手机电磁辐射对听觉系统影响的研究进展

杨红红 左汶奇 钟时勋

重庆医科大学附属第一医院，耳鼻咽喉科（重庆 400016）

手机是我们生活中必不可缺少的联系工具，根据国家工业和信息化部发布的《中国无线电管理年度报告2018》显示，截止2018年底，我国手机用户已达到15.7亿户，全国移动通信基站总数已达648万个。手机给人类生活带来便利的同时，它所产生的电磁辐射（electromagnetic radiation,EMR）因可能影响人类健康而受到社会的广泛关注，电磁辐射已被联合国人类环境会议列为必须控制的公害之一[1]。

听觉系统是手机电磁辐射的直接效应器官，也是暴露时间最长的器官，易受电磁辐射的损伤。听觉是由耳、听神经和听觉中枢的共同作用来完成的，外耳主要是耳廓和外耳道，中耳主要是鼓膜和听骨链，一般不会受到电磁辐射的损伤，因此，内耳和听觉中枢是电磁辐射损伤研究的热点，但研究结果存在较大争议，故本文就手机电磁辐射对听觉系统（耳蜗、耳蜗核、下丘、海马、听觉皮层等）的影响做出综述。

1 电磁辐射

电磁辐射从辐射源向周围空间发射，由空间共同移动的电能量和磁能量所组成，以波的形式移动并传递能量和动量。与人类健康密切相关的电磁辐射主要包括：①极低频场(extremely low frequency ELF)：频率范围为0-300Hz，主要来源于电气设备运转、电力生产和输送等；②射频辐射（Radio frequency electromagnetic fields,RF-EMF）：频率范围为100KHz-300GHz，包括高频电磁场和微波，主要来源于电视信号的发射与接收、无线电通讯、广播等。手机电磁辐射的频率主要为800-2000MHz，属于射频辐射。手机在通话过程中，首先将声能转换为电信号，然后再把电信号转换为电磁波发射出去，这种电磁波就是电磁辐射。

电磁辐射对人体的损伤主要有热效应（Thermal Effects）、非热效应(Nonthermal Effects)和累积效应[2]。①热效应：电磁辐射能量转换为热量，引起生物组织或者系统温度升高，一般发生在100KHz以上的频率范围内。②非热效应：生物体都存在微弱的电磁场，它们是稳定和有序的，一旦受到外界电磁场的干扰，处于平衡状态的微弱电磁场将遭到破坏，人体也会遭受损害。非热效应可发生在各个频段。③累积效应：热效应和非热效应作用于人体后，人体受到的损伤还没来得及自我修复，就再次受到电磁辐射的影响，其伤害程度就会发生累积，久而久之会成为永久性病态，甚至危及生命。对于长期接触电磁辐射的群体，即使频率和强度很低，也可能会诱发病变，高频辐射更是如此。

衡量手机电磁辐射常用的指标为频率和比吸收率（Specific Absorption Ratio,SAR），目前全球移动通讯常用的频率为800-2000MHz；而SAR是指单位时间内（通常任意六分钟内）单位质量的物质吸收的电磁辐射能量，标准单位是瓦特每千克组织重（W/kg）。根据国际非电离辐射防护委员会（ICNIRP）相关规定，欧洲手机的SAR值一般设定在2W/kg以内，我国手机的SAR值也是设定在2W/kg以内，美国手机的SAR值相对较严格，一般设定在1.6W/kg以内。另外，电磁辐射对不同组织、部位的影响是不同的，ICNIRP还规定了一般暴露全身平均SAR值限定为0.08W/kg，头颈部是2W/kg，四肢是4W/kg；职业暴露的全身SAR值限定为0.4W/kg，头颈部是10W/kg，四肢是20W/kg[3]。

2 电磁辐射对听觉系统的影响

听觉传导通路起始于耳蜗，终止于听觉皮层。声音经外耳收集、中耳增压后传导到内耳，经耳蜗毛细胞转换为电信号后，首先到达耳蜗神经核，后经上橄榄复合体、外侧丘系、下丘、丘脑的内测膝状体，最后将听觉信息传递到听觉皮层，听觉皮层接受听觉信息，经分析综合后产生听觉意识。

