5G射频暴露对健康青年生理效应的影响：心率变异性及唾液应激生物标志物的启示

《Bioelectromagnetics》：Exposure to 5G Radiofrequency and Physiological Effects in Healthy Young Adults: Insights Into Heart Rate Variability and Salivary Stress Biomarkers

　　

本研究旨在评估第五代（5G）射频（Radiofrequency, RF）对自主神经系统（Autonomic Nervous System, ANS）的潜在影响。研究人员采集了43名健康年轻志愿者的心电图（Electrocardiogram, ECG）数据及33名志愿者的唾液样本，分别在受试者暴露于3.5 GHz频率（电场强度约1–2 V/m）的天线发射信号前后及暴露期间进行采集，受试者于静息坐位状态下接受暴露。研究人员分析了"真实"与"假"暴露期间、睁眼（Eyes-Open, EO）与闭眼（Eyes-Closed, EC）条件下的短期心段数据，获取心率（Heart Rate, HR）及心率变异性（Heart Rate Variability, HRV）指标，包括时间域和频率域参数。研究观察到5G暴露期间RR间期和HR存在初始变异；然而，经多重比较校正后的分析未能确认这些效应，提示不存在一致的暴露相关调节效应。唯一具有统计学意义的结果为最终暴露期间RMSSD参数的时间-暴露交互效应。该效应幅度较小，仅限于单个时间点，且未得到其他副交感神经指标的支持，因此应谨慎解读，其可能反映正常生理变异或统计学假象。唾液应激生物标志物（包括皮质醇、α-淀粉酶和嗜铬粒蛋白A）未检测到一致的暴露相关效应。尽管部分指标存在轻微变异，所有数值均处于正常生理范围内，其临床相关性尚不明确。上述发现仅限于所考察的特定实验条件，即短时远场暴露（25.5 min）于低特定吸收率（Specific Absorption Rate, SAR）水平（脑部0.008 mW/kg）。总体而言，本研究结果为3.5 GHz提供了初步的人体基线数据，而非生物学效应的确证性证据。需要更大样本量和更长暴露时程的进一步研究，以确定5G暴露的细微或累积性自主神经效应能否被可靠检测。

## 研究背景与目的

随着全球互联网使用量自2019年以来增长24%，蜂窝网络技术持续演进，第五代（5G）射频技术应运而生。在 newly introduced 的频率频段中，约3.5 GHz的首个5G频段正于全球范围内逐步部署。然而，这一技术扩展引发了关于新型射频电磁场（Radiofrequency Electromagnetic Field, RF-EMF）暴露场景潜在健康效应的广泛关切与争论。

现有研究评估射频暴露对自主神经系统（Autonomic Nervous System, ANS）影响的结果并不一致：部分研究报告了射频诱导的ANS参数显著变化，而另一些研究则未发现可观察效应。这种差异可能源于研究间在受试者特征、暴露参数和实验条件等方面存在的方法学异质性。ANS调节心率（Heart Rate, HR）、血压和激素分泌等关键生理功能，其功能紊乱可能对健康产生重大影响。心率变异性（Heart Rate Variability, HRV）作为评估自主神经功能的非侵入性量化指标，可间接反映交感神经与副交感神经活动的平衡状态。鉴于眼状态（睁眼/闭眼）对ANS活动及HRV结果具有显著调节作用，本研究特别区分了两种眼状态条件以控制潜在偏倚。此外，唾液生物标志物（皮质醇、α-淀粉酶和嗜铬粒蛋白A）为应激相关的自主神经活动提供了有价值的补充信息。

在此背景下，本探索性研究旨在考察 newly deployed 的3.5 GHz 5G频段对选定生理参数及ANS活动生物标志物的影响。这是首个专门针对该频率对ANS调节影响的研究。

## 关键技术方法

研究采用三盲、随机分配、交叉设计的"真实"与"假"暴露对照实验，43名健康年轻志愿者参与。暴露系统由距受试者120 cm的喇叭天线发射3.5 GHz射频信号，在电波暗室中进行远场暴露，电场强度于躯干部位为1 V/m、头部为2 V/m，脑部平均特定吸收率（Brain-Averaged Specific Absorption Rate, BASAR）为0.008 mW/kg。每次实验包括17分钟基线期、25.5分钟暴露期和17分钟暴露后期。HRV分析采用MNE-Python软件进行R波检测，Kubios HRV软件计算时间域参数（RR间期均值、HR均值、SDNN、RMSSD、pNN50）和频率域参数（LF、HF及其比值）。唾液样本于基线期、暴露前后采集，采用酶联免疫吸附法检测皮质醇、α-淀粉酶和嗜铬粒蛋白A。统计采用线性混合效应模型，以暴露和时间为固定效应、受试者为随机截距，并进行Tukey多重比较校正。

## 研究结果

### 心脏参数

2-way混合效应模型（n=43）初步显示5G暴露对RR间期均值、HR均值及频率域参数（LF和HF指数）具有显著主效应，但经Tukey多重比较校正后均未达到统计学显著性（校正后P值分别为0.0770、0.0598、0.0505和0.1142）。时间因子（不同run间）的初步显著效应经校正后，仅SDNN、LF（标准化单位）和HF（标准化单位）在run 3与run 5间保持显著。唯一达到统计学显著性的交互效应为时间（不同run间）与5G暴露对RMSSD的影响（F(4,376)=2.973，P=0.0194，η_p²=0.03），Tukey检验显示该效应仅出现在最终暴露期（run 5）的真实与假暴露会话之间（校正后P=0.0404）。但该效应孤立存在、幅度较小，且未伴随其他副交感神经指标（pNN50、HF功率）的变化。

### 应激生物标志物

33名受试者的唾液样本分析显示，皮质醇和嗜铬粒蛋白A未检测到5G暴露的显著主效应或交互效应。尽管暴露后立即采集的Sal3样本显示真实暴露期间皮质醇水平存在非显著性升高（上午组：η_p²=0.11；下午组：η_p²=0.12），但这些差异未达统计学显著性，且17分钟后恢复至基线水平。α-淀粉酶仅于下午样本中显示显著差异（F(1.000,7.000)=8.556，P=0.0222，η_p²=0.55），但Tukey校正后未能保持显著性。嗜铬粒蛋白A的采样时间点主效应经Tukey校正后亦不显著。

## 讨论与结论

本研究为首个在环境水平3.5 GHz暴露下评估HRV参数的研究。尽管初始分析观察到一些显著效应，但经多重比较校正后，除孤立的RMSSD交互效应外均未能保持。该RMSSD效应限于单个时间点、幅度小，且未获其他副交感神经指标支持，可能反映正常生理变异或统计学假象。唾液生物标志物均未显示一致的暴露相关调节效应，所有观察变化均处于正常生理范围内，临床相关性不明确。

上述结论严格限定于所考察的特定暴露条件：短时暴露（25.5 min）于低SAR水平（脑部0.008 mW/kg）。研究提供了3.5 GHz的初步人体基线数据，而非生物学效应的确证性证据。方法学异质性（频率、暴露时长、研究设计）限制了跨研究比较的可靠性。未来需要更大样本队列、更长暴露时程、更高SAR水平及严格统计控制的进一步研究，以阐明5G射频暴露潜在的细微或累积性自主神经效应，并为安全指南、暴露限值及缓解策略提供依据。