5.3 Pole magnetyczne w otoczeniu aplikatora
5.3.4 Strefy zagrożenia na przykładzie aplikatora szpulowego
Wartości pola magnetycznego oddziałującego na pacjenta podczas terapii są znaczące. Pacjent w całości znajduje się w strefie pośredniej, natomiast fragment jego ciała znajduje się w strefie niebezpiecznej. W tym przypadku są to znaczące wartości
Rozdział 5. Pole magnetyczne aplikatorów
68
pola magnetycznego. Jednakże czas przebywania pacjenta w polu jest stosunkowo krótki i wynosi kilkanaście minut dziennie w okresie leczenia. Zatem w przypadku pacjentów, przebywanie w polu o takich wartościach jest uzasadnione.
Drugą grupę stanowi personel obsługujący aparaturę i przebywający w gabinetach: lekarze, fizykoterapeuci. Ta grupa z kolei nie przebywa bezpośrednio przy aparaturze lecz w jej otoczeniu. W gabinecie może być wykorzystywanych kilka aplikatorów jednocześnie, a czas przebywania w ich otoczeniu wynosi kilka godzin dziennie [59]. Zatem istotne jest określenie przestrzenne stref ochronnych w gabinecie oraz ocena ewentualnego narażenia.
Do analizy i przedstawienia stref zagrożenia wykorzystano model aplikatora szpulowego (w tej grupie aplikatorów stosowane są najwięsze wartości pola magnetycznego), o trzech wybranych średnicach: 0,5, 0,315, 0,2 m. Dla jednoczesnego porównania wpływu średnicy aplikatora (kształtu), na odległość granic poszczególny stref, przyjęto, że maksymalne pole magnetyczne uzyskiwane w osi aplikatora jest jednakowe dla każdego z urządzeń i wynosi 10 mT. W wyznaczaniu zasięgu poszczególnych stref, wartości indukcji pola w osi aplikatora są najistotniejsze. Wynika to z faktu, iż mają one największą odległość od urządzenia właśnie w tym kierunku, co zostało przedstawione na rys.5.10.
Rys.5.11. Rozkład pola magnetycznego w osi aplikatora szpulowego z wyróżnionymi poziomami granic poszczególnych stref
W tabeli 5.5 przedstawiono wyniki pomiarów (przeprowadzonych przez autora) uzyskanych w osi aplikatora szpulowego o średnicy 0,5 m, stosowanego w ośrodku, w którym jedną ze stosowanych metod jest magnetoterapia [25]. Wyniki pomiarów zestawiono w tabeli i porównano z wynikami uzyskanymi numerycznie z użyciem modelu aplikatora szpulowego.
Tab.5.5 Rozkład indukcji pola magnetycznego w osi aplikatora szpulowego o średnicy 0,5 m.
odległość od środka wartość zmierzona wartość wyznaczona numerycznie
0 m 9,58 mT 9,78 mT 0,1 m 7,83 mT 8,54 mT 0,2 m 6,26 mT 5,81 mT 0,4 m 1,65 mT 1,90 mT 0,7 m 0,65 mT 0,46 mT 1,2 m 0,15 mT 0,099 mT 1,7 m 0,05 mT 0,035 mT 2,0 m 0,025 mT 0,022 mT
W przypadku zastosowania więcej niż jednego aplikatora, strefa pośrednia może nieznacznie się powiększyć, w przypadku zastosowania aplikatorów dokładnie tego samego typu, położonych w nieznacznej odległości od siebie. Sposobem na przesunięcie granic stref oddziaływania mogłoby być zastosowanie zmiennego pola magnetycznego, w ten sposób, aby prądy płynące w uzwojeniach obu aplikatorów były w przeciwfazie. Na rys.5.12 przedstawione zostało pole magnetyczne pochodzące od dwóch aplikatorów, kolejno z przebiegiem czasowym pola magnetycznego identycznym w obu przypadkach oraz o tych samych wartościach ale w przeciwfazie. W drugim przypadku (rys.5.12b) oddziaływanie zostało nieznacznie ograniczone, granica strefy pośredniej została przesunięta w kierunku aplikatorów o około 0,5 m. Dla zwiększenia czytelności usunięto granice strefy pośredniej i zagrożenia.
