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Modellierung der Verteilung von SAR-Werten im gesamten Körper und detailliert im Bereich des Kopfes unter besonderer Berücksichtigung des Auges bei Expositionen durch in Deutschland verwendete TETRA-Endgeräte
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Thema
Modellierung der Verteilung von SAR-Werten im gesamten Körper und detailliert im Bereich des Kopfes unter besonderer Berücksichtigung des Auges bei Expositionen durch in Deutschland verwendete TETRA-Endgeräte
Laufzeit
Bis 30.06.12
Projektleitung
Bundesamt für Strahlenschutz (BfS)
Hintergrund
Die Einführung eines bundesweit einheitlichen digitalen Funksystems für die Behörden und Organisationen mit Sicherheitsaufgaben (BOS) wird für die Beschäftigten zu einer Veränderung ihrer beruflich bedingten Exposition gegenüber elektromagnetischen Feldern führen. In dem vorgesehenen Sendefrequenzbereich knapp unterhalb von 400 Megahertz (MHz) stellt der mit Kontakt zum Körper oder in unmittelbarer Nähe zum Körper stattfindende Betrieb leistungsstarker Funksendegeräte eine unter dem Aspekt des Strahlenschutzes noch vergleichsweise wenig untersuchte Expositionssituation dar. Im "Deutschen Mobilfunk Forschungsprogramm" (DMF) wurden vornehmlich Expositionen bei höheren Frequenzen untersucht, so dass Ergebnisse des DMF nur eingeschränkt auf die zu erwartenden Expositionssituationen der Beschäftigten von BOS übertragen werden können.
ZielsetzungZiel des Forschungsprojekts ist die Bestimmung der Exposition der Nutzer von Funksendegeräten, die im digitalen BOS-Funknetz in Deutschland verwendet werden. Dabei soll mit Hilfe von Computersimulationen die Verteilung der Werte der „spezifischen Absorptionsrate“ (SAR, Einheit: Watt pro Kilogramm (W/kg)) im Körper für verschiedene praxisrelevante Gebrauchspositionen, Betriebsszenarien beziehungsweise Einsatzsituationen bestimmt und sowohl maximal mögliche wie auch durchschnittlich zu erwartende Werte ermittelt werden. Zubehör wie zum Beispiel Sonderantennen, Hör-Sprechgarnituren oder Headsets soll berücksichtigt werden. Schließlich sollen die resultierenden lokalen Temperaturerhöhungen in bestimmten, besonders empfindlichen Zielorganen (unter anderem den Augen) untersucht werden.
Die Computersimulationen werden anhand von Messungen der spezifischen Absorptionsrate an Messphantomen verifiziert und kalibriert.
Zwischenergebnisse
Fragen und Antworten zur Studie
Wofür werden die Ergebnisse der Studie benötigt?
Die Energie hochfrequenter Felder führt zu einer Erwärmung des Gewebes, die schädliche gesundheitliche Wirkungen haben kann. Um diese schädlichen Wirkungen auszuschließen, wird die Energieaufnahme durch Grenzwerte beschränkt.
Für die Frequenzbereiche, die für den Mobilfunk genutzt werden, ist die Verteilung der aufgenommenen Energie in biologischem Gewebe und die daraus resultierende Erwärmung in unterschiedlichen internationalen Studien gut untersucht worden. In dem für TETRA genutzten Frequenzbereich ist die Datenbasis dagegen deutlich geringer. Das aktuelle Vorhaben soll diese Kenntnislücken schließen, und so eine breitere Datenbasis für die Risikoabschätzung in diesem speziellen Frequenzbereich liefern.
Wie wird eine solche Computersimulation durchgeführt?
Die real eingesetzten Funkgeräte werden am Computer modelliert, sodass eine realistische zeitliche und räumliche Simulation der Ausbreitung der von ihnen ausgehenden elektromagnetischen Felder möglich ist.
Die Ausbreitung dieser Felder im menschlichen Körper wird dann mit Hilfe von hoch aufgelösten „Körpermodellen“ berechnet. Diese Körpermodelle beinhalten
- den anatomischen Aufbau des menschlichen Körpers, der auf Magnetresonanztomographie-Aufnahmen basiert,
- die dielektrischen Eigenschaften der unterschiedlichen biologischen Gewebearten.
Das Ergebnis dieser Simulation ist die Verteilung des elektrischen und des magnetischen Feldes im Körper.
Daraus kann man zusammen mit den Materialeigenschaften die Absorptionsraten (SAR-Werte) berechnen. Aus dem Ergebnis lässt sich mit einem ähnlichen numerischen Verfahren der Temperaturanstieg aufgrund der absorbierten Strahlungsenergie vorhersagen.
Welche Erkenntnisse gewinnt man aus den Computersimulationen im Vergleich zu Messungen?
Messungen der Strahlenexposition werden an Messphantomen durchgeführt. In ihrem Inneren lassen sich Feldstärkewerte messen, die dann anhand der elektrischen und physikalischen Materialeigenschaften der Messflüssigkeit im Phantom in SAR-Werte umgerechnet werden. Allerdings sind solche Phantome mit einer homogenen Flüssigkeit gefüllt, die den tatsächlichen Eigenschaften des menschlichen Gewebes nur im Mittel entspricht. Der reale anatomische Aufbau eines Menschen mit seinen unterschiedlichen Organen und Geweben und mit unterschiedlicher Durchblutung wird nicht berücksichtigt.
Durch die Computersimulationen erhält man sehr detaillierte Informationen aus dem Inneren des Körpers, die auf direktem messtechnischem Weg nicht zugänglich sind:
- Man kann die Exposition und die Erwärmung einzelner Organe unter Berücksichtigung unterschiedlicher Durchblutungsraten mit hoher örtlicher Auflösung berechnen.
- In der Simulation können spezielle Anwendungsszenarien nachgebildet werden.
Die Computersimulation wird anhand von Messungen überprüft und an die Realität angepasst.
Welchen Erkenntnisgewinn bringen diese Messungen und Berechnungen hinsichtlich der gesundheitlichen Wirkungen?
Der erste Schritt ist die Überprüfung, ob die im Arbeitsschutz gültigen Grenzwerte für den bei TETRA genutzten Frequenzbereich in einem realistischen Körpermodell durch die eingesetzten Funkgeräte unter realistischen Bedingungen eingehalten werden, und zwar sowohl in typischen Anwendungssituationen als auch in Situationen, bei denen besonders hohe Strahlenbelastungen zu erwarten sind (sogenannte "Worst-Case-Szenarien").
Im zweiten Schritt wird überprüft, ob die Einhaltung der Grenzwerte garantiert, dass eine möglicherweise schädliche Temperaturerhöhung im Gewebe vermieden wird. Dabei ist besonders bedeutsam, dass mit Hilfe der Computersimulation die Temperaturerhöhung auch für sehr kleine Gewebevolumina ermittelt werden kann. Besonders wichtig ist die Fragestellung für das Auge, das einerseits schlecht durchblutet ist und andererseits beim Telefonieren höheren Feldern ausgesetzt sein kann.
Wer garantiert, dass die verwendeten Geräte die Grenzwerte einhalten?
Die Hersteller sind verpflichtet, die SAR-Werte der Geräte nach der europäischen Norm "EN 62209-1" zu ermitteln und dafür zu sorgen, dass die verwendeten Funkgeräte die für eine Teilkörperexposition in dem entsprechenden Frequenzbereich gültigen Grenzwerte einhalten (siehe auch „Messverfahren“).
Gibt es zu der Frage der Exposition der Gerätenutzer Erkenntnisse aus anderen Studien oder anderen Ländern?
Es gibt in der internationalen Fachliteratur nur wenige Studien, die sich mit der TETRA-Technologie befassen. Vergleichbare Vorhaben, bei denen konkrete, realistische Anwendungssituationen mit Hilfe von Computersimulationen detailliert untersucht wurden beziehungsweise werden, sind dem BfS nicht bekannt.
Wird die Exposition durch die Sendeanlagen auch untersucht?
Die Endgeräte verursachen eine wesentlich höhere Exposition der Nutzer als die Sendeanlagen. Deshalb sind gesundheitsrelevante Auswirkungen - wenn überhaupt - bei Endgeräten zu erwarten. In dieser Studie wird daher der Einfluss von Endgeräten untersucht.
Für die Überprüfung der Sendeanlagen ist die Bundesnetzagentur (BnetzA) zuständig. Wie alle ortsfesten Sendeanlagen, die mit mehr als 10 Watt äquivalenter isotroper Strahlungsleistung (EIRP) senden, benötigen auch die Sendeanlagen des Behördenfunknetzes eine Standortbescheinigung der BNetzA. Die BNetzA überprüft regelmäßig, ob die Voraussetzungen der Standortbescheinigung eingehalten werden.
Weitere Informationen
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