WCDMA 휴대전화 전자파가 인공심장 박동기 및 이식형 제세동기에 미치는 영향 Effects of Radio Frequency Electromagnetic Fields Emitted by WCDMA Mobile Phones on Pacemakers and ICDs원문보기
제 2세대 (2G) 휴대전화인 GSM (global system for mobile communication) 휴대전화는 pacemaker 및 ICD (implantable cardioverter defibrillator)의 기능에 영향을 미칠 수 있다고 보고가 되어 왔다. 이에 본 연구에서는 제 3세대 (3G) 휴대전화인 WCDMA (wideband code division multiple access) 휴대전화에서 방출되는 전자파가 pacemaker 및 ICD에 미치는 영향에 대해 알아보았다. 총 5개의 pacemaker 및 3개의 ICD를 대상으로 ECG simulator를 이용한 in-vitro 실험으로 진행하였다. 실제 WCDMA 휴대전화 대신 WCDMA 모듈 (평균 출력 : 0.25 W, 주파수 대역 : 1950 MHz)을 사용했다. WCDMA 모듈 전자파가 pacemaker 및 ICD에 미치는 영향을 평가하기 위해, 각 이식형 의료기기들을 WCDMA 모듈에 최대한 근접 (3 mm 이내) 시킨 후 5분간 전자파에 노출 시켰다. 실험 결과 WCDMA 모듈 전자파가 5개의 pacemaker 및 3개의 ICD에 미친 어떠한 영향도 관찰 할 수 없었다. WCDMA 휴대전화는 GSM 휴대전화보다 더 높은 주파수 대역 (1800-2200 MHz)에서 더 낮은 출력(0.01-0.25 W)을 방출하기 때문에, WCDMA 휴대전화에서 발생하는 전자파는 pacemaker 및 ICD 기기들에게 영향을 미치지 않을 것으로 사료된다.
제 2세대 (2G) 휴대전화인 GSM (global system for mobile communication) 휴대전화는 pacemaker 및 ICD (implantable cardioverter defibrillator)의 기능에 영향을 미칠 수 있다고 보고가 되어 왔다. 이에 본 연구에서는 제 3세대 (3G) 휴대전화인 WCDMA (wideband code division multiple access) 휴대전화에서 방출되는 전자파가 pacemaker 및 ICD에 미치는 영향에 대해 알아보았다. 총 5개의 pacemaker 및 3개의 ICD를 대상으로 ECG simulator를 이용한 in-vitro 실험으로 진행하였다. 실제 WCDMA 휴대전화 대신 WCDMA 모듈 (평균 출력 : 0.25 W, 주파수 대역 : 1950 MHz)을 사용했다. WCDMA 모듈 전자파가 pacemaker 및 ICD에 미치는 영향을 평가하기 위해, 각 이식형 의료기기들을 WCDMA 모듈에 최대한 근접 (3 mm 이내) 시킨 후 5분간 전자파에 노출 시켰다. 실험 결과 WCDMA 모듈 전자파가 5개의 pacemaker 및 3개의 ICD에 미친 어떠한 영향도 관찰 할 수 없었다. WCDMA 휴대전화는 GSM 휴대전화보다 더 높은 주파수 대역 (1800-2200 MHz)에서 더 낮은 출력(0.01-0.25 W)을 방출하기 때문에, WCDMA 휴대전화에서 발생하는 전자파는 pacemaker 및 ICD 기기들에게 영향을 미치지 않을 것으로 사료된다.
Reports show that global system for mobile communication (GSM) mobile phones, or two-generation (2G) mobile phones, could affect functions of pacemakers and implantable cardioverter defibrillators (ICDs). In this study, we evaluated the effects of radio frequency electromagnetic fields (RF-EMFs) emi...
Reports show that global system for mobile communication (GSM) mobile phones, or two-generation (2G) mobile phones, could affect functions of pacemakers and implantable cardioverter defibrillators (ICDs). In this study, we evaluated the effects of radio frequency electromagnetic fields (RF-EMFs) emitted by wideband code division multiple access (WCDMA) mobile phones, which were third-generation (3G) mobile phones, on pacemakers and ICDs. Five pacemakers and three ICDs were subjected to in-vitro test using a ECG simulator. We used a WCDMA module (average power : 0.25 W, frequency band : 1950 MHz) instead of a real WCDMA mobile phone. To assess the effects of the WCDMA module on pacemakers and ICDs, each implantable device was placed in close proximity (within 3 mm) to the WCDMA module for 5 min. As a result, no effects were observed on the five pacemakers and three ICDs for the RF-EMFs emitted by the WCDMA module. Because WCDMA mobile phones have the higher frequency band (1800-2200 MHz) and lower power output (0.01-0.25 W) than GSM moboile phone, the RF-EMFs emitted by WCDMA mobile phones do not affect patients with pacemaker or ICD.
Reports show that global system for mobile communication (GSM) mobile phones, or two-generation (2G) mobile phones, could affect functions of pacemakers and implantable cardioverter defibrillators (ICDs). In this study, we evaluated the effects of radio frequency electromagnetic fields (RF-EMFs) emitted by wideband code division multiple access (WCDMA) mobile phones, which were third-generation (3G) mobile phones, on pacemakers and ICDs. Five pacemakers and three ICDs were subjected to in-vitro test using a ECG simulator. We used a WCDMA module (average power : 0.25 W, frequency band : 1950 MHz) instead of a real WCDMA mobile phone. To assess the effects of the WCDMA module on pacemakers and ICDs, each implantable device was placed in close proximity (within 3 mm) to the WCDMA module for 5 min. As a result, no effects were observed on the five pacemakers and three ICDs for the RF-EMFs emitted by the WCDMA module. Because WCDMA mobile phones have the higher frequency band (1800-2200 MHz) and lower power output (0.01-0.25 W) than GSM moboile phone, the RF-EMFs emitted by WCDMA mobile phones do not affect patients with pacemaker or ICD.
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문제 정의
본 연구에서는 국내 최초로 WCDMA 휴대전화 전자파가 pacemaker 및 ICD에 미치는 영향에 대하여 조사하였다. 실제 상황에서 pacemaker 또는 ICD를 이식 받은 환자가 WCDMA 휴대전화 전자파에 노출되었을 경우, 휴대전화의 출력 상태나 각 이식형 의료기기들의 설정 조건에 따라서 WCDMA 휴대전화 전자파가 pacemaker 또는 ICD 환자에게 미치는 영향이 달라질 수 있다.
그러나, WCDMA 휴대전화 전자파와 pacemaker 및 ICD와의 관계에 대하여 조사한 연구는 세계적으로 많지 않고, 특히 국내에서는 전무한 상황이다. 이에 본 연구에서는 WCDMA 휴대전화 전자파가 pacemaker 및 ICD에 미치는 영향을 알아보기 위하여 WCDMA 휴대전화를 모사한 WCDMA 모듈에서 발생하는 전기장의 세기를 측정하고, WCDMA 모듈 전자파가 pacemaker 및 ICD에 미치는 영향을 in-vitro 실험을 통해 알아보고자 하였다.
제안 방법
Pacemaker의 모드는 임상에서 많이 사용되는 모드들을 고려하여 단일방 pacemaker는 AAI (atrial pacing, atrial sensing, inhibited by atrial event)와 VVI 모드로, 이중방 pacemaker들은 AAI, VVI, DDD (또는 DDDR) 모드로 각각 설정하여 실험 하였다[11]. Pacemaker는 심방 전위 감지 민감도 (sensitivity)가 높을수록 전자파에 영향을 받을 가능성이 높아지므로, pacemaker의 감지 민감도는 최대값으로 설정 하여 실험 하였다[10].
Programmer는 RF (radio frequency) 통신을 통해서 pacemaker나 ICD의 설정을 변경하고 저장된 정보들을 확인 할 수 있는 장비이다. Programmer를 사용하여 전자파 노출 전 실험 조건에 따라 pacemaker 및 ICD의 설정을 변경하였고, 전자파 노출 후 각 pacemaker 및 ICD에 저장된 정보들을 확인하여 전자파 노출에 따른 pacemaker 및 ICD의 오동작 여부를 확인 하였다.
WCDMA 모듈의 전자파가 pacemaker 및 ICD에 미치는 영향을 평가하기 위해서 각 pacemaker 및 ICD를 WCDMA 모듈과 최대한 근접 (3 mm 이내) 시킨 후 5분 동안 전자파에 노출 시켰으며, 만약 전자파에 의한 오동작이 관찰될 경우 WCDMA 모듈과 오동작이 관찰된 pacemaker 또는 ICD와의 거리를 1 cm씩 이격 시키며 오동작이 관찰되지 않을 때까지 실험을 반복했다.
WCDMA 모듈의 전자파가 pacemaker 및 ICD에 미치는 영향을 분석하기 위해서, 실험 후 LabVIEW 2010을 이용하여 실험 중 저장된 ECG simulator의 출력 파형 (체표면 ECG 신호)에서 RR 간격과 pacemaker 또는 ICD에서 출력된 전기 신호들을 검출하여 설정한 조건대로 pacemaker 또는 ICD가 정상 동작하였는지 여부를 평가 하였다. 또한, programmer를 이용하여 pacemaker 및 ICD에 저장된 사건 히스토그램 (event histogram)과 심박수 히스토그램 (heart rate histogram)을 검토하였고, 각 기기의 설정에 변경이 있는지 확인했다.
25 W) 일때 방출되는 전자파를 연속적으로 발생시킬 수 있는 WCDMA 모듈을 사용하여 실험 하였다. 또한, 이전 관련 연구들에서 pacemaker의 경우 감지 민감도나 감지 배열의 설정에 따라서, ICD의 경우 심박동 조율 기능의 동작 유무에 따라서 전자파가 미치는 영향이 달라진다고 보고되어, 해당 설정 조건들로 pacemaker 및 ICD의 설정을 각각 변경하며 WCDMA 모듈 전자파에 노출시켜 보았다[3, 10, 12]. 하지만, 본 연구에서는 WCDMA 모듈에서 발생하는 전자파가 총 5개의 pacemaker와 3개의 ICD에 미친 어떠한 영향도 관찰할 수 없었다.
실제 상황에서 pacemaker 또는 ICD를 이식 받은 환자가 WCDMA 휴대전화 전자파에 노출되었을 경우, 휴대전화의 출력 상태나 각 이식형 의료기기들의 설정 조건에 따라서 WCDMA 휴대전화 전자파가 pacemaker 또는 ICD 환자에게 미치는 영향이 달라질 수 있다. 본 연구는 in-vitro 실험을 통해서 인체에 미치는 위험 없이 WCDMA 휴대전화 전자파가 pacemaker 및 ICD에 미치는 영향을 평가할 수 있었기 때문에, WCDMA 휴대전화가 최대 출력 (0.25 W) 일때 방출되는 전자파를 연속적으로 발생시킬 수 있는 WCDMA 모듈을 사용하여 실험 하였다. 또한, 이전 관련 연구들에서 pacemaker의 경우 감지 민감도나 감지 배열의 설정에 따라서, ICD의 경우 심박동 조율 기능의 동작 유무에 따라서 전자파가 미치는 영향이 달라진다고 보고되어, 해당 설정 조건들로 pacemaker 및 ICD의 설정을 각각 변경하며 WCDMA 모듈 전자파에 노출시켜 보았다[3, 10, 12].
대상 데이터
본 연구에 총 5개의 pacemaker와 3개의 ICD가 실험에 사용 되었으며, 사용된 기기들의 제조사는 모두 동일하다 (표 1). Pacemaker의 경우, 단일방 (single chamber)인 SSIR (single chamber pacing, single chamber sensing, inhibited by single chamber event, rate adaptive)형 pacemaker 1개, 이중방 (dual chamber)인 DDDR (dual chamber pacing, dual chamber sensing, dual function, rate adaptive)형 pacemaker 2개, 그리고 이중방인 DDD형 pacemaker 2개가 사용되었다. 모든 pacemaker들은 감지 배열(sensing configuration)을 단극성 감지 (unipolar sensing) 또는 양극성 감지 (bipolar sensing)로 프로그램적으로 설정 할 수 있는 기기들이었다.
WCDMA 휴대전화가 최대 출력인 0.25 W (24 dBm)일 때 방출되는 전자파에 연속적으로 pacemaker 및 ICD를 노출 시켜보기 위해서, 시판되고 있는 스마트폰 대신 마이크로웨이브 (microwave)를 방출하는 Qualcomm chip (baseband: MSM6290, RF: RTR6285, Power Management: PM6658)이 내장된 WCDMA 모듈을 사용하였다[8]. 송신 주파수는 1950 MHz이며, E5515C Wireless Communication Test set (Agilent, Santa Clara, CA, USA)을 이용하여 평균 출력 세기를 측정한 결과 0.
본 연구에 총 5개의 pacemaker와 3개의 ICD가 실험에 사용 되었으며, 사용된 기기들의 제조사는 모두 동일하다 (표 1). Pacemaker의 경우, 단일방 (single chamber)인 SSIR (single chamber pacing, single chamber sensing, inhibited by single chamber event, rate adaptive)형 pacemaker 1개, 이중방 (dual chamber)인 DDDR (dual chamber pacing, dual chamber sensing, dual function, rate adaptive)형 pacemaker 2개, 그리고 이중방인 DDD형 pacemaker 2개가 사용되었다.
데이터처리
WCDMA 모듈의 전자파가 pacemaker 및 ICD에 미치는 영향을 분석하기 위해서, 실험 후 LabVIEW 2010을 이용하여 실험 중 저장된 ECG simulator의 출력 파형 (체표면 ECG 신호)에서 RR 간격과 pacemaker 또는 ICD에서 출력된 전기 신호들을 검출하여 설정한 조건대로 pacemaker 또는 ICD가 정상 동작하였는지 여부를 평가 하였다. 또한, programmer를 이용하여 pacemaker 및 ICD에 저장된 사건 히스토그램 (event histogram)과 심박수 히스토그램 (heart rate histogram)을 검토하였고, 각 기기의 설정에 변경이 있는지 확인했다.
성능/효과
25 W의 출력 범위를 가진다[14]. 따라서, 현재 사용이 급증하고 있는 WCDMA 휴대전화에서 발생하는 전자파는 pacemaker 및 ICD 환자들에게 영향을 미치지 않을 것 으로 사료된다. 추가로, 본 연구에서 WCDMA 휴대전화의 최대 출력인 0.
본 연구에서는 국내 최초로 WCDMA 휴대전화 전자파가 pacemaker 및 ICD에 미치는 영향에 대하여 조사하였다. 실제 상황에서 pacemaker 또는 ICD를 이식 받은 환자가 WCDMA 휴대전화 전자파에 노출되었을 경우, 휴대전화의 출력 상태나 각 이식형 의료기기들의 설정 조건에 따라서 WCDMA 휴대전화 전자파가 pacemaker 또는 ICD 환자에게 미치는 영향이 달라질 수 있다. 본 연구는 in-vitro 실험을 통해서 인체에 미치는 위험 없이 WCDMA 휴대전화 전자파가 pacemaker 및 ICD에 미치는 영향을 평가할 수 있었기 때문에, WCDMA 휴대전화가 최대 출력 (0.
따라서, 현재 사용이 급증하고 있는 WCDMA 휴대전화에서 발생하는 전자파는 pacemaker 및 ICD 환자들에게 영향을 미치지 않을 것 으로 사료된다. 추가로, 본 연구에서 WCDMA 휴대전화의 최대 출력인 0.25 W로 출력을 일정하게 설정한 WCDMA 모듈에서 발생하는 전기장의 세기를 측정해 본 결과, WCDMA 모듈과의 거리가 0 cm 일 때에도 ICNIRP의 인체보호 기준치의 약 8 %에 해당하는 5.0V/m의 미약한 전기장 세기가 측정됨을 확인했다.
후속연구
본 연구에서는 WCDMA 휴대전화 전자파가 pacemaker 및 ICD에 미치는 영향을 평가하기 위해서 총 5개의 pacemaker와 3개의 ICD를 대상으로 한 in-vitro 실험만을 진행했기 때문에, 더 다양한 pacemaker 및 ICD를 대상으로 한 추가적인 in-vitro 및 in-vivo 연구가 진행 되어야 한다. 국가에 따라 휴대전화의 통신 방식이 다른 것과 같이 국내와 해외의 전자파 환경이 다를 수 있다는 것을 고려하였을 때, 국내에서도 각종 전자파 발생원들이 pacemaker 및 ICD에 미치는 영향을 알아보는 다양한 연구들이 진행 되어야 한다. 하지만, 조사된 바로는 현재 국내에서는 2009년 심영우 등이 2 개의 EAS에서 발생하는 전자파 1개의 pacemaker 및 1개의 ICD에 미치는 영향을 알아본 연구외에는 전자파가 pacemaker 및 ICD에 미치는 영향에 대하여 알아본 연구는 전무한 실정이다[15].
2009년 식품의약품안전청에서 발표한 휴대전화와 이식형 의료기기 장착부위의 거리를 약 22 cm 이상으로 유지 하라는 지침 역시, 2009년 일본 총무성이 제 2세대 휴대전화인 PDC (Personal Digital Cellular) 휴대전화에서 발생하는 전자파가 pacemaker에 미치는 영향에 대해 조사한 연구 결과를 토대로 발표한 지침을 바탕으로 하고 있다[16～17]. 따라서, 본 연구 결과는 현재 국내에는 마련되어 있지 않은 pacemaker 및 ICD 환자를 위한 스마트폰 전자파에 대한 안전기준 마련과, pacemaker 및 ICD 환자들이 가지고 있는 스마트폰 전자파에 대한 불안감을 해소 시키는데 도움이 될 것으로 사료된다.
본 연구에서는 WCDMA 휴대전화 전자파가 pacemaker 및 ICD에 미치는 영향을 평가하기 위해서 총 5개의 pacemaker와 3개의 ICD를 대상으로 한 in-vitro 실험만을 진행했기 때문에, 더 다양한 pacemaker 및 ICD를 대상으로 한 추가적인 in-vitro 및 in-vivo 연구가 진행 되어야 한다. 국가에 따라 휴대전화의 통신 방식이 다른 것과 같이 국내와 해외의 전자파 환경이 다를 수 있다는 것을 고려하였을 때, 국내에서도 각종 전자파 발생원들이 pacemaker 및 ICD에 미치는 영향을 알아보는 다양한 연구들이 진행 되어야 한다.
또한, 이전 관련 연구들에서 pacemaker의 경우 감지 민감도나 감지 배열의 설정에 따라서, ICD의 경우 심박동 조율 기능의 동작 유무에 따라서 전자파가 미치는 영향이 달라진다고 보고되어, 해당 설정 조건들로 pacemaker 및 ICD의 설정을 각각 변경하며 WCDMA 모듈 전자파에 노출시켜 보았다[3, 10, 12]. 하지만, 본 연구에서는 WCDMA 모듈에서 발생하는 전자파가 총 5개의 pacemaker와 3개의 ICD에 미친 어떠한 영향도 관찰할 수 없었다. 이러한 결과는 GSM 휴대전화에서 발생하는 전자파가 pacemaker 및 ICD에 영향을 미친다고 보고된 이전 연구 결과들과는 다른 결과이다[4～6].
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
표적인 이식형 의료기기는 무엇이 있는가?
최근 대표적인 이식형 의료기기들인 pacemaker와 ICD (implantable cardioverter defibrillator)의 사용이 증가하고 있다. 미국에서 1993년부터 2008년까지 약 300만 개의 pacemaker와 약 100만 개의 ICD가 이식 되었으며, 매년 약 5% 씩 이식되는 pacemaker 및 ICD의 수가 증가한 것으로 발표 되었다[1].
미국에서 이식된 pacemaker 및 ICD 수에 대한 발표는?
최근 대표적인 이식형 의료기기들인 pacemaker와 ICD (implantable cardioverter defibrillator)의 사용이 증가하고 있다. 미국에서 1993년부터 2008년까지 약 300만 개의 pacemaker와 약 100만 개의 ICD가 이식 되었으며, 매년 약 5% 씩 이식되는 pacemaker 및 ICD의 수가 증가한 것으로 발표 되었다[1]. 국내에서도 2000년에 총 1120개의 pacemaker가 이식 되었으나 2000년부터 2012년까지 매년 10% 이상 씩 이식 건수가 증가하여, 2012년에는 총 3484개의 pacemaker가 이식 되었다[2].
pacemaker 및 ICD의 단점은?
국내에서도 2000년에 총 1120개의 pacemaker가 이식 되었으나 2000년부터 2012년까지 매년 10% 이상 씩 이식 건수가 증가하여, 2012년에는 총 3484개의 pacemaker가 이식 되었다[2]. