生物电磁技术的医学应用与健康危害评价(2)

　　静磁场还可能对中枢神经系统电荷载体或神经传导过程产生影响甚至损害。患者短时间暴露在磁感应强度≤3.0 T 的静磁场中时，多数无明显症状；但当患者置身于磁感应强度>4.0 T 的超高磁场中时，多数患者会感觉头晕、头痛、恶心、胸闷，甚至口中有异味等。

　　高速变换的梯度磁场可诱导机体生成感应电流，电流作用于心血管，使血管和心肌细胞等发生去极化，从而可能导致诱发心律不齐、心室颤动等严重结果。感应电流作用于周围神经系统，可引发外周神经刺激效应，导致机体发生收缩现象，严重时可引起抽搐。梯度感应电流作用于中枢神经系统可引发视觉磁致光幻视症状，即患者眼前出现闪光感或色环等现象，该现象与静磁场和梯度磁场切换率相关，在梯度磁场停止后即自行消失。美国食品及药物管理局（FDA）规定 MRI 检查中关于梯度磁场变化率的安全标准：MRI 检查过程中，受检者所经受的梯度磁场变化率要低于使外周神经出现误刺激的阈值，且至少为 3 倍以上的安全系数，最大磁感应强度梯度变化率<60 T/s[68].

　　3 生物电磁效应相关健康风险评估体系对策的探讨与展望

　　综上所述，生物电磁技术的发展与应用日新月异，生物电磁技术的覆盖面愈加广阔，使得生物电磁技术越来越广泛、越来越直接地应用于人体，并成为人们生活密不可分的组成部分。与之相对应的职业危害、流行病学特征及健康风险问题也迫在眉睫地摆在人们的面前，并成为健康管理的重大公共卫生课题。尽快建立 1 套与之发展同步的、科学的、规范的生物电磁效应相关健康风险评估体系，就显得尤为重要。

　　健康风险是指工作场所或相关装备、产品等影响职业人员、暂时性工作人员、承包商、参观者、使用者及其他人员健康的条件与因素，在这些条件与因素中，可能存在某些危险源，潜在使人健康不良，造成身体健康受损或存在潜在健康问题。这些造成死亡、职业病、伤害或其他意外的事件一般称之为事故。评价某 1 个或某些危险源引发事故的可能性及其可能造成后果的综合便是健康风险评估。

　　健康风险评估（health risk appraisal, HRA）是 1 种方法或工具，用于描述和估计某 1 个未来发生某种特定疾病或因为某种特定疾病导致死亡的可能性。其目的在于估计特定事件发生的可能性，而不在于作出明确诊断[69].其基本原理基于评价个人或群体，以问卷方式收集个人生活方式及健康危险因素信息，完成风险评估分析；针对个人由于某 1 种或几种特定原因造成的死亡或患病风险给予定量的预测或评价，并通过提供健康教育和/或健康咨询服务，能够帮助个人改变 1 个或多个健康危险因素，进而降低患病或死亡的危险[70].

　　显然，生物电磁效应相关健康风险评估体系的建立，要紧密结合生物电磁学技术的特点、电磁场环境的因素、生物体与电磁场接触的量效关系及流行病学的特征来综合考虑。本文借鉴了公共卫生学、生理学、流行病学与管理毒理学等学科的基本理论，提出了建立生物电磁效应相关健康风险评估体系的构想和对策。即从生物电磁技术的危害识别、危害特征描述、暴露评估和风险特征描述这 4 个步骤，对生物电磁技术应用的基本原理及有关暴露的健康风险问题进行系统评估，为人们科学应用生物电磁技术并规避健康风险提供预防措施。故该体系的基本内容包括以下前 4 个方面。

