生物物理学报2013年4月第29卷第4期：310-318 新人点评/JoumalClub www.cjb.org.cn ACTA BIOPHYSICA SINICA Vol29 No.4 Apr.2013:310-318 生物电磁学研究的新进展 一从生物电磁学会第34届年会谈起 李海娟，胡向军，王丽峰，彭瑞云，杨国山 军事医学科学院放射与辐射医学研究所，北京100850 收稿日期：201303-25：接受日期：201304-6 其会项目：973”计划项目2011CB503706 通讯作者：胡向军，电话：01066931301，Eai止xu2003p.sa.c 王图，蜂电话：10e3218,E1401园 生物电磁学学会(The B bekctom agnetics Society,BEWS)成立于1978年，会员遍及 世界近40个国家和地区，总部设在美国的哥伦比亚特区。自1979年起，生物电磁学学会 每年都举行年会进行学术交流，其第34届年会于2012年06月17至22日在澳大利亚布里 斯班会展中心举行。在这次年会上，来自澳大利亚、俄罗斯、美国、英国、中国等24个国 家的生物电磁学学者就生物电磁学领域的相关专题进行了交流和讨论。本文将此次会议的 主要报告和讨论内容进行总结，希望帮助我国生物电磁学研究人员了解相关工作的国际研 究状况。 生物电磁学学会第34届年会的会程包括6个全体大会、16个分会报告单元及2个墙报 单元，涉及的主要议题有：电磁场(ekectom agnetic fiek,EWF)领域的研究状况及展望： EMF生物效应的流行病学研究进展：电脉冲与电穿孔领域的研究进展、射频（口 frequency,.RF)辐射剂量和吸收剂量的测定、RF磁场的生物效应、极低频磁场(extemely bw frequencym agnet比eeHs,ELF F)的生物效应、微波(@icrow ave,.MW)辐射的生物 效应、磁共振成像（但agneti e resonance血agng,MR)剂量测定与辐射效应、电磁辐射对 子代的影响、电磁场的医学应用、研究模型的建立、风力发电站与公共健康、风险沟通策 略、科学与媒体，以及与武器装备相关的研究。 生物电磁学领域的研究状况及展望 罗马第一大学的ichael Repacholi教授闸述了现行EWF暴露安全控制标准的演化史 以及保证公众及职业人群EMF暴露安全需控制的因素。美国的Carl B lackm an教授对EMF 生物效应的研究进行了回顾与展望，提出随着研究的发展及振幅调制(m plitude m odu lation,AM)在肿瘤治疗中的应用等，可将被搁置的AM重新作为研究RF磁场生物效 应机制的切入点，以加速该领域研究的进展。 310 1994-2015 China Academie Journal Electronie Publishing House.All rights reserved. http://www.cnki.net
生物物理学报 2013 年 4 月 第 29 卷 第 4 期: ACTA BIOPHYSICA SINICA Vol.29 No.4 Apr. 2013: 310-318 310-318 生物电磁学研究的新进展 ——从生物电磁学会第 34 届年会谈起 李海娟， 胡向军， 王丽峰， 彭瑞云， 杨国山 军事医学科学院放射与辐射医学研究所，北京 100850 收稿日期：2013-03-25；接受日期：2013-04-16 基金项目：“973”计划项目 (2011CB503706) 通讯作者：胡向军，电话：(010)66931301，E-mail：xjhu2003@vip.sina.com 王丽峰，电话：(010)66932218，E-mail：fangchang_14@163.com 生物电磁学学会 (The Bioelectromagnetics Society, BEMS) 成立于 1978 年，会员遍及 世界近 40 个国家和地区，总部设在美国的哥伦比亚特区。自 1979 年起，生物电磁学学会 每年都举行年会进行学术交流，其第 34 届年会于 2012 年 06 月 17 至 22 日在澳大利亚布里 斯班会展中心举行。在这次年会上，来自澳大利亚、俄罗斯、美国、英国、中国等 24 个国 家的生物电磁学学者就生物电磁学领域的相关专题进行了交流和讨论。本文将此次会议的 主要报告和讨论内容进行总结，希望帮助我国生物电磁学研究人员了解相关工作的国际研 究状况。 生物电磁学学会第 34 届年会的会程包括 6 个全体大会、16 个分会报告单元及 2 个墙报 单元，涉及的主要议题有：电磁场 (electromagnetic field，EMF) 领域的研究状况及展望； EMF 生物效应的流行病学研究进展；电脉冲与电穿孔领域的研究进展、射频 (radio frequency，RF) 辐射剂量和吸收剂量的测定、RF 磁场的生物效应、极低频磁场 (extremely low frequency-magnetic fields，ELF-MF) 的生物效应、微波 (microwave，MW) 辐射的生物 效应、磁共振成像 (magnetic resonance imaging，MRI) 剂量测定与辐射效应、电磁辐射对 子代的影响、电磁场的医学应用、研究模型的建立、风力发电站与公共健康、风险沟通策 略、科学与媒体，以及与武器装备相关的研究。 生物电磁学领域的研究状况及展望 罗马第一大学的 Michael Repacholi 教授阐述了现行 EMF 暴露安全控制标准的演化史， 以及保证公众及职业人群 EMF 暴露安全需控制的因素。美国的 Carl Blackman 教授对 EMF 生物效应的研究进行了回顾与展望，提出随着研究的发展及振幅调制 ( amplitude modulation，AM) 在肿瘤治疗中的应用等，可将被搁置的 AM 重新作为研究 RF 磁场生物效 应机制的切入点，以加速该领域研究的进展。 新人点评 / JournalClub www.cjb.org.cn 310
李海娟等：生物电磁学研究的新进展一从生物电磁学会第34届年会谈起 新人点评/Journal Club 电磁场生物效应流行病学研究进展 自2011年5月31日国际癌症研究组织(ntemational a gency for Research on Cancer. ARC)发表的评估报告将RF电磁场辐射归为B类因素（该类别的含义是可能导致人类罹 患癌症)后，有关手机使用与肿瘤发生相关性研究的报道层出。包括：不同类型脑肿瘤发 病率的时间趋势分析、丹麦移动电话用户的最新回顾性队列研究，以及青少年使用手机与 脑肿瘤相关性的第一个病例对照研究等。ARC的Joah血Schuz教授对手机使用和癌症风 险的流行病学研究进行了分析，认为目前发病率在时间趋势和队列研究总体上未显示风险 增加的趋势，但这些类型的研究未进行使用量的调查，因此，不能排除重度手机使用者肿 瘤发生风险增加的可能性。Lsbe业Deor等对1979年一2008年北欧手机使用与神经胶质 瘤发生率的相关性讲行调查研究，结果表明手机使用与神经胶质瘤发病率间无相关性] A slak Poulsen等对1996年以前丹麦所有手机用户的脑部肿瘤发生率进行调查研究，追踪随 访至2007年，共计358403位手机用户、380万/年人次，无论是全体研究对象还是将范围 限制在使用超过I3年的用户，均未见脑部肿瘤发病率的增加。Thanh Dovan等对荷兰RF 和EL下个体测量的辐射暴露档案进行研究，发现R下场个体辐射在不同社会经济状况组间 及不同年龄组间存在显著差异：而对于EL下场个体，差异主要存在于室内来源，如报警时 钟、附近的输电线，与行为相关性不高。Vitas Anderson等开发了一种新的电子表格工具 根据风险理论趋势推论手机使用致相关脑肿瘤的发生率，并将其与脑肿瘤实际登记率进行 比较。该工具提供了1990一2009年间10万人群(20~79岁)的脑肿瘤发生率曲线图，将该 工具应用于瑞典人群，推论结果表明，手机使用所致脑肿瘤发生率与脑肿瘤实际发生率的 记录不相关。L.Lbyd M organ等将美国脑膜瘤发生率增加可能相关的3个因素按可能性排 序为：手机的重度使用、头部CT扫描的滥用和头部MRI扫描的广泛使用：美国垂体瘤发 生率增加的可能因素是：头部CT扫描的滥用和头部MRI扫描的广泛使用，手机使用未列 入易患因素，而女性则可能比男性更易发生低水平非电离辐射相关的脑膜瘤。但由于流行 病学研究中存在报告偏倚、诱导期超出调查时间等问题，仍需进一步调查研究。 另外，关于EWF生物效应在中国的研究现状，余争平教授于墙报单元介绍了由国家重 点基础研究发展计划（国家93项目）支持的EMF项目。该项目主要集中在以下领域：生 物组织电磁能量传递和细胞的电磁感应机制：EM下对敏感系统（如中枢神经系统和生殖系 统，的效应：EMF的遗传效应：电磁场公共健康效应评估和EWF风哈监控。美国的G山Om Mzi介绍了其所在电力研究院的EMF健康评估计划，该综合项目从电磁场公众暴露和职 业人群暴露两方面对潜在的人类健康问题进行分析。目前主要研究方向是儿童白血病，包 括实验研究和流行病学调查。此外，研究还涉及神经退行性疾病、不良妊娠结局及辐射暴 露评估和建模（包括ELF和RF。 电脉冲与电穿孔领域的研究进展 纳秒电脉冲(nanosecond pues,nsEP)可引起细胞膜生物效应，如稳定长效的 纳米孔开放等，是一种低能量、非破坏性的短暂改变生物细胞膜通透性的方法。 法国L山sM,M教授的报告明确了电穿孔与电透化作用的区别。南加利福尼亚大学 www.cjb.org-cn I ACTA BIOPHYSICA SINICA 311 1994-2015 China Academie Joumal Electronie Publishing House.All rights reserved http://www.cnki.ne
