wyładowania atmosferyczne czy zorza polarna.
• mikrofale – 1 mm-1 m,
• podczerwień – 700 nm-1 mm
• światło widzialne – 380 nm-700 nm,
• ultrafiolet (nadfiolet, UV) – 10 nm-380 nm,
• promieniowanie rentgenowskie (promieniowanie X) – 0,01 nm-10 nm,
• promieniowanie gamma (promieniowanie kosmiczne) – poniżej 0,1 nm.

Im fala jest dłuższa, tym mniejszą ma częstotliwość. Krótkie fale o o dużej częstotliwości niosą pokaźne dawki energii, a ich oddziaływanie na żywe tkanki prowadzi z czasem do ich uszkodzeń.

Fale elektromagnetycznych w medycynie

Fale elektromagnetyczne znajdują szerokie zastosowanie w diagnostyce, jak również leczeniu chorób oraz rehabilitacji, czyli działaniach mających na celu przywrócenie utraconej sprawności fizycznej i psychicznej. Działem medycyny wykorzystującej zabiegi z użyciem fal EM jest fizjoterapia, a dokładniej – fizykoterapia.

Zabiegi falą elektromagnetyczną stosowane są w leczeniu bólu i uszkodzeń tkanek. Znajdują zastosowanie przy różnych chorobach i dolegliwościach, m.in. takich łuszczyca, atopowe zapalenie skóry, trądzik pospolity i różowaty oraz inne schorzenia dermatologiczne, trudno gojące się rany, złamania kości, ostroga piętowa czy reumatyzm.

Fale elektromagnetyczne radiowe

Fale radiowe stosowane do przede wszystkim w zabiegach medycyny estetycznej i nazywane radiofrekwencją, obejmując zakres częstotliwości od 3 Hz do 3 THz. Zabieg prowadzi do podgrzania skóry właściwej i tkanki podskórnej, co stymuluje jej komórki, prowadząc do zwiększenia produkcji kolagenu, polepszenie ukrwienia i odżywienia. W ten sposób zapewnia efekt odmładzający – zmniejsza się widoczność zmarszczek, a także rozstępów i blizn. Skóra staje się bardziej gładka i elastyczna.

W medycynie wykorzystuje się zwłaszcza frakcyjne fale radiowe. Znajdują zastosowanie w chirurgii, kardiologii, urologii i onkologii. Diagnostyczne zastosowanie fale radiowych z polem magnetycznym to rezonans magnetyczny (MRI).

Promieniowanie mikrofalowe

Promieniowanie mikrofalowe jest znane z kuchenki mikrofalowej i również w medycynie wykorzystywane jako źródło ciepła. Służy również rozpoznawaniu guzów nowotworowych, m.in. i piersi, a także terapii onkologicznej.

Nowoczesny zabieg termicznej ablacji mikrofalowej jest przydatny również w kardiologii, ginekologii, otolaryngologii, oftalmologii, stomatologii i kosmetologii, a ponadto w zabiegu rizotomii (neurochirurgiczna metoda leczenia bólu).

Promieniowanie podczerwone

Podczerwień jest wykorzystywana m.in. w termometrach bezdotykowych i noktowizorach. Stosowana na skórę usprawnia lokalnie krążenie krwi i redukuje napięcie mięśniowe, działając przeciwzapalnie i przeciwbólowo.

Promieniowanie podczerwone wspomaga również leczenie ran i chorób z autoagresji (autoimmunologicznych). Przyspiesza gojenie się zwichnięć i stłuczeń, łagodzi bóle reumatyczne, mięśni i głowy, reguluje ciśnienie krwi. W ramach domowych zabiegów można stosować emitującą podczerwień lampę Sollux. Podobne zastosowanie w światłolecznictwie mają też fale świetlne i ultrafioletowe.

Fototerapia, czyli leczenie światłem

Wpływ światła na organizm to domena fotobiologii, jest bowiem rozległy i dotyczy kwestii takich jak wpływ na mózg, m.in. regulację cyklu snu i czuwania oraz innych biorytmów. Tę właściwość wykorzystuje fototerapia – terapia jasnym światłem depresji i bezsenności związanej zaburzeniami rytmu biologicznego.

Zielone światło pomaga leczyć migreny, a światło czerwone – bóle kości, stawów i mięśni. Inna długość fal światła czerwonego pomaga przy chorobach oczu, m.in. degeneracji plamki żółtej, a możliwie, że również przy jaskrze.

Fototerapia stosowana jest od stu lat w medycynie, początkowo w dermatologii, a później w innych dziedzinach. Naświetlanie niebieskim światłem (ale też UV) stosuje się m.in. w leczeniu hiperbilirubinemii w przebiegu żółtaczki u noworodków, obrzęku limfatycznego (również w ramach leczenia raka), powikłań pooperacyjnych w kardiologii, retinopatii wcześniaczej, zapalenia błony śluzowej jamy ustnej.

Światło znajduje zastosowanie także w leczeniu chorób neurologicznych, m.in. Parkinsona i stwardnienia rozsianego oraz urazach mózgu.

Z kolei terapia światłem LED wykorzystywana jest w zabiegach przeciwstarzeniowych na skórę, redukujących blizny, a także stymulujących cebulki włosowe w przypadku osłabienia i nadmiernego wypadania włosów czy redukującego ich przetłuszczanie się (działanie zależy od koloru światła). Inne urządzenia, emitujące światło niebieskie i czerwone, wspomagają leczenie trądziku. Przyrządy takie są też dostępne do użytku domowego.

Promieniowanie ultrafioletowe w medycynie

Ultrafiolet wchodzi w skład promieniowania słonecznego. Działając na skórę, stymuluje produkcję barwnika skóry (melaniny). Powoduje opalanie, ale też oparzenia słoneczne i zapoczątkowuje procesy nowotworowe.