　　3.1 生物电磁技术危害识别

　　生物电磁技术所形成的危害是指利用生物电磁技术所形成的设备、仪器、产品、材料或环境中所含有的对健康有潜在不良影响的生物、物理、化学因素。故该危害属于电气性、生物性、工程性、人体工学性、环境性危险源。危害识别就是根据循证医学、流行病学（基于队列研究与文献回顾）、动物实验（包括急性毒性、亚慢性和慢性毒性、遗传毒性、神经毒性、免疫毒性、内分泌干扰毒性、致畸性、致癌性等）、体外实验、理化与微生物检验、结构–活性关系分析等科学实验数据和文献信息资料，确定人体直接或间接暴露于生物电磁技术危险源后是否会对健康造成不良影响、造成不良影响的可能性、可逆性以及可能处于风险之中的人群和范围。

　　其目的是定性、定量评价生物电磁技术对人类健康危害影响的证据权重。该步骤是以毒性模式和作用方式 2 方面所有可提供的数据为依据，主要阐述以下 2 个方面的问题：①该电磁生物技术是否会对人体构成健康危害；②1 种已识别的电磁场危害可能发生的条件与因素。

　　为保证危害识别不发生遗漏，常采用以下方法识别危害源：①使用检查清单和项目表，如危害源性质或参数、作用原理、维修记录、暴露方式与持续时间、危害程度、急救记录等；②进行危害性、操作性及流行病学研究；③进行关键性因素的性能检测、模拟实验设计与后果分析，用来辨别可能导致的巨大风险的方法。

　　3.2 生物电磁技术危害特征描述

　　世界卫生组织（WHO）国际化学品安全规划署2004 年对危害特征描述的定义为：对 1 种因素或状况引起潜在不良作用的固有特性进行的定性或定量（可能情况下）描述，应包括剂量–反应评估及其伴随的不确定性。生物电磁技术的危害特征描述也有类似特点，其目的是定性描述电磁场暴露的性质及定量描述受到的电磁场暴露和出现的效应之间关系的特征过程、作用机制等，对于危害性作用有阈值的危害应尽可能建立人体安全暴露量水平，其目的是：①确定不同暴露程度下所致的不同不良作用；②确定健康指导值。一般认为，存在 1 个电磁场暴露水平（即阈值），低于该水平将不会出现有害影响。但是对于其他影响（例如癌症），则可能不存在阈值。

　　同时有些效应可能与暴露存在的持续性关系有关。

　　例如电可兴奋组织急性影响的频率相关阈值已经确定。国际非电离辐射防护委员会（ICNIRP）1998 年确定了中枢神经系统（CNS）（包括脑和脊椎，位于头与躯干）功能急性改变的阈值电流密度为 100 mA/m2,并建议在这些组织中感应的电流密度基本限值：职业工作人员为 10 mA/m2,非职业公众为 2 mA/m2.
　　
　　神经生理学专家认为，这些限值应在 4 Hz~1 kHz频段范围内保持不变，而在该频段以上或以下限值都有上升[71].电气与电子工程师协会（IEEE）2002 年验证了对于 50%的健康成人而言，在频率为 20 Hz时脑功能变化的阈值感应电场强度为 53 mV/m[72].

　　3.3 生物电磁技术危害的暴露评估暴露评估是通过流行病学调查或动物实验研究资料，描述电磁场危害物进入人体的途径，估算不同人群吸收危害的水平。根据危害在人体或动物体中的吸收时间、剂量及水平，初步估算危害的总暴露量并与安全暴露量进行比较，以确定不同条件下电磁场暴露的性质和程度。暴露评估的方法通常根据暴露因素的性质、暴露环境、暴露量等条件来确定，这些方法通常通过理化检测与监测、流行病学调查、安全性评价动物实验等直接方法（例如测量周边环境和个人暴露）和间接方法（例如问卷调查和计算技术）来实施。

　　3.4 电磁场暴露的风险特征描述

　　风险特征描述是指在危害识别、危害特征描述和暴露评估的基础上，综合分析危害对人群健康产生不良作用的风险及其程度，同时应当描述和解释风险评估过程中的不确定性。其目的有以下 2 个。

　　（1）确定未观察到有害作用的最高水平（NOAEL）：在规定的暴露条件下，通过实验或观察来确定不引起目标生物体形态、功能、生长、发育或寿命发生可检测到有害作用的最强电磁暴露程度。