www.cjb.org.cn｜ACTA BIOPHYSICA SINICA 李海娟等：生物电磁学研究的新进展——从生物电磁学会第 34 届年会谈起 新人点评 / Journal Club 电磁场生物效应流行病学研究进展 自 2011 年 5 月 31 日国际癌症研究组织 (International Agency for Research on Cancer， IARC) 发表的评估报告将 RF 电磁场辐射归为 2B 类因素 (该类别的含义是可能导致人类罹 患癌症) 后，有关手机使用与肿瘤发生相关性研究的报道层出。包括：不同类型脑肿瘤发 病率的时间趋势分析、丹麦移动电话用户的最新回顾性队列研究，以及青少年使用手机与 脑肿瘤相关性的第一个病例对照研究等。IARC 的 Joachim Schuz 教授对手机使用和癌症风 险的流行病学研究进行了分析，认为目前发病率在时间趋势和队列研究总体上未显示风险 增加的趋势，但这些类型的研究未进行使用量的调查，因此，不能排除重度手机使用者肿 瘤发生风险增加的可能性。Isabelle Deltour 等对 1979 年～2008 年北欧手机使用与神经胶质 瘤发生率的相关性进行调查研究，结果表明手机使用与神经胶质瘤发病率间无相关性[1]。 Aslak Poulsen 等对 1996 年以前丹麦所有手机用户的脑部肿瘤发生率进行调查研究，追踪随 访至 2007 年，共计 358 403 位手机用户、380 万 / 年人次，无论是全体研究对象还是将范围 限制在使用超过 13 年的用户，均未见脑部肿瘤发病率的增加[2]。Thanh Dovan 等对荷兰 RF 和 ELF 个体测量的辐射暴露档案进行研究，发现 RF 场个体辐射在不同社会经济状况组间 及不同年龄组间存在显著差异；而对于 ELF 场个体，差异主要存在于室内来源，如报警时 钟、附近的输电线，与行为相关性不高。Vitas Anderson 等开发了一种新的电子表格工具， 根据风险理论趋势推论手机使用致相关脑肿瘤的发生率，并将其与脑肿瘤实际登记率进行 比较。该工具提供了 1990～2009 年间 10 万人群 (20～79 岁) 的脑肿瘤发生率曲线图，将该 工具应用于瑞典人群，推论结果表明，手机使用所致脑肿瘤发生率与脑肿瘤实际发生率的 记录不相关。L. Lloyd Morgan 等将美国脑膜瘤发生率增加可能相关的 3 个因素按可能性排 序为：手机的重度使用、头部 CT 扫描的滥用和头部 MRI 扫描的广泛使用；美国垂体瘤发 生率增加的可能因素是：头部 CT 扫描的滥用和头部 MRI 扫描的广泛使用，手机使用未列 入易患因素，而女性则可能比男性更易发生低水平非电离辐射相关的脑膜瘤。但由于流行 病学研究中存在报告偏倚、诱导期超出调查时间等问题，仍需进一步调查研究。 另外，关于 EMF 生物效应在中国的研究现状，余争平教授于墙报单元介绍了由国家重 点基础研究发展计划 (国家 973 项目) 支持的 EMF 项目。该项目主要集中在以下领域：生 物组织电磁能量传递和细胞的电磁感应机制；EMF 对敏感系统 (如中枢神经系统和生殖系 统) 的效应；EMF 的遗传效应；电磁场公共健康效应评估和 EMF 风险监控。美国的 Gabor Mezei 介绍了其所在电力研究院的 EMF 健康评估计划，该综合项目从电磁场公众暴露和职 业人群暴露两方面对潜在的人类健康问题进行分析。目前主要研究方向是儿童白血病，包 括实验研究和流行病学调查。此外，研究还涉及神经退行性疾病、不良妊娠结局及辐射暴 露评估和建模 (包括 ELF 和 RF)。 电脉冲与电穿孔领域的研究进展 纳秒电脉冲 (nanosecond electric pulses，nsEP) 可引起细胞膜生物效应，如稳定长效的 纳米孔开放等，是一种低能量、非破坏性的短暂改变生物细胞膜通透性的方法。 法国 Lluis M. Mir 教授的报告明确了电穿孔与电透化作用的区别。南加利福尼亚大学 311
新人点评小oumalClub 生物物理学报2013年第29卷第4期 的P.Thom as V emier及M ing-Chak Ho等分别以分子动力学模拟方法计算了离子流和电穿 孔的电导性，得到一致的结果：孔的电导性与孔径显著相关，孔径增加，离子电导性增加 由于Na结合于磷脂主链的酰氧基，阻碍其通过小孔，故Na在电穿孔中的转运远低于K 和CT,因此，对于小孔，K·电导显著高于Na电导，而对于Na,孔径与电导性呈非线性 相关：电导性是离子电泳迁移率的作用基础。 在机制研究方面，美国奥多明尼岸大学A ndrei Pakhom ov等的研究表明，纳秒电脉中 可由膜透化作用、钙离子运动及水吸收等途径介导，从而引起乳动物细胞的兴奋作用。 其研究还发现，膜通透性不是nsEP生物效应的唯一机制，nsP可诱导产生细胞外（电化 学)和细胞内的活性氧(reactive oxygen species,R0S(包括H0),R0S的形成可能会导致 细胞应激和/或细胞氧化损伤。Gale Craviso等的研究表明，单个电脉冲(5ns,5MV) 可通过激活钙离子通道，诱导肾上腺嗜铬细胞释放儿茶酚胺，脉冲次数及脉冲重复频率是 其决定性因素0。M isako Y ano及Keisuke Abe等的研究均表明nsEP诱导哺乳动物细跑调 亡信号通路，脉冲引起的离子流是激活信号通路的原因之一。M arie Breon等采用数值模 拟和实验研究两种方法，证明10s高压脉冲可渗透化处理脂囊泡，使得sRNA可经细胞 膜进入胞质即。Shinya M oriyam a报道了电脉冲诱导HcLa细胞瞬态热休克的生物效应。 在临床治疗方面，nsEP已被应用于癌症治疗，高强度的EP作为一种新介质被引入 活细胞电疗。电脉冲或电穿孔导致的细胞膜通透性增加被广泛应用于药物和质粒的细胞内 传递。0 ga Pakhom ova的研究表明，100μsEP预处理的细胞可对后续EP产生迟发性超敏 反应：通过分次对细胞给予EP(总剂量、脉冲次数及振幅不变)来实施敏化，可增加药物 电穿孔的吸收性，从而导致博莱莓素等介导的细胞致死率大大增加，有望增强电化疗药效， 减少副作用同。Bruno Biscegl鱼等提出，可通过数值模拟评估预案的多项操作配置结果，从 而优化电化学治疗程序，实施针对肿瘤靶的适宜电场分布的解决方案。 射频(RF)剂量测定 辐射剂量 世界卫生组织(Wor Hearganiation,THO)日前将RF辐射暴露定量测定的需 求提上研究日程，这一信息对流行病学研究及政府与公众的风险沟通均有重大意义。 目前，有关基站的相关研究较多。会上，全球移动通信系统gbbal system for mob comun ications,GSM)协会的Jack Row ley等基于6个非洲国家手机基站的259393次测量 数据，认为辐射剂量显薯低于辐射标准，3G手机的普遍引入并未引起辐射水平的显著增加 H yun-BongK血等对韩国手机基站周围五年的EMF测量结果进行调查分析，发现平均值远 低于国际非电离辐射防护委员会(Intemational Comm ission on Non-onizing Radiation Proecti,CNRP)制定的参考水平：0lg G rigoriev对俄罗斯联邦中部地区移动通信基站 周围的电磁辐射进行了长期观测，结果表明对公众的过度辐射只可能发生在靠近基站的天线 处，因而要求在相应位置采取保护手段（如设置特殊的警示标志和围栏，人员靠近基站天线 前停止基站运行等：SmA©s等基于替代模型和序贯设计建立了新的基站辐射评估测最方 法，可实现实时测量，该方法将来可望应用于其它信号或在更大范围的区域内进行应用。 312 ACTA BIOPHYSICA SINICA I Vol29 No.4 I Apr.2013 1994-2015 China Academie Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.enki.net