Promienie UV stosuje się do dezynfekcji sprzętu medycznego i pomieszczeń, przy czym te z zakresu UVC są bezpieczne dla człowieka. Jednak ze względu na znany szkodliwy wpływ ultrafioletu na organizm do zabiegów z jego wykorzystaniem istnieje długa lista przeciwwskazań.

W medycynie nadfiolet wspomaga leczenie chorób skóry, takich jak łuszczyca, bielactwo nabyte, łysienie plackowate, czyraki, owrzodzenia, odleżyny i inne trudno gojące się rany. Inne zastosowania to choroby reumatyczne i stany zapalne tkanek miękkich, schorzenia górnych dróg oddechowych i laryngologiczne, niedoczynność gruczołów czy utrudnione zrastanie kości. W stomatologii stosuje się ultrafiolet w ramach zabiegów wybielania zębów.

Ze względu na działania uboczne naświetlanie UV nie jest już preferowanym rodzajem terapii niedoborów witaminy D czy trądziku pospolitego.

Lasery w medycynie

Promieniowanie lasera to fale elektromagnetyczne z zakresu światła widzialnego, podczerwieni czy nadfioletu, które są spolaryzowane, tj. rozchodzą się w jednej płaszczyźnie (nie są rozproszone).

Lasery wykorzystuje się m.in. w chirurgii jako skalpel, za pomocą którego można przeprowadzać tzw. czyste (bezkrwawe) cięcia, również w ramach usuwania zmian nowotworowych. Promieniowanie lasera jest także przydatne w mikrochirurgii okulistycznej i stomatologii, zwłaszcza przy chorobach dziąseł.

W medycynie estetycznej za pomocą lesera usuwa się blizny, znamiona czy tatuaże, jak również zbędne owłosienie z ciała.

Laseroterapia jest często stosowana jest w rehabilitacji. Są szczególnie skuteczne w przypadku bólów mięśni, stawów i kości, zarówno ostrych, jak i przewlekłych.

Lasery biostymulujące to urządzenia niskoenergetyczne o działaniu przeciwzapalnym, przeciwbólowym i zmniejszającym obrzęki, stosowane w przypadku ran czy złamań, a także uszkodzeń skóry.

Lasery wysokoenergetyczne mają silniejsze działanie łagodzące ból i szersze zastosowania, obejmujące min. leczenie poważnych urazów ortopedycznych, dyskopatii, rwie kulszowej, haluksach, ostrogach piętowych, chorobach przebiegających z zapaleniem stawów. Leczy też nieprawidłowe zmiany w onkologii.

Promieniowanie rentgenowskie i gamma

Promieniowanie rentgenowskie (promieniowanie X) – jest wytwarzane przez specjalne lampy i stosowane w diagnostyce do wykonywania tzw. prześwietlenia (zdjęcie rentgenowskie), mammografii, tomografii komputerowej (TK) czy pozytonowej tomografii emisyjnej (PET).

Leczenie niewielkimi dawkami promieniowania RTG jest obiecującą metodą walki z reumatoidalnym zapaleniem stawów (RZS) czy zapaleniem płuc w ciężkim COVID-19.

Promieniowanie gamma powstaje podczas przemian jądrowych, wykorzystywanym m.in. do sterylizacji, terapii nowotworów, w tym radiochirurgii, a także tomografii misyjnej pojedynczych fotonów (SPECT).

Ponieważ są to rodzaje promieniowania o działaniu jonizującym (wybija elektrony z atomów i cząsteczek powoduje ich niszczenie) oraz przenikliwym, ochronę przed jego działaniem wspomagają ochronne, pochłaniające je osłony z ołowiem.

Dla kogo jest fala elektromagnetyczna? Niektóre przeciwwskazania do zabiegów

Promieniowanie elektromagnetyczne stosowane w ramach zabiegów musi być stosowane z zachowaniem wszelkich środków ostrożności, m.in. do wykonania zdjęcia rentgenowskiego pacjent zakłada specjalny ochronny fartuch z ołowiem, a na czas zabiegów laseroterapii pacjent zakłada okulary ochronne.

Przeciwwskazania do zabiegów z zastosowaniem fal elektromagnetycznych obejmują ciążę, chorobę nowotworową (nowotwór złośliwy) oraz gorączką i aktywne infekcje. Nie powinno się wykonywać ich również w przypadku nadwrażliwości na promieniowanie, cukrzycy, miażdżycy, nadciśnienia i niewydolności krążenia.

Dodatkowo istnieją też inne sytuacje, w których zastosowanie konkretnego rodzaju fal EM nie jest zalecane. Dotyczy to zwłaszcza fal krótszych niż światło widzialne, czyli promieni UV, RTG i gamma.

Zabiegi z wykorzystaniem fal elektromagnetycznych są zazwyczaj bezbolesne i bezinwazyjne – z wyjątkiem zabiegów chirurgicznych i innych z użyciem laserów.

Z zabiegów falą elektromagnetyczną, zwłaszcza o dużej energii, trzeba korzystać ściśle według lekarza. Jak ostrzega Światowa Organizacja Zdrowia w dokumencie wydanym w 2011 roku, promieniowanie mikrofalowe i inne rodzaje fal elektromagnetycznych są czynnikiem rakotwórczym (kancerogennym) i mogącym uszkadzać potomstwo (teratogennym).

ZOBACZ: Pierwsze zabiegi urologiczne z użyciem lasera holmowego w Białostockim Centrum Onkologicznym. Ekspert: dr n. med. Mariusz Ciemerych, koordynator poddoddziału Urologii BCO