Studientyp: Medizinische/biologische Studie (experimentelle Studie)

Response, thermal regulatory threshold and thermal breakdown threshold of restrained RF-exposed mice at 905 MHz med./bio.

[Reaktion, thermischer regulatorischer Grenzwert und thermischer Zusammenbruch-Grenzwert immobilisierter RF-exponierter Mäuse bei 905 MHz]

Von: Ebert S, Eom SJ, Schuderer J, Apostel U, Tillmann T, Dasenbrock C, Kuster N
Veröffentlicht in: Phys Med Biol 2005; 50 (21): 5203-5215
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Ziel der Studie (lt. Autor)

Bestimmung des thermischen regulatorischen und des thermischen "Überlastungs"-Schwellenwerts bei Mäusen, die bei hochfrequenten elektromagnetischen Feldern bei 905 MHz, immobilisiert innerhalb eines Röhrchens, exponiert wurden.

Hintergrund/weitere Details

Es wurden drei thermische Reaktions-Bereiche unterschieden: 1) ein nichtthermischer Bereich, wo keine messbare Temperatur-Reaktion auftritt, 2) ein thermischer regulatorischer Bereich, in dem das regulatorische System in der Lage ist, die absorbierte Energie zu kompensieren (um eine stabile Körpertemperatur zu erreichen) und 3) eine thermische "Überlastungs"-Region, in der der Organismus nicht in der Lage ist, die Temperatur-Erhöhung zu kompensieren.
Bei den B6C3F1-Mäusen wurde die thermische Reaktion für drei Gewichts-Gruppen (20 g, 24 g, 29 g), beide Geschlechter und für trächtige Mäuse ermittelt. Zusätzlich wurden NMRI-Mäuse mit einem Gewicht von 36 g für einen Vergleich zwischen den Stämmen untersucht.

Endpunkt

Exposition/Befeldung (teilweise nur auf Englisch)

Exposition Parameter
Exposition 1: 905 MHz
Expositionsdauer: kontinuierlich für 2 h
  • SAR: 20 W/kg Mittelwert über Masse (Ganzkörper) (2; 5; 7,2; 10; 12,6; 20 W/kg)

Exposition 1

Hauptcharakteristika
Frequenz 905 MHz
Typ
Charakteristik
  • gerichtetes Feld
Expositionsdauer kontinuierlich für 2 h
Zusatzinfo Taylor B N and Kuyatt C E ,1994, Guidelines for evaluating and expressing the uncertainty of NIST measurement results, Nat. Inst. Stand. & Technol. (Washington, DC), p 26.
Modulation
Modulationsart nicht spezifiziert
Expositionsaufbau
Expositionsquelle
Abstand zw. exponiertem Objekt und Expositionsquelle 111,5 mm
Kammer The mice were exposed inside a 'Mini Wheel Setup', the concept of which was derived from the 'Ferris Wheel Setup' [Balzano et al., 2000]. The mini wheel setup was designed as a mono-mode cavity resonant waveguide structure of two parallel, circularly shaped metallic plates (diameter 332 mm, separation 120 mm) shorted with metallic bars along the outer edge and with an isotropic antenna at the centre. The system was matched for resonance (return loss ≤ -18 dB) using a triple stub tuner.
Aufbau The mice were circularly positioned in restrainer tubes at a radial distance of 111.5 mm from the antenna with their body axis oriented parallel to the E-field.
Schein-Exposition Eine Schein-Exposition wurde durchgeführt.
Zusatzinfo Groups of eight mice were exposed to a series of increasing SAR levels on consecutive days (one exposure per mouse group per day). Four additional animals of the same breed, gender and weight group were always sham exposed in a second setup.
Parameter
Messgröße Wert Typ Methode Masse Bemerkungen
SAR 20 W/kg Mittelwert über Masse berechnet und gemessen Ganzkörper 2; 5; 7,2; 10; 12,6; 20 W/kg
Mess- und Berechnungsdetails

Forward and reflected powers as well as the electric field inside the cavity were measured for exposure control. Power measurements were made using a dual directional coupler and a dual head power meter. The incident E-field inside the wheel was measured by two monopole sensors connected to diode detectors. A detailed numerical and experimental dosimetry and a comprehensive uncertainty assessment of the mini wheel setup were performed. The numerical dosimetry was based on FDTD simulations with high resolution mouse models for different animal sizes (20 g, 25 g, 30 g, 35 g). The numerical results were verified by experimental dosimetry subjecting mouse dummies (conical bottles filled with tissue simulating liquid) to precise E-field (using a near-field scanner DASY4) and temperature measurements. In addition to the whole-body SAR, detailed organ/tissue specific SAR values were determined and shown in a table. The uncertainty budget was assessed according to Taylor and Kuyatt [1994], taking all the occurring variabilities and variations into account. An uncertainty assessment for the whole-body and organ averaged SAR was performed according to Kuster et al [2006, publication 13770].

Referenzartikel

  • Balzano Q et al. (2000): An efficient RF exposure system with precise whole-body average SAR determination for in vivo animal studies at 900 MHz

Exponiertes System:

Methoden Endpunkt/Messparameter/Methodik

Untersuchtes System:
Untersuchungszeitpunkt:
  • vor der Befeldung
  • während der Befeldung
  • nach der Befeldung

Hauptergebnis der Studie (lt. Autor)

Der thermische regulatorische Schwellenwert von Mäusen, die innerhalb eines Röhrchen immobilisiert wurden, lag zwischen SAR-Werten von 2 W/kg und 5 W/kg, wohingegen das Regulationsversagen bei 10.1 +/- 4.0 W/kg für B6C3F1-Mäuse und bei 7.7 +/- 1.6 W/kg für NMRI-Mäuse lag. Die Schwellenwerte zeigen eine klare Abhängigkeit von der Stoffwechsel-Rate und dem Gewicht. NMRI-Mäuse waren gegenüber thermischem Stress empfindlicher und reagierten bei geringeren SAR-Werten mit Regulation und Überlastung.
Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die thermische Überlastung für immobilisierte Mäuse, die bei hochfrequenten Feldern exponiert wurden, unter Labor-Bedingungen bei SAR-Werten von 6 W/kg liegen könnte.

Studienmerkmale:

Studie gefördert durch

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