ACTA BIOPHYSICA SINICA｜Vol.29 No.4｜Apr. 2013 新人点评 / JournalClub 生物物理学报 2013 年 第 29 卷 第 4 期 的 P. Thomas Vernier 及 Ming-Chak Ho 等分别以分子动力学模拟方法计算了离子流和电穿 孔的电导性，得到一致的结果：孔的电导性与孔径显著相关，孔径增加，离子电导性增加； 由于 Na+ 结合于磷脂主链的酰氧基，阻碍其通过小孔，故 Na+ 在电穿孔中的转运远低于 K+ 和 Cl－，因此，对于小孔，K+ 电导显著高于 Na+ 电导，而对于 Na+ ，孔径与电导性呈非线性 相关；电导性是离子电泳迁移率的作用基础。 在机制研究方面，美国奥多明尼岸大学 Andrei Pakhomov 等的研究表明，纳秒电脉冲 可由膜透化作用、钙离子运动及水吸收等途径介导，从而引起哺乳动物细胞的兴奋作用。 其研究还发现，膜通透性不是 nsEP 生物效应的唯一机制，nsEP 可诱导产生细胞外 (电化 学) 和细胞内的活性氧 (reactive oxygen species，ROS)(包括 H2O2 ），ROS 的形成可能会导致 细胞应激和 / 或细胞氧化损伤[3]。Gale Craviso 等的研究表明，单个电脉冲 (5 ns，5 MV/m) 可通过激活钙离子通道，诱导肾上腺嗜铬细胞释放儿茶酚胺，脉冲次数及脉冲重复频率是 其决定性因素[4]。Misako Yano 及 Keisuke Abe 等的研究均表明 nsEP 诱导哺乳动物细胞凋 亡信号通路，脉冲引起的离子流是激活信号通路的原因之一。Marie Breton 等采用数值模 拟和实验研究两种方法，证明 10 ns 高压脉冲可渗透化处理脂囊泡，使得 siRNA 可经细胞 膜进入胞质[5]。Shinya Moriyama 报道了电脉冲诱导 HeLa 细胞瞬态热休克的生物效应。 在临床治疗方面，nsEP 已被应用于癌症治疗，高强度的 nsEP 作为一种新介质被引入 活细胞电疗。电脉冲或电穿孔导致的细胞膜通透性增加被广泛应用于药物和质粒的细胞内 传递。Olga Pakhomova 的研究表明，100 μs EP 预处理的细胞可对后续 EP 产生迟发性超敏 反应：通过分次对细胞给予 EP (总剂量、脉冲次数及振幅不变) 来实施敏化，可增加药物 电穿孔的吸收性，从而导致博莱霉素等介导的细胞致死率大大增加，有望增强电化疗药效， 减少副作用[6]。Bruno Bisceglia 等提出，可通过数值模拟评估预案的多项操作配置结果，从 而优化电化学治疗程序，实施针对肿瘤靶的适宜电场分布的解决方案。 射频(RF)剂量测定 辐射剂量 世界卫生组织 (World Health Organization，WHO) 日前将 RF 辐射暴露定量测定的需 求提上研究日程，这一信息对流行病学研究及政府与公众的风险沟通均有重大意义。 目前，有关基站的相关研究较多。会上，全球移动通信系统 (global system for mobile communications，GSM) 协会的 Jack Rowley 等基于 6 个非洲国家手机基站的 259 393 次测量 数据，认为辐射剂量显著低于辐射标准，3G 手机的普遍引入并未引起辐射水平的显著增加。 Hyun-Bong Kim 等对韩国手机基站周围五年的 EMF 测量结果进行调查分析，发现平均值远 低于国际非电离辐射防护委员 会 (International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection，ICNIRP) 制定的参考水平；Oleg Grigoriev 对俄罗斯联邦中部地区移动通信基站 周围的电磁辐射进行了长期观测，结果表明对公众的过度辐射只可能发生在靠近基站的天线 处，因而要求在相应位置采取保护手段 (如设置特殊的警示标志和围栏，人员靠近基站天线 前停止基站运行等)；Sam Aerts 等基于替代模型和序贯设计建立了新的基站辐射评估测量方 法，可实现实时测量，该方法将来可望应用于其它信号或在更大范围的区域内进行应用[7]。 312
李海娟等：生物电磁学研究的新进展一从生物电磁学会第34届年会谈起 新人点评/Journal Club 在智能电表方面，澳大利亚的Ch正Zom bolas等应州政府委员会的要求，对16处智能 电表的辐射量进行了测量，并与相关的ELF和RF标准进行比较，结果表明其辐射小于规 定限值的1%。Greg Gaja等对加拿大渥太华智能电表的传输速率和辐射水平进行了检测， 结果表明，室内和室外辐射值分别低于加拿大公众辐射限值的1000倍及25倍，由于低传 输速率和微弱能量，该研究中所测得的辐射值被认为无健康风险 在变电站工作人员辐射暴露方面，芬兰的Rauno Paakkanen等研究表明，110kW变电 站的工作人员在检查或运行工作台断路器及检查运行着的工作台接地开关期间，所受辐射 未超过EU指南(200440EC)中的工作限值。韩国Seung-Cheo1Hong等基于对46个 154kW变电站工作环境磁感应强度的测量，明确磁感应强度测量值均未超过1000μT(2010 年CNRP规定的职业限值)，但要求在接近电力设备实施检查和维护时，仍应考虑给子保 护措施，相关的研究仍需进一步开展。 迄今为止，对空中交通管制(air traffic contol ATC)系统的辐射研究较少，而工作 人员和公众（包括附近居民）却越来越多地暴露于该系统的电磁场辐射中，比利时Wut Joph等调查研究了ATC系统（频率255kz一24GH)对职业人群及公众的辐射暴露，建 议了二者距ATC的最小距离及防护设备。根据CNRP参考标准，对于大多数ATC设备， 工作人员和公众无须采取额外保护措施：工作人员距归航台(beacon,.NDB) 天线及NDB信号电缆连接器的最小距离应分别为1.6m和0.5m，公众距其最小距离应为 10.6m:工作人员距多普勒甚高领全向信标(Dopper range,DVOR 天线的最小距离应为1m:NDB及DVOR天线周围须设置防护，实施天线调整等操作时应 当关闭天线：在保证安全导航的前提下，NDB、DVOR等设备的功率应适当降低。 Same过是一种便携式装置，可测量移动电话的发射功率由于发射功率的降低，手机 使用带来的实际辐射与理论辐射不同，Dom inique Picard等开发了Sam eter新版本，性能 更代，可用于所有类型的终端及所有网终，时间分辨率高，成本也较低。 吸收剂量 Fatem eh Adibzadeh等比较了21种头部模型不同脑区的辐射吸收值，发现不同脑区解 剖结构的不同造成其对手机辐射吸收能量的不同，因此，在制定某一特定脑区R下剂量测定 方案时应考虑这一特性，将个体解剖特征纳入考量因素。Amo Thiekens采用时域有限差分 (iniference血edom ain,FDTD)法数值模拟计算器官平均比吸收率(ongan specifi averaged specif面c absomtion rate,SAR),结果表明，SAR与单一平面波入射角度存在强 相关性，具有明显的频率依赖性：频率升高，电磁辐射的穿透深度减小，导致内部组织 SAR降低。Teuo0 nishi等研究表明，电肺主机比吸收率(pecific absomtion运e,SAR) 的变化主要取决于频率和间距。Zaher M ahfouz评估了手机多发射器产生的SAR值，结果 表明相关信源功率的分布可以降低人体电磁场的分布，只有一个天线发射全部功率时，多 输入、多输出（但ul业nput multip output)系统的SARw(Og组织平均SAR 为最大值。V ikass M onebhumun比对了六个国际实验室的SAR评估值，使用四种不同的软 件包，发现回波损耗和SAR结果整体均很好地吻合。 手机位置对SAR影响的研究需要大量数据模拟，而目前所用的FDTD法耗时长，成本 www.cjb.org-cn I ACTA BIOPHYSICA SINICA 313 1994-2015 China Academie Joural Electronie Publishing House.All rights reserved http://www.cnki.ne