2.1 人体研究

在公众人群中，Monnery[4]对12名健康志愿者通过纯音测听等方法进行研究，发现在手机通话过程中耳蜗毛细胞功能没有明显改变；Gupta[5]对67名使用手机超过1年的健康成人行ABR检测发现听阈无明显升高；Sudan[6]对52680名儿童研究发现手机电磁辐射对听力无相关性影响。同时，部分研究将人体短时间暴露于手机辐射场内，发现实验对象的听阈无明显升高。例如：Ozturan[7]和Uloziene[8]予以30名志愿者手机电磁辐射（900MHz或1800MHz）10分钟；Oysu[9]予以18名志愿者电磁辐射（900MHz、0.82W/kg）15分钟，Parazzini[10]予以 73名志愿者电磁辐射（1947MHz、1.75W/kg）20分钟，Bamiou[11]予以30名志愿者电磁辐射（882MHz、1.3W/kg）30分钟，Mora[12]予以20名志愿者电磁辐射（900MHz、1800MHz）15至30分钟后，通过纯音测听、听性脑干反应(Auditory brainstem response，ABR）、畸变产物耳声发射（Distortion products otoacoustic emission,DPOAE）、瞬态声诱发耳声发射(Transient evoked otoacoustic emissions,TEOAE)等方法对受试者进行听力阈值检测，均发现听阈无明显升高。然而，Oktay[13]对40名使用手机超过4年的健康成人行ABR检查，发现10-20min/天的手机使用人群ABR阈值无明显改变，但2h/天的手机使用人群ABR阈值升高；Garcia Callejo[14]采用前瞻性队列研究方法进行研究，实验组为323例听力正常并经常使用手机的志愿者，对照组为172名没有使用手机的志愿者，研究发现实验组言语频率的听阈较对照组提高1-5分贝；同样，Das[15]对100名健康医学生的研究发现长时间使用手机会提高听力阈值，马冬云[16]对106名使用手机不同频次和年限的人群行脑干听觉诱发电位（BAEP）检测，发现长期使用手机人群（使用年限＞10年，使用频率＞10次/天，通话时长＞3分/次）除Ⅰ波PL、ILD、Ⅰ-Ⅲ IPL改变外，Ⅴ波波幅较同侧Ⅰ波及对侧Ⅴ波波幅低50%以上，Ⅲ-Ⅴ/Ⅰ-Ⅲ＞1，刺激阈值明显高于对侧的脑干型改变，而较少使用手机人群（使用年限＜5年，使用频率＜5次/天，通话时长＜1分/次）BAEP异常，是以PL、ILD改变为主的内耳型，以上结果显示听神经传导通路出现了相应的神经细胞轴索损害及脱髓鞘改变，即对听神经通路有早期损害。在特殊人群中，Oktay[17]发现长期职业暴露于电磁辐射中亦可提高听力阈值。以上研究提示，手机电磁辐射对听阈的影响，与手机使用频率、使用时间密切相关，短期使用手机可能不会提高听力阈值，但长期暴露于手机电磁辐射，可能会导致听阈升高。目前电磁辐射对人类听觉系统的影响尚不明确，且在人体研究上存在较大的局限性，因此，较多研究在动物模型上进行。

