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Elektromagnetische Felder

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Elektromagnetische Felder

Biologische und gesundheitliche Wirkungen statischer Magnetfelder

  • Statische Magnetfelder üben Kräfte auf magnetisierbare Metalle sowie auf sich bewegende elektrisch geladene Teilchen aus.
  • Der Mensch nutzt stärkere Magnetfelder beispielsweise für bildgebende medizinische Verfahren.
  • Untersuchungen zeigten bisher keine direkten negativen biologischen und gesundheitlichen Wirkungen statischer Magnetfelder bis zu einer Magnetflussdichte von vier Tesla.
  • Die Auswirkungen stärkerer statischer Magnetfelder müssen weiter erforscht werden.

Das Erdmagnetfeld lenkt einen Teil der kosmischen Strahlung ab, die ionisierend ist und auf Lebewesen krebserregend wirkt. Am Äquator hat es eine magnetische Flussdichte von zirka 30 Mikrotesla, an den Polen ist seine Stärke doppelt so groß. In Mitteleuropa sind es zirka 48 Mikrotesla.

Einige Fischarten können sehr schwache statische Felder, wie das Erdmagnetfeld, wahrnehmen und sich danach orientieren. Haie und Rochen haben sehr empfindliche Sinnesorgane in der Haut, die auf elektrische Felder reagieren, die das Magnetfeld im Salzwasser verursacht. Wanderfische wie der Lachs verwenden zur Wahrnehmung des Erdmagnetfeldes Magnetit (eine Verbindung aus Eisen und Sauerstoff) in der Nasenschleimhaut.

Auch viele Vogelarten nehmen das statische Erdmagnetfeld wahr und orientieren sich danach. Sie nutzen dafür mehrere voneinander unabhängige Sinnesorgane:

  • Spezielle Rezeptoren in der Netzhaut reagieren auf die Ausrichtung des Magnetfeldes.
  • Im Schnabel befinden sich Zellen, die Magnetit enthalten und zur Wahrnehmung der magnetischen Feldstärke dienen.
  • Auch Teile des Innenohrs reagieren auf Magnetfelder.

Unter den Säugetieren besitzen nur einige wenige Tiere die Fähigkeit, sich nach dem Erdmagnetfeld zu orientieren. Sie leben in der Dunkelheit wie zum Beispiel Fledermäuse oder unterirdisch wie die Nacktmulle (Nagetiere). Menschen können das Erdmagnetfeld nicht wahrnehmen.

Starke statische Magnetfelder bei der Magnet-Resonanz-Tomographie

Beschäftigte und Patienten können mit starken statischen Magnetfeldern zum Beispiel bei der Magnet-Resonanz-Tomographie, einem in der Medizin verwendeten bildgebenden diagnostischen Verfahren, in Kontakt kommen. Die aktuell in der klinischen Praxis verwendeten Geräte haben meistens eine magnetische Flussdichte von 1,5 oder 3 Tesla. In der Forschung werden bereits Geräte mit 7 bis 11 Tesla getestet, die zukünftig auch in der medizinischen Diagnostik eingesetzt werden sollen. Ob sich die stärkeren Felder bei den Patienten oder beim medizinischen Personal gesundheitlich auswirken, wird derzeit erforscht.

Indirekte WirkungenEinklappen / Ausklappen

Gegenstände aus magnetisierbaren Metallen, wie Münzen oder Scheren, können in der Umgebung von Magnet-Resonanz-Tomographen zu gefährlichen Projektilen werden. Bereits ab einer magnetischen Flussdichte von 3 Millitesla üben Magnetfelder auf diese Gegenstände starke Kräfte aus.

Diese Kräfte wirken auch auf Implantate, die magnetisierbare Metalle enthalten. Deswegen können Träger solcher Implantate oft nicht im Magnet-Resonanz-Tomographen untersucht werden. Die Risiken muss der Arzt vor der Untersuchung sorgfältig auf Grund der Patientenunterlagen und der Angaben der Hersteller des Implantats abwägen.