Rozdział 5. Pole magnetyczne aplikatorów
70
a).
b).
Rys. 5.12. Granice stref: niebezpiecznej (kolor czerwony) oraz pośredniej (kolor zielony) w gabinecie przy wykorzystaniu dwóch aplikatorów szpulowych jednocześnie:
a) przebieg czasowy wymuszenia jednakowy w obu aplikatorach, b) przebiegi wymuszenia w przeciwfazie.
Podsumowując rozważania dotyczące oddziaływania pola magnetycznego w gabinetach, należy podkreślić, że odpowiednie zainstalowanie aparatury, przestrzenne usytuowanie urządzeń do magnetoterapii, może mieć wpływ na osoby znajdujące się w otoczeniu tych urządzeń. Odpowiednie umieszczenie stanowisk pracy osób zatrudnionych, może znacząco zredukować wartość pola magnetycznego, a co się z tym wiąże, także zmniejszyć ewentualne konsekwencje zdrowotne, jakie mogłyby wystąpić
po wielu latach pracy – a nie można wykluczyć, że takie ryzyko istnieje. Jednocześnie należy podkreślić, że oprócz przepisów, znaleźć można także zalecenia [49], według których osoby ze stymulatorami pracy serca mają dopuszczoną wartość maksymalną ekspozycji pola magnetycznego o częstotliwości 50 Hz, na poziomie 0,1 mT (80 A/m) – czyli już w obrębie strefy pośredniej. Biorąc pod uwagę fakt, że ściany nie mają właściwości ekranujących pole magnetyczne, istnieje konieczność zastosowania znaków bezpieczeństwa nawet w sąsiedztwie gabinetu,
72
Rozdział 6.
Prądy wirowe w ciele człowieka
Jak zaznaczono w rozdziale 2, prądy wirowe są istotnym czynnikiem, mającym wpływ na przyspieszenie leczenia złamań. Ponieważ istnieje kilka rodzajów aplikatorów, o różnych rozmiarach i kształtach cewek, oraz wiele rodzajów złamań, o różnych rozmiarach zrastającej się kości i o różnych rozmiarach samego złamania, należy znaleźć optymalny sposób obliczania rozkładu prądów wirowych. Sposób ten powinien uwzględniać zarówno specyfikę leczonej części ciała, jak również być na tyle szybki, aby możliwe było „dobieranie” odpowiednich parametrów cewek do konkretnego złamania (schorzenia). Wynika z tego, iż należy tak przygotować model, aby część obliczeń (formułowanie części równań) mogło być wykonane tylko raz dla danego przypadku. Kolejne iteracje powinny być wymuszane już tylko poprzez zmieniające się parametry czynnika powodującego powstawanie prądów wirowych – zmieniającego się rozkładu przestrzennego pola magnetycznego.
Autor rozważa dwa modele służące do obliczania rozkładu prądów wirowych: Ω
T (zredukowany do obliczeń za pomocą samego wektora T ) oraz VA . Analiza
prądów wirowych za pomocą wektorowego potencjału elektrycznego (model VA ),
pozwala na uzyskanie dokładniejszych rozwiązań. Nie występują problemy z określeniem warunków brzegowych, również na granicy obszarów o różnych przewodnościach wyniki są precyzyjne. Jednak zerowe warunki brzegowe (Neumanna lub Dirichleta) na całej powierzchni rozdzielającej materiał przewodzący i powietrze sprawiają, że model T (dokładniej: analiza prądów wirowych za pomocą wektorowego potencjału elektrycznego) jest w analizie prądów wirowych w obszarach słaboprzewodzących modelem, który w pewnych specyficznych sytuacjach (proste kształty) może zostać użyty. Oba modele zostaną przedstawione poniżej, dokonane zostanie także porównanie wyników uzyskiwanych w każdym z nich w zależności od rodzaju analizowanego obszaru.