2.2 动物实验

2.2.1 电磁辐射对耳蜗的影响

耳蜗（Cochlea）是内耳的重要组成部分，是传导并感受声波的结构，负责将来自于中耳的声音信号转换为相应的神经电信号，经神经纤维传导至大脑的中枢听觉系统，经处理后实现听觉知觉。体外实验中，Huang[18]将大鼠耳蜗听毛细胞（HEI-OCI）暴露于1760MHz、20W/kg电磁辐射24或48小时，发现该细胞周期、DNA及热休克蛋白等指标未见明显异常。Aran[19]将耳蜗内毛细胞暴露于900MHz、1W/kg电磁辐射，内毛细胞的数量、形态等未见异常；另有研究发现大鼠耳蜗边缘细胞暴露于1800MHz，2W/kg、4W/kg电磁辐射，其能量不足以引起细胞DNA的损伤和细胞凋亡[20]。然而，冯小华[21]研究发现长时间的手机电磁辐射能影响豚鼠离体耳蜗外毛细胞（OHC）膜离子通透性和膜电位的形成，从而导致离体OHC膜电位对不同强度纯音刺激的敏感性逐渐降低，耳蜗毛细胞是听觉感受器，毛细胞受损可能会导致听觉功能的降低或丧失。另外，左汶奇[22]研究发现短期暴露于1800MHz、4w/kg电磁辐射下，耳蜗螺旋神经节细胞超微结构有改变，即有自噬小体、自噬溶酶体出现，自噬蛋白LC3-II和beclin1显著表达，提示电磁辐射在一定条件下可以引起耳蜗螺旋神经节细胞超微结构的损伤。在体内实验中，Seckin[23]等将新生大鼠暴露于900MHz、1800MHz电磁辐射系统中21天，每天1h，DOPAE检测发现听力无明显改变，但耳蜗超微结构有细胞凋亡、坏死等表现。到目前为止，电磁辐射对耳蜗的影响还没有明确的定论，还需要更多的实验研究来证实。

2.2.2 电磁辐射对耳蜗核的影响

耳蜗核(cochlear nucleus)是位于脑干靠近脑桥和延脑之间区域的神经核团，是所有耳蜗传入神经纤维的终止处和听觉投射系统中第一级神经突触的发生地。Ozguri[24]将Wistar大鼠暴露于电磁辐射下持续30天，听性脑干反应（ABR）检测听阈未见明显异常，但耳蜗核神经元细胞出现空泡化、变性、水肿及固缩等表现。同样，Celiker[25]将Wistar大鼠暴露于2100MHz电磁辐射下30天，ABR检测发现听阈未见明显异常，但耳蜗核凋亡指标升高，且有细胞变性出现。研究表明，长期电磁辐射可导致大鼠耳蜗核病变，但听力无明显改变，可能是因为这些超微结构的改变尚不足以引起功能的改变。

2.2.3 电磁辐射对丘脑的影响

丘脑是最重要的感觉传导接替站，来自全身各种感觉的传导通路（除嗅觉外），均在丘脑内更换神经元，然后投射至大脑皮质。丘脑作为一个中继核团在调控皮层之间信息传递和更广泛的皮层活动中发挥作用[26,27]，目前尚无电磁辐射对丘脑影响的相关研究，这有待进一步探讨。

2.2.4 电磁辐射对听觉皮层的影响

听觉皮层是大脑皮质的一个亚皮质区域，是感知外界信号的高级神经中枢，在信号处理加工过程中起着重要作用。体外实验中，Occelli[28]将听觉皮层细胞经过脂多糖处理后暴露于1800MHz、1.55W/kg强度下6小时，发现小胶质细胞和神经元活动受到影响。体内实验中，Maskey[29]将ICR小鼠暴露于835MHz，4W/kg电磁辐射下每天8小鼠，持续3个月，发现暴露组听觉皮层甘氨酸受体表达下降，听性脑干内细胞数量和神经纤维网减少，ABR检测听力阈值升高，提示长期暴露于电磁辐射下可能引起动物模型的听力下降，且考虑主要是通过降低甘氨酸受体的数量导致的。

2.2.5 电磁辐射对海马的影响

海马主要负责存储信息，是人学习和记忆的关键部位，但也参与感觉、嗅觉、触觉等信息的加工，有研究证实海马是听觉刺激的响应区和听觉信息传递的控制区，听觉信息可通过听觉通路传递到海马CA3区。罗小莉[30]将SD大鼠短期（持续48h）或长期（1h/天，持续48天）暴露于1800MHz，2W/kg、4W/kg、10W/kg强度下，大鼠ABR听阈未见明显升高，但血清活性氧簇（Reactive oxygen species,ROS）含量升高及海马CA3区超微结构损伤。Gupta[31]将SD大鼠暴露于900MHz、1800MHz、2450MHz电磁辐射1h/天、持续28天，发现暴露于2450MHz大鼠的海马组织乙酰胆碱和凋亡指标（如细胞色素C、caspase-3、caspase-9）明显升高。史长华[32]将Wistar大鼠暴露于900MHz电磁辐射，发现辐射组海马CA1区和CA3区锥体细胞层变薄，细胞排列紊乱、疏松，胞浆尼氏体减少，并出现大量神经元缺失。罗海水[33]将体外培养的海马神经干细胞暴露于900MHz电磁辐射下降，电镜发现海马神经干细胞超微结构的改变，出现染色质边集、固缩，核膜及细胞器改变甚至消失等不可逆改变。但是，张媛[34]将SD大鼠暴露于1800MHz电磁辐射下21天，电镜未发现海马组织超微结构的改变，未见神经细胞凋亡、坏死等病变，可能是由于海马组织埋在大脑深处，它所能吸收的电磁辐射能量非常低所致，关于电磁辐射对海马组织的影响，还需要进一步探讨。

2.2.6 电磁辐射对听神经瘤的影响

2011年，电磁辐射被世界卫生组织国际癌症研究中心列为可能的人类致癌物（2B组）[35]，但关于“手机电磁辐射是否增加听神经瘤的患病率”，目前仍没有明确结果。Christensen[36]和Takebayashi[37]对听神经瘤的病例进行了分析，发现使用手机不会增加听神经瘤的发病率，且听神经瘤在颅内的位置与惯用左耳或右耳接打手机无关，以及听神经瘤的大小也与持续暴露于手机电磁辐射的时间无关；Schoemaker[38]和Honn[39]研究也发现短期使用手机并未增加听神经瘤的患病率,且听神经瘤的患病率与手机每日使用时间、使用频率和手机型号均无相关性，但是,使用手机大于10年的人群，其同侧听神经瘤的患病率会大大增加。Hardell[40,41]团队分别对1997-2000年和2000-2003年的中枢神经肿瘤患者进行病例对照研究，发现长期使用手机人群，特别是使用手机大于10年的人群，患听神经瘤风险大大升高，尽管研究样本量不够大，但他们总结出使用手机会增加患听神经瘤的概率。有关手机与听神经瘤风险之间相关性的调查和研究存在以下问题：①目前流行病学研究主要采用病例对照研究和回顾性列队研究，但存在选择性偏倚、回忆性偏移等缺点。②手机用户的使用时间不是很长，而听神经瘤的潜伏期较长，故不能确定手机电磁辐射对听神经瘤的长期影响。③用户使用的手机类型不同，不同手机类型发出的电磁辐射频率、强度不同，因此导致各项研究结果之间存在差异性，这就需要更多的前瞻性、对比研究来加以论证。总之，关于手机电磁辐射与听神经瘤的发生是否有关尚不明确，还有待进一步阐明。

3 结论

手机电磁辐射对听觉系统影响的作用机制尚不清楚，目前得到广泛认同的机制是ROS系统的激活，激活的ROS系统可攻击线粒体及细胞核等引起细胞损伤，也可诱发线粒体介导的内源性细胞凋亡途径和激活Ca2+通道而引起细胞凋亡和损伤[42]；另有文献报道，电磁辐射可以损伤内质网导致内质网蛋白的错折叠和热休克蛋白的产生。电磁辐射对听觉系统的影响仍需进一步明确，但研究存在以下问题，首先，进行实验研究的动物寿命相对较短，通过研究只能探讨短期手机电磁辐射对听觉系统的影响，而长期影响仍不明确；其次，人体与动物的生理结构存在差异，故动物研究的结果很难与人体组织相提并论；再者，虽然目前关于手机电磁辐射的研究较多，但不同研究者选取的细胞、组织、动物类型、辐射强度、辐射方式等均有很大差异，且电磁辐射损伤的剂量效应关系尚不明确，也就无法为电磁防护提供一定参考。由于不能排除手机电磁辐射对听觉系统的危害，我们需减少对手机的依赖。