www.cjb.org.cn｜ACTA BIOPHYSICA SINICA 李海娟等：生物电磁学研究的新进展——从生物电磁学会第 34 届年会谈起 新人点评 / Journal Club 在智能电表方面，澳大利亚的 Chris Zombolas 等应州政府委员会的要求，对 16 处智能 电表的辐射量进行了测量，并与相关的 ELF 和 RF 标准进行比较，结果表明其辐射小于规 定限值的 1%。Greg Gajda 等对加拿大渥太华智能电表的传输速率和辐射水平进行了检测， 结果表明，室内和室外辐射值分别低于加拿大公众辐射限值的 1000 倍及 25 倍，由于低传 输速率和微弱能量，该研究中所测得的辐射值被认为无健康风险。 在变电站工作人员辐射暴露方面，芬兰的 Rauno P覿覿kk觟nen 等研究表明，110 kV 变电 站的工作人员在检查或运行工作台断路器及检查运行着的工作台接地开关期间，所受辐射 未超过 EU 指南 (2004/40/EC) 中的工作限值。韩国 Seung-Cheol Hong 等基于对 46 个 154 kV 变电站工作环境磁感应强度的测量，明确磁感应强度测量值均未超过 1000 μT (2010 年 ICNIRP 规定的职业限值)，但要求在接近电力设备实施检查和维护时，仍应考虑给予保 护措施，相关的研究仍需进一步开展。 迄今为止，对空中交通管制 (air traffic control，ATC) 系统的辐射研究较少，而工作 人员和公众 (包括附近居民） 却越来越多地暴露于该系统的电磁场辐射中，比利时 Wout Joseph 等调查研究了 ATC 系统 (频率 255 kHz～24 GHz) 对职业人群及公众的辐射暴露，建 议了二者距 ATC 的最小距离及防护设备。根据 ICNIRP 参考标准，对于大多数 ATC 设备， 工作人员和公众无须采取额外保护措施；工作人员距归航台 (non-directional beacon, NDB) 天线及 NDB 信号电缆连接器的最小距离应分别为 1.6 m 和 0.5 m，公众距其最小距离应为 10.6 m；工作人员距多普勒甚高频全向信标 (Doppler VHF omni-directional range，DVOR) 天线的最小距离应为 1 m；NDB 及 DVOR 天线周围须设置防护，实施天线调整等操作时应 当关闭天线；在保证安全导航的前提下，NDB、DVOR 等设备的功率应适当降低[8]。 Sarmeter 是一种便携式装置，可测量移动电话的发射功率 (由于发射功率的降低，手机 使用带来的实际辐射与理论辐射不同)，Dominique Picard 等开发了 Sarmeter 新版本，性能 更优，可用于所有类型的终端及所有网络，时间分辨率高，成本也较低。 吸收剂量 Fatemeh Adibzadeh 等比较了 21 种头部模型不同脑区的辐射吸收值，发现不同脑区解 剖结构的不同造成其对手机辐射吸收能量的不同，因此，在制定某一特定脑区 RF 剂量测定 方案时应考虑这一特性，将个体解剖特征纳入考量因素。Arno Thielens 采用时域有限差分 (finite-difference time-domain，FDTD) 法数值模拟计算器官平均比吸收率 (organ specific averaged specific absorption rate，SARosa)，结果表明，SARosa 与单一平面波入射角度存在强 相关性，具有明显的频率依赖性：频率升高，电磁辐射的穿透深度减小，导致内部组织 SARosa 降低。Teruo Onishi 等研究表明，电脑主机比吸收率 (specific absorption rate，SAR) 的变化主要取决于频率和间距。Zaher Mahfouz 评估了手机多发射器产生的 SAR 值，结果 表明相关信源功率的分布可以降低人体电磁场的分布，只有一个天线发射全部功率时，多 输入、多输出 (multiple input multiple output，MIMO) 系统的 SAR10g (10 g 组织平均 SAR) 为最大值。Vikass Monebhurrun 比对了六个国际实验室的 SAR 评估值，使用四种不同的软 件包，发现回波损耗和 SAR 结果整体均很好地吻合。 手机位置对 SAR 影响的研究需要大量数据模拟，而目前所用的 FDTD 法耗时长，成本 313
新人点评小oumalClub 生物物理学报2013年第29卷第4期 高，鉴于此，Am al G hanm i等应用逐步回归的PC元模型(polynom ial chaos m etam odel计 算SAR及生殖器SAR,以研究手机放置位置靠近生殖器时，其能量沉积对人体（尤其 是青少年的影响，该模型的优点在于含参数少，成本计算较低 使用手机时将共置于左右耳侧的不确定性是导致流行病学研究中评估偏倚的关键。J0 Wt等介绍了一种安卓系统手机应用程序Xmob5mse,该程序能够持续清晰地记录不同 类型的数据，尤其是语音通讯时的左右耳偏向情况以及语音通讯中的网络情况。 测量SAR是评估手机电磁场辐射对人体健康影响的方法之一，但SAR测量中还存在 一些问题。目前，SAR的测量探头刻度由连续波信号标定，在测量脉冲信号（如置正 GSM)时存在测量误差。Domnque Picard评估了GSM手机使用SAR测量中由瞬态非线性 所引起的误差。Dong geun Choi研究分析了如何使用两个SAR普通探头使测量误差最小 化。日本L ir H am ada等一直致力于研究无线通信设备SAR测量的不确定性和校准，总结 了基于5GHz频带SAR探头旋转角度、宽带信号如ong tem evo山tiDn,LTE)及组织等 效液温度依赖性（作为主要的不确定性因素）等因素的SAR探头校准特点。 "0BKDS项目是明确通信技术和其它环境因子与儿童脑肿瘤相关性的一项多国研 究。手机产生的RF及ELF电磁场引起了对其潜在健康和安全问题的关注，尤其是对儿童 健康的影响。该项目的任务之一是明确手机（有代表性的磁通量密度，进而计算头部的感 生电流密度。R ichard Findlay的研究表明，感生电场强度的最高值发生在低电导率的组织 (如骨、脂肪和皮肤)中：感生电流密度的最高值发生在高导电性的组织（如眼、肌肉和脑 脊髓液)中。研究中，典型计算值约为1一2uA血，远低于CNRP关于公众暴露电流密度 的限值2nA血。作为MOBH DS流行病学研究的一部分，Carolina Cakeron测量了GSM 1800MHz30Bm手机传输的磁通密度，结果表明基于磁通密度进行手机规格分类是可行 的，但磁通密度蜂值和手机规格之间没有明显的相关性 射频(RF)磁场生物效应 此次会议中，关于RF生物效应的讨论主要涉及以下几个方面：引起人皮肤成纤维细胞 YH2八X的升高，但未引起细胞周期、细胞分化、基因稳定性和ROS水平等生物学改变： 引起的DNA双链断裂可能是可逆的，可通过DNA修复或其它细胞生物途径代偿：可产生 血管收缩、皮肤血流量增加和局部交感神经活性增加等非热效应：可引起人品状体上皮细 胞泛素化等。 有关RF对睡眼的影响，法国亚眠大学Am andine Pelletier等的研究表明，RF-M F未 引起整体睡眠形态的素乱，但异相睡眠发作频率略有增加：德国柏林夏里特医科大学Hdi D ankeropf等报告，睡眠参数在个体水平存在差异，但这些差异并不稳定，大多数变量 在群体层面无明显差异。 随着移动电话越来越多地被使用，公众对手机射频电磁场对健康的不利影响日益关注。 在过去的十年中，肿瘤发生的可能性是最初的关注点，手机辐射剂量的分析着眼于手机辐 射检测是否符合CNRP及电气电子工程师学会(Institute of E lectronics and E lectrical Egn©es,EEE)的指南标准。近期，手机辐射对人脑优其是儿童)神经功能的影响日益 314 ACTA BIOPHYSICA SINICA I Vol29 No.4 I Apr.2013 1994-2015 China Academic Joural Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.enki.net
