Effects of 26 GHz Radiofrequency Exposure on Electrodermal Activity in Healthy Young Adults

《International Journal of Radiation Biology》：Effects of 26?GHz radiofrequency exposure on electrodermal activity in healthy young adults

　　

^摘要目的：部署26 GHz毫米波技术代表了5 G实施的下一阶段，然而其对自主神经系统功能的潜在影响仍未得到探索。本研究调查了环境水平的26 GHz暴露是否影响皮肤电活动（EDA），这是交感神经系统激活的一个敏感指标。^{材料和方法}：22名健康的年轻成年人参加了一项随机、平衡、双盲研究，检查了受控26 GHz暴露对EDA反应的影响。参与者接受了两次会话（真实暴露和模拟暴露），头部水平的电场强度为2 V/m，躯干水平为1 V/m，代表环境暴露的上限范围。使用已建立的连续分解分析方法在暴露前、暴露（25.5分钟）和暴露后阶段测量EDA参数。在标准化听觉刺激协议后评估了紧张成分（基线交感神经激活）和相反应（刺激引发的反应）。^结果：在所有测量的EDA参数中，未观察到26 GHz暴露具有统计学意义的显著影响。与所有实验阶段的模拟条件相比，紧张活动、相反应、反应潜伏期、振幅测量值和整体皮肤电导在射频暴露期间及之后均保持不变。^结论：环境水平的26 GHz暴露不会产生通过皮肤电反应测量的可检测到的急性交感神经系统活动效应。这些发现与报告的较低5 G频率下的效应形成对比，表明存在频率特异性的生物相互作用。毫米波的组织穿透力有限，可能防止电磁能到达交感神经支配的结构。结果支持现行指南，但强调了需要进行补充研究的必要性。

^{论文解读：26 GHz射频暴露对健康年轻人皮肤电活动的影响}

研究背景与问题阐述：
随着中频段（如3.5 GHz）自2019年以来的广泛采用，电信行业正转向毫米波实施，特别是26 GHz频段，该频段有望在人口密集的城市区域实现超高容量应用（ICNIRP Citation 2020）。与较低频率不同，26 GHz信号具有独特的传播特性，包括组织穿透深度减少和电磁相互作用谱改变，这需要专门的生物学调查。尽管射频（RF）场暴露对健康影响的已有研究主要区分了热效应和非热生物机制，其中热效应（涉及组织温度升高）已通过国际暴露指南进行了充分监管（ICNIRP Citation 1998, Citation 2020），但低于温度升高水平的非热效应，特别是其对自主神经系统（ANS）调节的潜在影响，仍理解不清。自主神经系统在生理稳态中起着核心作用，且对细微的环境压力敏感（Tansey and Johnson Citation 2015）。皮肤电活动（EDA）作为交感神经系统活动的非侵入性指标，因其与副交感神经系统的影响相对独立，成为评估射频潜在自主神经变化的理想参数。然而，针对26 GHz频段毫米波暴露对EDA影响的研究尚属空白，现有文献主要集中在6 GHz以下的频率，且结论不一致（Jamal et al. Citation 2024; Wilén et al. Citation 2006等）。鉴于26 GHz信号restricted tissue penetration（组织穿透受限）的独特特性，这一知识缺口需要通过针对性的研究来填补，以确保对5 G基础设施部署潜在健康影响的全面理解。因此，研究人员旨在通过随机、对照、参与者盲法的实验方案，评估环境水平强度的26 GHz射频暴露对健康成年人急性EDA参数的影响。

