Weiterführende Untersuchungen zur Dosimetrie einer tierexperimentellen Studie an Labornagern mit hochfrequenten elektromagnetischen Feldern - Vorhaben 3615S82433

Abstract

Diese Studie untersucht die Absorption elektromagnetischer Felder und die daraus resultierende Temperatur-Erhöhung in Labormäusen, welche hochfrequenter Strahlung mit 1.97 GHz ausgesetzt wurden. Das Expositions-Szenario entspricht den Versuchsbedingungen des im Dezember 2014 abgeschlossenen BfS-Forschungsvorhabens 3611S30017, welches hier in einer zusätzlichen Detailtiefe charakterisiert wird. Um möglichst viele Stadien der Entwicklung der Mäuse miteinbeziehen zu können, wurden drei neue anatomische Maus-Modelle entwickelt und in die Auswertungen miteingebracht. Insgesamt wurden zehn verschiedene Szenarien mit unterschiedlicher Position der Mäuse numerisch untersucht, und verschiedenste dosimetrische Charakteristiken ausgewertet. Unter anderem wurde die Ganzkörper-Absorption der hochfrequenten Strahlung, sowie die damit einhergehenden maximalen Temperaturerhöhungen (Spitzentemperatur-Anstieg, STA) für alle größeren Organe und Gewebe extrahiert. Nach unseren Berechnungen nimmt die mittlere elektromagnetische Absorption der im Forschungsvorhaben 3611S30017 untersuchten Mäuse mit zunehmenden Alter um ungefähr 50% ab, in der höchsten Expositionsstufe zum Beispiel von 2.63 W/kg auf 1.27 W/kg. Dies stimmt gut mit der ursprünglichen Dosimetrie überein (siehe Tabelle 1-1). Jedoch sind die Werte aus unserer Studie für vergleichbar alte bzw. große Tiere bis zu etwa 80% höher, insbesondere, weil die Käfighalterung unter dem Käfig in die Evaluierung miteinbezogen wurde. Besonders groß wirkt sich der Unterschied für Neugeborene „Pups“ aus: dort kann die Feldüberhöhung über der Käfighalterung die Ganzkörper-Absorption in den Pups um bis zu einen Faktor 10 steigern. Die Pups wurden ansonsten aber in dieser Studie nicht berücksichtigt. Die höchste über das Gewebe gemittelte Absorption findet sich in der Lunge, wegen ihrer relativ hohen elektrischen Leitfähigkeit und gleichzeitig kleinen Dichte. Bei der lokalen Spitzen-Absorption (Gemittelt über 1 g Gewebe) ist kein klarer Trend bezüglich des Alters ersichtlich. Die Mittelwerte pro Entwicklungsstadium befinden sich alle zwischen 4.4 und 6.6 W/kg. Aufgrund des großen Mittelungsvolumen von 1 g sind hier organspezifische Aussagen nur bedingt aussagekräftig. Der zu erwartende Temperaturanstieg nimmt mit dem Alter ab. Für die einzelnen Gewebe zeigt der gemittelte Temperaturanstieg keinen klaren Trend. Die lokale Spitzentemperatur jedoch ist am höchsten in Knochen, Haut und Fett. Im Mittel (5 Maus-Modelle in den unterschiedlichsten Positionierungen) ist mit einem maximalen lokalen Temperaturanstieg von 0.43 K zu rechnen, bei einer mittleren Absorption von 2.03 W/kg. Dabei wurde in allen untersuchten 130 Expositionen ein lokaler Anstieg von 1.42 K nie überschritten. Eine detaillierte Unsicherheitsanalyse gibt zudem Aufschluss über die zu erwartende Genauigkeit unserer Analyse, welche sich für die Ganzkörper-Werte auf eine Standardabweichung von unter 20% (0.8dB) beläuft. Auffallende Gewebe sind: - Haut: Hohe Absorption, und auch hoher Temperatur-Anstieg - Knochen: Sehr kleine Absorption, aber höchster Temperatur-Anstieg - Lunge: Höchste über das Gewebe gemittelte Absorption, aber durchschnittlicher Temperatur-Anstieg - Uterus und Embryo sind generell weniger exponiert Alle anderen Gewebe, inklusive der Leber, haben kein auffälliges Verhalten bezüglich der Absorption, respektive des Temperatur-Anstiegs. Insgesamt erlauben die vorliegenden dosimetrischen Resultate, die Ergebnisse des Forschungsvorhabens 3611S30017 in einer neuen Tiefe zu interpretieren, zum Beispiel bezüglich einer möglichen Korrelation zu den histopathologischen Untersuchungen.