ACTA BIOPHYSICA SINICA｜Vol.29 No.4｜Apr. 2013 新人点评 / JournalClub 生物物理学报 2013 年 第 29 卷 第 4 期 高，鉴于此，Amal Ghanmi 等应用逐步回归的 PC 元模型 (polynomial chaos metamodel) 计 算 SAR10g 及生殖器 SAR10g，以研究手机放置位置靠近生殖器时，其能量沉积对人体 (尤其 是青少年) 的影响，该模型的优点在于含参数少，成本计算较低。 使用手机时将其置于左右耳侧的不确定性是导致流行病学研究中评估偏倚的关键。Joe Wiart 等介绍了一种安卓系统手机应用程序 XmobiSense，该程序能够持续清晰地记录不同 类型的数据，尤其是语音通讯时的左右耳偏向情况以及语音通讯中的网络情况。 测量 SAR 是评估手机电磁场辐射对人体健康影响的方法之一，但 SAR 测量中还存在 一些问题。目前，SAR 的测量探头刻度由连续波信号标定，在测量脉冲信号 (如 WiFi、 GSM) 时存在测量误差。Dominique Picard 评估了 GSM 手机使用 SAR 测量中由瞬态非线性 所引起的误差。Dong-geun Choi 研究分析了如何使用两个 SAR 普通探头使测量误差最小 化。日本 Lira Hamada 等一直致力于研究无线通信设备 SAR 测量的不确定性和校准，总结 了基于 5-GHz 频带 SAR 探头旋转角度、宽带信号 (如 long term evolution, LTE) 及组织等 效液温度依赖性 (作为主要的不确定性因素) 等因素的 SAR 探头校准特点。 MOBI-KIDS 项目是明确通信技术和其它环境因子与儿童脑肿瘤相关性的一项多国研 究。手机产生的 RF 及 ELF 电磁场引起了对其潜在健康和安全问题的关注，尤其是对儿童 健康的影响。该项目的任务之一是明确手机 (有代表性的) 磁通量密度，进而计算头部的感 生电流密度。Richard Findlay 的研究表明，感生电场强度的最高值发生在低电导率的组织 (如骨、脂肪和皮肤) 中；感生电流密度的最高值发生在高导电性的组织 (如眼、肌肉和脑 脊髓液) 中。研究中，典型计算值约为 1～2 μA/m2 ，远低于 ICNIRP 关于公众暴露电流密度 的限值 2 mA/m2 。作为 MOBI-KIDS 流行病学研究的一部分，Carolina Calderon 测量了 GSM 1800 MHz 30 dBm 手机传输的磁通密度，结果表明基于磁通密度进行手机规格分类是可行 的，但磁通密度峰值和手机规格之间没有明显的相关性。 射频(RF)磁场生物效应 此次会议中，关于 RF 生物效应的讨论主要涉及以下几个方面：引起人皮肤成纤维细胞 γ-H2AX 的升高，但未引起细胞周期、细胞分化、基因稳定性和 ROS 水平等生物学改变； 引起的 DNA 双链断裂可能是可逆的，可通过 DNA 修复或其它细胞生物途径代偿；可产生 血管收缩、皮肤血流量增加和局部交感神经活性增加等非热效应；可引起人晶状体上皮细 胞泛素化等。 有关 RF 对睡眠的影响，法国亚眠大学 Amandine Pelletier 等的研究表明，RF-EMF 未 引起整体睡眠形态的紊乱，但异相睡眠发作频率略有增加；德国柏林夏里特医科大学 Heidi Danker-Hopfe 等报告，睡眠参数在个体水平存在差异，但这些差异并不稳定，大多数变量 在群体层面无明显差异。 随着移动电话越来越多地被使用，公众对手机射频电磁场对健康的不利影响日益关注。 在过去的十年中，肿瘤发生的可能性是最初的关注点，手机辐射剂量的分析着眼于手机辐 射检测是否符合 ICNIRP 及电气电子工程师学会 (Institute of Electronics and Electrical Engineers，IEEE) 的指南标准。近期，手机辐射对人脑 (尤其是儿童) 神经功能的影响日益 314
李海娟等：生物电磁学研究的新进展一从生物电磁学会第34届年会谈起 新人点评/Journal Club 引起关注。我国兰州交通大学逯迈教授及日本九州大学Shoogo Ueno采用FDTD法评估了 儿童和成人头部模型的高分耕率WRI数据，结果表明，儿童大脑的SAR显著高于成人大 脑的对应值，二者的SAR均远低于2胃kg,符合EEE定义的安全标准。SAR在人脑中 的分布具有年龄依赖性，儿童头部具有更深的SAR吸收渗透性。另外，法国Rania G hosn 等的研究显示，GS训手机辐射20m血，并未导致大脑中动脉的血流速率、血流量、脉动指 数及阻力指数发生明显改变，表明脑循环未受共R下辐射影响。 但这些阴性结果不应该作为鼓励过度使用移动通信工具的依据，因为目前的方法可能 尚未检测到轻微的生物和神经生理学改变。 极低频磁场(ELF-MF)的生物效应 会议中，关于EL下M下生物效应的阳性结果主要体现在以下几个方面：ELFF调节了 神经干细胞增殖分化的关键基因表达，从而刺激在体神经发生，并促进体外神经干细胞分 化和神经元产生增加：可诱导细胞周期延迟：50Hz0,4mT的ELF-MF可影响中国仓鼠肺 (Chinese ham ster lng,CHL)细胞F-肌动蛋白的重组及细胞迁移，还可能诱导CHL细胞自 噬：对大鼠急性骨酪肌控伤具有治疗效果：磁性纳米粒子可以放大并介导ELFM下影响细 胞增殖和调亡的生物学效应：60Hz200uT的ELFF连续作用20周，大鼠睾丸生殖细胞 调亡的数目显著增加，且精子数量明显减少：ELF对埋藏式心脏复律除颜器（血pabl cardjoverter defbril幽os,CD)产生的电磁干扰还不能完全排除。另外，我国第三军医大 学张苦等基于重庆街道距110kW电源线不同距离的点、公共区域及居民建筑起居室的测量 结果，发现110kW高压线附近1O0米范围内的住宅及公共区域的ELF-EF及ELF~F强度 较高：神经行为测试结果表明，居住在110kW电源线附近的人群，其精细动作技能和知觉 速度显著降低。 而关于ELFF生物效应的阴性结果主要有：中国科学院张承等的研究显示，目前没 有证据表明100uT50Hz的ELFMF与阿尔茨海默氏病(,AD)之间存 在关联，且ELFF暴露对铝负荷引起的AD发病无影响：韩国Y eung Bae Jin的报告显 示，ELFF单独辐射细胞与未辐射细胞间的DNA无明显差异，ELFF结合电离辐射 IGy、H0250moL)及cWyC激活处理因素时，未观测到协同效应：新西兰奥塔哥大 学的John Dockert对ELF与儿童白血病的相关性进行了报告，未见明显相关性：美国 A hbom及G reenland对ELF-M F的汇总分析发现，少数儿童受高辐射后患白血病的风险增 加，Leeka Kheif论s随后的研究结果与之一致，其风险小量增加是否具有意义尚未可知，目 前还没有明确的生物学机制表明ELF1下可能会导致白血病。 微波(MW)辐射的生物效应 会议中，关于M辐射生物效应的报告主要有以下结果：微波辐射诱导丫氨基丁酸和 甘氨酸释放减少，细胞周期调节蛋白激酶5引起突触蛋白I磷酸化并参与诱导该效应：长 期的微波辐射可导致海马结构受损，进而引起功能损伤，微波辐射引起的海马认知功能改 变可能是神经递质破坏的结果网，微波辐射诱导海马NMDA受体的数量和功能降低，这与 www.cjb.org-cn I ACTA BIOPHYSICA SINICA 315 1994-2015 China Academie Joural Electronie Publishing House.All rights reserved http://www.cnki.ne
www.cjb.org.cn｜ACTA BIOPHYSICA SINICA 李海娟等：生物电磁学研究的新进展——从生物电磁学会第 34 届年会谈起 新人点评 / Journal Club 引起关注。我国兰州交通大学逯迈教授及日本九州大学 Shoogo Ueno 采用 FDTD 法评估了 儿童和成人头部模型的高分辨率 MRI 数据，结果表明，儿童大脑的 SAR10g 显著高于成人大 脑的对应值，二者的 SAR10g 均远低于 2 W/kg，符合 IEEE 定义的安全标准。SAR 在人脑中 的分布具有年龄依赖性，儿童头部具有更深的 SAR 吸收渗透性。另外，法国 Rania Ghosn 等的研究显示，GSM 手机辐射 20 min，并未导致大脑中动脉的血流速率、血流量、脉动指 数及阻力指数发生明显改变，表明脑循环未受其 RF 辐射影响[9]。 但这些阴性结果不应该作为鼓励过度使用移动通信工具的依据，因为目前的方法可能 尚未检测到轻微的生物和神经生理学改变。 极低频磁场(ELF-MF)的生物效应 会议中，关于 ELF-MF 生物效应的阳性结果主要体现在以下几个方面：ELF-MF 调节了 神经干细胞增殖分化的关键基因表达，从而刺激在体神经发生，并促进体外神经干细胞分 化和神经元产生增加；可诱导细胞周期延迟；50 Hz 0.4 mT 的 ELF-MF 可影响中国仓鼠肺 (Chinese hamster lung, CHL) 细胞 F- 肌动蛋白的重组及细胞迁移，还可能诱导 CHL 细胞自 噬；对大鼠急性骨骼肌挫伤具有治疗效果；磁性纳米粒子可以放大并介导 ELF-MF 影响细 胞增殖和凋亡的生物学效应；60 Hz 200 μT 的 ELF-MF 连续作用 20 周，大鼠睾丸生殖细胞 凋亡的数目显著增加，且精子数量明显减少；ELF 对埋藏式心脏复律除颤器 (implantable cardioverter defibrillators，ICD) 产生的电磁干扰还不能完全排除。