研究方法与关键技术应用：
为了开展这项研究，研究人员在法国“CPP Sud-Ouest et Outre-Mer 1”伦理委员会的批准下，招募了32名健康成年人，最终纳入分析22名参与者。研究采用随机、平衡、三盲设计。关键的技术方法包括：使用罗德与施瓦茨（Rohde & Schwarz）SMM 100 A射频发生器生成符合Release 15标准的26 GHz 5 G新无线电（NR）信号，通过 horn antenna（号角天线，NorthEast Microwave 261 A）进行发射。天线定向为主波束轴指向参与者头部，距离120 cm，处于远场条件（根据公式2D2/λ计算最小距离为0.9 m）。信号采用频分双工（FDD）和正交相移键控（QPSK）调制，信道带宽100 MHz。头部水平和躯干水平的电场强度分别控制在2 V/m和1 V/m，对应于法国国家频率管理局（ANFR）记录的环境暴露上限。EDA数据采集使用银/氯化银（Ag/AgCl）电极置于非优势手食指和中指远节指骨，采样频率为1000 Hz，并导入MATLAB-based Ledalab软件进行连续分解分析（CDA）。统计分析使用R软件，采用线性混合效应模型评估暴露条件（真实vs模拟）和实验阶段（暴露前、暴露中、暴露后）的影响。

研究结果与结论：
^{3.1. Continuous decomposition analysis parameters}
连续分解分析（CDA）参数分析显示，暴露条件对紧张活动（CDA Tonic）、相活动（CDA.SCR）、皮肤电反应数量（CDA nSCR）或反应振幅（CDA AmpSum）无显著主要效应（p值均>0.05）。然而，观察到暴露条件对反应潜伏期（CDA Latency）存在显著主要效应（F(1,397) = 5.82, p = .016），Tukey事后检验验证了该差异（p = .023）。尽管在相活动、反应数量和反应振幅上发现了暴露条件与阶段的显著交互作用，但事后分析未识别出任何特定实验阶段内真实暴露与模拟暴露之间的显著成对差异。

^{3.2. Traditional Trough-to-peak parameters}
传统峰谷（TTP）参数分析显示，暴露条件对反应数量、反应潜伏期或反应振幅无显著主要效应。虽然发现反应数量存在暴露条件与阶段的交互作用，但事后比较未在任何阶段识别出显著差异。

^{3.3. Global skin conductance measures}
全局平均皮肤电导分析显示，暴露条件（p = .88）或阶段（p = .25）无显著主要效应，暴露条件与阶段的交互作用也不显著（p = .19）。

讨论部分总结：
本研究结果表明，在环境水平强度（头部2 V/m，躯干1 V/m）下，26 GHz射频暴露对健康年轻人的急性皮肤电活动参数无统计学意义的显著影响。这一发现与较低5 G频率（如3.5 GHz）下报告的效应形成对比（Jamal et al. Citation 2024），但与子6 GHz文献中关于在ICNIRP合规或环境水平暴露下EDA未显示一致调制作用的证据一致。研究中观察到的唯一显著差异是CDA潜伏期，但事后分析显示该差异并非集中在暴露期间，且在暴露前基线阶段也存在，因此研究人员将其解释为统计平均伪影而非生物效应。从生物物理学机制来看，26 GHz毫米波主要被皮肤表层吸收，穿透深度有限（Neufeld and Kuster Citation 2018; ICNIRP Citation 2020），这可能限制了其影响深层自主神经结构的能力。此外，EDA作为交感活动的下游整合输出，可能降低了对局部或瞬时效应的敏感性。本研究结果支持当前基于环境暴露水平的监管框架，但指出需进一步研究慢性暴露、个体易感性及更高强度极限值下的效应。

研究结论：
本受控研究发现，在环境强度水平下，26 GHz射频暴露对健康年轻人的皮肤电活动无显著影响。所有EDA参数在暴露期间及之后保持不变，这与报告的较低5 G频率下的效应形成对比。毫米波有限的组织穿透力可能解释了自主神经反应的缺失。这些发现表明，当前的环境26 GHz暴露水平不会急性影响交感神经系统活动，支持现有的监管框架。然而，结果仅限于健康成年人的急性暴露，未涉及慢性暴露效应或个体易感性因素。随着26 GHz技术的扩展，未来的研究应检查长期暴露场景，并测试在规范极限强度下的效应及脆弱人群。

该论文发表在《International Journal of Radiation Biology》。