Direkte biologische WirkungenEinklappen / Ausklappen

Magnetfelder üben Kräfte auf elektrisch geladene Teilchen im menschlichen Körper nur dann aus, wenn diese in Bewegung sind. Das betrifft den Blutstrom, oder Bewegungen des Körpers im Magnetfeld. Bisherige wissenschaftliche Untersuchungen haben für magnetische Flussdichten unterhalb von vier Tesla keine direkten negativen gesundheitlichen Auswirkungen auf den menschlichen Körper gefunden.

Starke Magnetfelder in Magnet-Resonanz-Tomographen können je nach Ausrichtung den Blutfluss in großen Arterien von Patienten geringfügig verlangsamen. Unterhalb von acht Tesla sind diese Effekte aber sehr gering und nicht gesundheitlich relevant.

Weiterhin können starke Magnetfelder direkt Kräfte ausüben auf Flüssigkeiten und Ionen im Gleichgewichtsorgan, was zu Gleichgewichtsstörungen und Schwindel bei Patienten und medizinischem Personal führen kann.

Wenn sich Personen schnell innerhalb von starken statischen Magnetfeldern bewegen, können Schwindelgefühle, Übelkeit und metallischer Geschmack hervorgerufen werden. Dies beruht auf Wirkungen induzierter elektrischer Felder auf das Gleichgewichtsorgan und die Geschmackszellen. Bei schnellen Bewegungen im räumlichen Gradienten eines starken statischen Magnetfeldes kann es zur Wahrnehmung von Lichtblitzen kommen. Diese entstehen infolge von induzierten niederfrequenten elektrischen Feldern in der Netzhaut.

Zusätzlich zu den starken statischen Magnetfeldern werden in der Magnet-Resonanz-Tomographie zeitlich veränderliche sogenannte Gradientenfelder und hochfrequente elektromagnetische Felder eingesetzt. Bei den Gradientenfeldern handelt es sich um niederfrequente Magnetfelder.

Wissenslücken

Stärkere Magnetfelder (oberhalb von vier Tesla) wurden bisher nur unzureichend auf ihre Auswirkungen untersucht, da die Technologie der Magnet-Resonanz-Tomographie mit hohen magnetischen Flussdichten relativ neu ist. In großen Bereichen fehlen daher gesicherte Forschungsergebnisse zu gesundheitlichen Auswirkungen.

Ob starke statische Magnetfelder Einfluss auf Schwangerschaft und embryonale Entwicklung haben, wurde nur unzureichend und nur bei geringen Flussdichten untersucht. Dieses Wissen ist jedoch für die Sicherheit von schwangeren Patientinnen und medizinischem Personal wichtig. Aus Vorsorgegründen empfiehlt die Strahlenschutzkommission deshalb vor allem in den ersten drei Schwangerschaftsmonaten eine besonders strenge Abwägung des Nutzen-Risiko-Verhältnisses. Trotzdem wird diese Technologie zunehmend für die Diagnostik von Schwangeren genutzt, da dabei nicht wie beim Röntgen oder bei der Computertomographie ionisierende Strahlung angewandt wird.

Ob die unangenehmen Wahrnehmungen und Einflüsse auf das Nervensystem die Leistungsfähigkeit des medizinischen Personals beeinträchtigen, muss ebenfalls untersucht werden, da eine solche Beeinträchtigung eine Gefahr für die Patienten bedeuten könnte.

Forschung des BfS

In mehreren vom BfS beauftragten Forschungsvorhaben wurde untersucht, ob sich statische Magnetfelder von Magnet-Resonanz-Tomographen bei den Patienten oder beim medizinischen Personal gesundheitlich auswirken könnten.

Es zeigte sich, dass Magnetfelder bis sieben Tesla keinen negativen gesundheitlichen Einfluss auf die Fruchtbarkeit männlicher Mäuse, die Schwangerschaft weiblicher Mäuse und die embryonale Entwicklung sowie die weitere Entwicklung der Jungtiere haben.

In Untersuchungen an Menschen konnten unangenehme Empfindungen, vor allem Schwindel, bestätigt werden. Dies wirkte sich aber nicht auf die kognitive Leistungsfähigkeit wie Reaktionszeiten und Gedächtnis aus.

Stand: 26.04.2017

© Bundesamt für Strahlenschutz