另外，我国第三军医大 学张蕾等基于重庆街道距 110 kV 电源线不同距离的点、公共区域及居民建筑起居室的测量 结果，发现 110 kV 高压线附近 100 米范围内的住宅及公共区域的 ELF-EF 及 ELF-MF 强度 较高；神经行为测试结果表明，居住在 110 kV 电源线附近的人群，其精细动作技能和知觉 速度显著降低。 而关于 ELF-MF 生物效应的阴性结果主要有：中国科学院张丞等的研究显示，目前没 有证据表明 100 μT 50 Hz 的 ELF-MF 与阿尔茨海默氏病 (Alzheimer's disease，AD) 之间存 在关联，且 ELF-MF 暴露对铝负荷引起的 AD 发病无影响；韩国 Yeung Bae Jin 的报告显 示，ELF-MF 单独辐射细胞与未辐射细胞间的 DNA 无明显差异，ELF-MF 结合电离辐射 (1Gy)、H2O2 (50 μmol/L) 及 c-Myc 激活处理因素时，未观测到协同效应；新西兰奥塔哥大 学的 John Dockerty 对 ELF 与儿童白血病的相关性进行了报告，未见明显相关性；美国 Ahlbom 及 Greenland 对 ELF-MF 的汇总分析发现，少数儿童受高辐射后患白血病的风险增 加，Leeka Kheifets 随后的研究结果与之一致，其风险小量增加是否具有意义尚未可知，目 前还没有明确的生物学机制表明 ELF-MF 可能会导致白血病。 微波(MW)辐射的生物效应 会议中，关于 MW 辐射生物效应的报告主要有以下结果：微波辐射诱导 γ- 氨基丁酸和 甘氨酸释放减少，细胞周期调节蛋白激酶 5 引起突触蛋白 I 磷酸化并参与诱导该效应；长 期的微波辐射可导致海马结构受损，进而引起功能损伤，微波辐射引起的海马认知功能改 变可能是神经递质破坏的结果[10]；微波辐射诱导海马 NMDA 受体的数量和功能降低，这与 315
新人点评/小oumal Club 生物物理学报2013年第29卷第4期 微波辐射导致的学习记忆功能受损有关：毫米波辐射可以通过热刺激显著影响细胞的基因 表达。另外，台湾的Shen Chemg等提出使用FNP法(zzy near fiel patem9检测微波 辐射细胞产生的生物效应。 MRI剂量测定与辐射效应 波兰Jolanta K arpow z应用新暴露剂量测定技术，对不同类型的1.5T管MR1扫描 工作人员的磁场辐射暴露进行评估，结果表明，根据人类环境改造学设计的扫描仪通常符 合职业安全及健康法例的要求(UD止2004A0C),而未根据人类环境改造学设计的扫描 仪则很有可能超标。瑞士Vakerio De San岱等的研究表明，市场上的一些治疗性磁垫在体 内引起的场强明显高于ICN ERP的基本限值，其安全性不经过彻底的评估还无法确定。瑞 典Jonna胃en等研究发现，功能磁共振成像扫描仪可引起人淋巴细胞微核形成，可能与基 因重排相关，并有可能导致早期癌变。关国科罗拉多大学Lucas Porelli等通过设计、制造 和修改配套传感器，发现传统保温箱的大小和磁场不均匀性可导致实验的不可重复性。 电磁辐射对子代影响的研究进展 会议中，关于电磁场辐射对子代影响的报告结果均为阴性。日本Akhio Tateno等检 测了无线终端靠近孕妇腹部时胎儿的温度变化，结果表明胎儿温度升高的峰值约为0.16℃， 低于1℃的最高限值，无不利影响：Koj M urono等的研究表明，妊娠期电磁场全身辐射并 没有影响子代造血干细胞的活性。 研究模型方面，Tom oaki N agaoka等的研究表明，孕妇的解剖结构对评估ENF辐射后 胎儿的SAR值有影响，认为应当使用接近在体的孕妇模型：法国Mar座Jah等初步研究 了用于胎儿RF辐射评估的简化孕妇模型，以解决数值剂量学中由于缺乏孕妇模型而带来的 许多问题。 电磁场的医学医用 电磁场的医学应用目前着眼于以下几个方面：脑部的局部经颅磁刺激(manscmnin m agnetic Sti恤uation,TMS):脉冲电磁场在癌症治疗中的应用：磁控细胞定位及细胞生长： 铁离子从铁蛋白释放和吸收的控制。 M ingyeong Seo等采用基于天线输入阻抗和散射特性的检测指标，研究了乳腺癌早期 的一个简易检测系统的可行性，结果表明，使用建议的系统配置和散射参数的检测指标可 检测到癌组织。Adan Cervantes等提出了一个新的理论，有望应用随机共振技术人为制造 白噪声，刺激缨儿对环境产生反应，调节共运动及睡眠状态，改善共循环及呼吸系统，从 而减少婴儿猝死综合症的发生率。 研究模型的建立 Jackson M assey基于vHP(visible hum an projec)数据集的横断面解剖成像，建立了两 316 ACTA BIOPHYSICA SINICA I Vol29 No.4 I Apr.2013 1994-2015 China Academic Joural Electronie Publishing House.All rights reserved.http://www.enki.net
ACTA BIOPHYSICA SINICA｜Vol.29 No.4｜Apr. 2013 新人点评 / JournalClub 生物物理学报 2013 年 第 29 卷 第 4 期 微波辐射导致的学习记忆功能受损有关；毫米波辐射可以通过热刺激显著影响细胞的基因 表达。另外，台湾的 Shen Cherng 等提出使用 FNP 法 (fuzzy near field patterns) 检测微波 辐射细胞产生的生物效应。 MRI 剂量测定与辐射效应 波兰 Jolanta Karpowicz 应用新暴露剂量测定技术，对不同类型的 1.5 T 管 MRI 扫描仪 工作人员的磁场辐射暴露进行评估，结果表明，根据人类环境改造学设计的扫描仪通常符 合职业安全及健康法例的要求 (EU Dir 2004/40/EC)，而未根据人类环境改造学设计的扫描 仪则很有可能超标。瑞士 Valerio De Santis 等的研究表明，市场上的一些治疗性磁垫在体 内引起的场强明显高于 ICNERP 的基本限值，其安全性不经过彻底的评估还无法确定。瑞 典 Jonna Wilen 等研究发现，功能磁共振成像扫描仪可引起人淋巴细胞微核形成，可能与基 因重排相关，并有可能导致早期癌变。美国科罗拉多大学 Lucas Portelli 等通过设计、制造 和修改配套传感器，发现传统保温箱的大小和磁场不均匀性可导致实验的不可重复性。 电磁辐射对子代影响的研究进展 会议中，关于电磁场辐射对子代影响的报告结果均为阴性。日本 Akihiro Tateno 等检 测了无线终端靠近孕妇腹部时胎儿的温度变化，结果表明胎儿温度升高的峰值约为 0.16℃， 低于 1℃的最高限值，无不利影响；Koji Murono 等的研究表明，妊娠期电磁场全身辐射并 没有影响子代造血干细胞的活性。 研究模型方面，Tomoaki Nagaoka 等的研究表明，孕妇的解剖结构对评估 EMF 辐射后 胎儿的 SAR 值有影响，认为应当使用接近在体的孕妇模型；法国 Marjorie Jala 等初步研究 了用于胎儿 RF 辐射评估的简化孕妇模型，以解决数值剂量学中由于缺乏孕妇模型而带来的 许多问题。 电磁场的医学医用 电磁场的医学应用目前着眼于以下几个方面：脑部的局部经颅磁刺激 (transcranial magnetic Stimulation，TMS)；脉冲电磁场在癌症治疗中的应用；磁控细胞定位及细胞生长； 铁离子从铁蛋白释放和吸收的控制。 Mingyeong Seo 等采用基于天线输入阻抗和散射特性的检测指标，研究了乳腺癌早期 的一个简易检测系统的可行性，结果表明，使用建议的系统配置和散射参数的检测指标可 检测到癌组织。Adan Cervantes 等提出了一个新的理论，有望应用随机共振技术人为制造 白噪声，刺激婴儿对环境产生反应，调节其运动及睡眠状态，改善其循环及呼吸系统，从 而减少婴儿猝死综合症的发生率。 研究模型的建立 Jackson Massey 基于 VHP (visible human project) 数据集的横断面解剖成像，建立了两 316
李海娟等：生物电磁学研究的新进展—从生物电磁学会第34届年会谈起 新人点评/Journal Club 个高分辨率全身电磁体素模型：AustinM an及AustinW om an模型。这两个模型的组织数量 为6个，体素大小为1mm×1mm×1mm。与之前的来自相同或类似数据集的模型不同，这 些模型完全在线记录，包括任何分段步骤中的任何假想。目前，这两个模型正被一些研究 人员和独立研究小组用作数值方法的基准。ohanna w olf等开发和验证了研究解剖学模型 上EMF与神经元间关联的仿真平台，该平台结合了SEM CAD X EM仿真平台ho∥ WW罩，sem cad.cOm)和NEURON模拟软件叫，可用以评估ENF暴露的安全性、开发和优化 神经元修复设备，以及研究深部脑刺激和神经肌肉失能机制。体位对于研究辐射生物效应 具有重要意义，Dom inik Szc2eba等开发了高分辨率虚拟人体解剖模型以获得较大的姿势 变化，使用一个小型解算器模拟机械变形。Juan Carbs V anegas Acost等介绍了基于电场 作用下细胞可由于其介电性而表现为偶极子这一想法，以及在电场条件下律立的骨原细胞 动力学数值框架，该模型可用于研究电场与细胞行为之间的因果关系园。目前，移动电话 基站的磁场强度测量有两种方法：使用昂贵、复杂的设备进行实地测量或使用综合模拟仿 真模型进行虚拟评估。Phillip K nipe评估了当前用于预测场强的模拟程序包与实地测量方 法相比的有效性，认为模拟建模的方法可有效评估环境RF-EM F水平。 风力发电站与公共健康 随着世界范围内风力涡轮机和风力发电站作为可再生和可持续能源而迅速发展，其对 健康的潜在影响引起了公众关注。全面、准确、客观的医学分析及与当地社区进行细致的 沟通是该项技术发展的关键部分。具有生理学、生物物理学、物理学和生物电磁学经验的 科研人员应发挥作用，协助解释信息，评估其对健康的潜在效应，这对BEMS成员既是机 遇又是挑战。Moyra Black等的研究表明，新西兰风力发电站的电磁场辐射远低于CNRF 指南，亦低于未明确的儿童白血病相关的电磁辐射水平，尚未发现其视觉效应和听觉效应。 风险沟通策略 随着对通讯风险关注度的增加，出现了风险管理和风险评估的专门领域，风险沟通 (isk com■un ication,RC)策略在过去的十年中持续发展。RC策略有五个关键点：l)必 须贴近实际，有的放失。因为不可能对所有个案进行全面咨询，所以，风险筛查工具对未 来风险评估的重要性不言而喻。2必须基于受影响各方的有效对话，而不仅仅是简单的信 息交换，这对资源及培训提出要求。3)必须集中在关键问题上，反映社区/个体的认知关 注。对通信基站的抗议可能是由于运营商对当地敏感因素缺乏认知、采取不当行为或恶劣 做法，或者是时机不对。④科学的风险信息认知要对等，应使用最新技术完善公众信息的 获取渠道。5应当认识到，EWF环境暴露已成为一个全球性问题，因此，RC策略的行动 和反思必须放眼全球，同时着眼于本地。 科研人员必须基于流行病学调查和科学实验结果进行风险评估，并与公众进行清晰有 效的沟通：政府机构必须制定并告知安全规章和政策措施：对此问题关切的公众也要根据 科学的指南来把握自身可以接受的风险程度。 www.cjb.orgcn IACTA BIOPHYSICA SINICA 317 19-015 China Academie Joumal Electronie Publishing House.All rights reserved http://www.cnki.ne
www.cjb.org.cn｜ACTA BIOPHYSICA SINICA 李海娟等：生物电磁学研究的新进展——从生物电磁学会第 34 届年会谈起 新人点评 / Journal Club 个高分辨率全身电磁体素模型：AustinMan 及 AustinWoman 模型。这两个模型的组织数量 为 56 个，体素大小为 1 mm×1 mm×1 mm。与之前的来自相同或类似数据集的模型不同，这 些模型完全在线记录，包括任何分段步骤中的任何假想。目前，这两个模型正被一些研究 人员和独立研究小组用作数值方法的基准。Johanna Wolf 等开发和验证了研究解剖学模型 上 EMF 与神经元间关联的仿真平台，该平台结合了 SEMCAD X EM 仿真平台 (http:// www.semcad.com) 和 NEURON 模拟软件[11]，可用以评估 EMF 暴露的安全性、开发和优化 神经元修复设备，以及研究深部脑刺激和神经肌肉失能机制。体位对于研究辐射生物效应 具有重要意义，Dominik Szczerba 等开发了高分辨率虚拟人体解剖模型以获得较大的姿势 变化，使用一个小型解算器模拟机械变形。Juan Carlos Vanegas Acosta 等介绍了基于电场 作用下细胞可由于其介电性而表现为偶极子这一想法，以及在电场条件下建立的骨原细胞 动力学数值框架，该模型可用于研究电场与细胞行为之间的因果关系[12]。目前，移动电话 基站的磁场强度测量有两种方法：使用昂贵、复杂的设备进行实地测量或使用综合模拟仿 真模型进行虚拟评估。Phillip Knipe 评估了当前用于预测场强的模拟程序包与实地测量方 法相比的有效性，认为模拟建模的方法可有效评估环境 RF-EMF 水平。 风力发电站与公共健康 随着世界范围内风力涡轮机和风力发电站作为可再生和可持续能源而迅速发展，其对 健康的潜在影响引起了公众关注。全面、准确、客观的医学分析及与当地社区进行细致的 沟通是该项技术发展的关键部分。具有生理学、生物物理学、物理学和生物电磁学经验的 科研人员应发挥作用，协助解释信息，评估其对健康的潜在效应，这对 BEMS 成员既是机 遇又是挑战。Moyra Black 等的研究表明，新西兰风力发电站的电磁场辐射远低于 ICNIRP 指南，亦低于未明确的儿童白血病相关的电磁辐射水平，尚未发现其视觉效应和听觉效应。 风险沟通策略 随着对通讯风险关注度的增加，出现了风险管理和风险评估的专门领域，风险沟通 (risk communication，R-C) 策略在过去的十年中持续发展。R-C 策略有五个关键点：1) 必 须贴近实际，有的放矢。因为不可能对所有个案进行全面咨询，所以，风险筛查工具对未 来风险评估的重要性不言而喻。2) 必须基于受影响各方的有效对话，而不仅仅是简单的信 息交换，这对资源及培训提出要求。3) 必须集中在关键问题上，反映社区 / 个体的认知关 注。对通信基站的抗议可能是由于运营商对当地敏感因素缺乏认知、采取不当行为或恶劣 做法，或者是时机不对。4) 科学的风险信息认知要对等，应使用最新技术完善公众信息的 获取渠道。5) 应当认识到，EMF 环境暴露已成为一个全球性问题，因此，R-C 策略的行动 和反思必须放眼全球，同时着眼于本地。 科研人员必须基于流行病学调查和科学实验结果进行风险评估，并与公众进行清晰有 效的沟通；政府机构必须制定并告知安全规章和政策措施；对此问题关切的公众也要根据 科学的指南来把握自身可以接受的风险程度。 317
新人点评/JournalClub 生物物理学报2013年第29卷第4期 科学与媒体 Rodney Co丘、Roslyn Young和Legh Dayon分别从企业、科学家和记者的角度对科 学与媒体的关系进行了评估。目前，媒体覆盖最广、关注水平最高的是前文提到的ARC 将RF电磁场辐射归为B类因素的评估报告，关于此信息，媒体进行了大量辩论。如何利 用媒体覆盖面广、受众多及具引导性的特点，正确处理科学与媒体的关系，发挥科学和媒 体在新技术开发及R℃中的作用，是企业、科学家和记者应当共同思考的问。 与武器装备相关的研究 电磁武器，即有意电磁千扰(in ten tional electrom agneti心n terference,EM)的方法在 过去十年的研究中已发展成为一个主要的研究领域。Stefan K am pusch等对EMI系统进行 了全面的概述，并着眼于电子干扰设备人体暴露的分析，认为应更严苛地对EM1进行多方 面的辐射暴委分级和评估。简单爆炸装置(in prov ised explosive device,ED)干扰系统覆 盖了较宽频谱，包括手机信号及其他移动信号，可由士兵携带或装载于车辆上，M arthinus Va调覆k等通过数值分析对ED干扰系统的电磁辐射安全性进行了评估，并呈现了模拟 SAR结果。 电磁生物学的研究已经涉及到社会及人们生活的方方面面，与人类的身体健康息息相 关，因此也受到社会各界越来越多的关注，科技工作者在相关领域的研究深度和广度也在 不断扩展。了解国际同行的研究状况对于促进国内该学科的研究具有重要意义，希望该文 的内容能够给国内学者的研究工作带来帮助。 参考文献 Ce Mol Med.2013,1701y154-159 ries1979-2008:c F.Martens L D ne T.Exposure a oy2012.23(2r301-30 ohone bas nd risk o 2013.344300-311 Upd ort study.BMJ,2011. B eph W G,Verloock va ON.Khor ina VA Bo man AM Rodaite and radar】 ms used for air mov AG.Oxidat hy2012,103(6r750-76 s de Seze R Selmaoui B Etfects of GSM 900 MHz or 564 cerebral artery blood flow assess 4 10 opu msy2012, 724-252 Li X.Su ZT. hip between cognition function anc of siRNA throug membranes driven b ned Emimn Soi 2012 252r 182-188 anosecond electric pulses and 11.Hines ML le NT The NEURON simulatior 12 om AP 6.Pakhomova ON.Gregory BW.Pakhomo AG.Facilitaon ACTA BIOPHYSICA SINICA I VoL29 No.4IApr.2013 21994-2015 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net
ACTA BIOPHYSICA SINICA｜Vol.29 No.4｜Apr. 2013 新人点评 / JournalClub 生物物理学报 2013 年 第 29 卷 第 4 期 1. Deltour I, Auvinen A, Feychting M, Johansen C, Klaeboe L, Sankila R, Schuz J. Mobile phone use and incidence of glioma in the Nordic countries 1979-2008: consistency check. Epidemiology, 2012, 23(2): 301~307 2. Frei P, Poulsen AH, Johansen C, Olsen JH, StedingJessen M, Schuz J. Use of mobile phones and risk of brain tumours: Update of Danish cohort study. BMJ, 2011, doi: http://dx.doi.org/10.1136/bmj.d6387 3. Pakhomova ON, Khorokhorina VA, Bowman AM, RodaiteRiseviciene R, Saulis G, Xiao S, Pakhomov AG. Oxidative effects of nanosecond pulsed electric field exposure in cells and cell-free media. Arch Biochem Biophys, 2012, 527(1): 55~64 4. Craviso GL, Choe S, Chatterjee I, Vernier PT. Modulation of intracellular Ca2+ levels in chromaffin cells by nanoelectropulses. Bioelectrochemistry, 2012, 87: 244~252 5. Breton M, Delemotte L, Silve A, Mir LM, Tarek M. Transport of siRNA through lipid membranes driven by nanosecond electric pulses: An experimental and computational study. J Am Chem Soc, 2012, 134 (34): 13938~13941 6. Pakhomova ON, Gregory BW, Pakhomov AG. Facilitation of electroporative drug uptake and cell killing by electrosensitization. J Cell Mol Med, 2013, 17(1): 154~159 7. Aerts S, Deschrijver D, Joseph W, Verloock L, Goeminne F, Martens L, Dhaene T. Exposure assessment of mobile phone base station radiation in an outdoor environment using sequential surrogate modeling. Bioelectromagnetics, 2013, 34(4): 300~311 8. Joseph W, Goeminne F, Vermeeren G, Verloock L, Martens L. Occupational and public field exposure from communication, navigation, and radar systems used for air traffic control. Health Phys, 2012, 103(6): 750~762 9. Ghosn R, Thuroczy G, Loos N, Brenet-Dufour V, Liabeuf S, de Seze R, Selmaoui B. Effects of GSM 900 MHz on middle cerebral artery blood flow assessed by transcranial Doppler sonography. Radiat Res, 2012, 178(6): 543~550 10. Zhao L, Peng RY, Wang SM, Wang LF, Gao YB, Dong J, Li X, Su ZT. Relationship between cognition function and hippocampus structure after long-term microwave exposure. Biomed Environ Sci, 2012, 25(2): 182~188 11. Hines ML, Carnevale NT. The NEURON simulation environment. Neural Comput, 1997, 9(6): 1179~1209 12. Vanegas-Acosta JC, Garzon-Alvarado DA, Zwamborn AP. Mathematical model of electrotaxis in osteoblastic cells. Bioelectrochemistry, 2012, 88: 134~143 参考文献： 科学与媒体 Rodney Croft、Roslyn Young 和 Leigh Dayton 分别从企业、科学家和记者的角度对科 学与媒体的关系进行了评估。目前，媒体覆盖最广、关注水平最高的是前文提到的 IARC 将 RF 电磁场辐射归为 2B 类因素的评估报告，关于此信息，媒体进行了大量辩论。如何利 用媒体覆盖面广、受众多及具引导性的特点，正确处理科学与媒体的关系，发挥科学和媒 体在新技术开发及 R-C 中的作用，是企业、科学家和记者应当共同思考的问题。 与武器装备相关的研究 电磁武器，即有意电磁干扰 (intentional electromagnetic interference，IEMI) 的方法在 过去十年的研究中已发展成为一个主要的研究领域。Stefan Kampusch 等对 IEMI 系统进行 了全面的概述，并着眼于电子干扰设备人体暴露的分析，认为应更严苛地对 IEMI 进行多方 面的辐射暴露分级和评估。简单爆炸装置 (improvised explosive device，IED) 干扰系统覆 盖了较宽频谱，包括手机信号及其他移动信号，可由士兵携带或装载于车辆上，Marthinus Van Wyk 等通过数值分析对 IED 干扰系统的电磁辐射安全性进行了评估，并呈现了模拟 SAR 结果。 电磁生物学的研究已经涉及到社会及人们生活的方方面面，与人类的身体健康息息相 关，因此也受到社会各界越来越多的关注，科技工作者在相关领域的研究深度和广度也在 不断扩展。了解国际同行的研究状况对于促进国内该学科的研究具有重要意义，希望该文 的内容能够给国内学者的研究工作带来帮助。 318