　　（2）确定可观察到有害作用的最低水平（LOAEL）：在规定的暴露条件下，通过实验或观察来确定 1 种物质引起目标生物体形态、功能、生长、发育或寿命发生某种有害作用的最弱电磁暴露程度。

　　3.5 展望

　　人类已进入到互联网+的时代，生物电磁技术的应用已经无处不在，包括互联网与传统产业的结合、手机的普及、电子产品与人们的衣食住行日常生活息息相关，相应的公共卫生安全问题也层出不穷，人类的疾病控制管理模式已经悄悄地转向了健康管理模式，加上生物电磁效应健康风险评估体系的不完善，促使人们越来越关注健康管理的目标、任务、工作方式及范围。健康风险评估体系的建立涉及公众公共卫生安全问题，涉及到生物电磁技术应用的趋利避害问题，故也是政府的民生工程之一。

　　本文所提出的电磁危害识别、电磁危害特征描述、电磁暴露评估、电磁风险特征描述这 4 个步骤是借鉴了健康风险评估的基本理论与基本方法，也考虑了生物学及电磁学的专业特点。随着电磁学技术的相关产品进入医疗机构、进入寻常百姓家庭的步伐加快，健康风险评估体系将密切地伴随着社会事业的进步与人们生活的改善，并通过健康教育与健康促进的方式来保障人们的健康。

　　因此，现阶段国内的生物电磁效应相关健康风险评估还有很大的发展空间，越来越多的健康管理机构，包括政府部门、疾病控制机构、公共卫生安全评价单位或健康风险评价技术部门中越来越多的科研人员已经注意到这方面的研究并且已经有所收获。前文中提到的大功率医用钬激光治疗机治疗犬膀胱结石的组织安全性评价就是生物电磁效应相关健康风险评估应用中很好的例子；当然，在生物电磁效应安全性评价领域，还有大量的工作包括方法（流行病学研究、受控的临床研究、毒理学体内与体外实验等）、程序、报告等尚未完成，还有很多的问题亟待解决，需要国内外杰出的电磁学与生物学科研机构及科研人员携手合作，跨学科交流、沟通，共同为中国的生物电磁效应相关健康风险评估体系的建立作出贡献。

　　4 结论

　　本文总结了以下生物电磁技术应用及其暴露健康危害性影响的研究结果，并提出了生物电磁效应相关健康风险评估体系的工作内容。

　　1）生物电磁技术在医学上的应用方面，μs、ns、ps 脉冲电场在肿瘤无创治疗方面具有优势；低频电磁场促进骨折愈合；钬激光术具有损伤小、手术操作性强等优点；驻极体经皮给药为临床给药提高新手段。

　　2）关于电磁暴露的健康危害性评价方面，微波辐射是否产生健康危害，目前尚无定论；尽管国际上仍有大量争议，但 2007 年国际卫生组织宣布工频电磁场与儿童白血病相关致癌性的人体证据有限；工频电磁场暴露可改变动物认知行为，其受影响程度与电磁场的磁感应强度、暴露持续时间密切相关；THz 波在一定条件下可破坏 DNA 双螺旋结构，低水平 THz 波辐射可干扰蛋白质的识别过程；当人处于磁感应强度>4.0 T 的核磁共振成像超高磁场中时，大多数人会出现头痛、胸闷等心脑血管不适症状。

　　3）生物电磁效应相关健康风险评估体系包括电磁危害识别、电磁危害特征描述、电磁暴露评估、电磁风险特征描述这 4 个步骤，其应用前景广阔，是重要的公共卫生安全措施。

　　生物电磁技术的应用既有传统的领域，又有新型的领域；既有直接应用于人体的，又有间接应用于人体的。因此，需要针对生物电磁技术的不断发展、人们对健康需求的不断变化及健康风险问题的不断出现，努力加强政府部门、公共卫生单位、电磁学与生物学专业机构科研人员的交流与沟通，深入开展跨学科的科研与合作，共同为中国的生物电磁效应相关健康风险评估体系的建立与完善作出贡献。

　　参考文献：
　　[1] 严登俊，李 伟，王贵琴，等。 生物电磁学研究进展[J]. 电气电子教学学报，2007,29（3）：11-26.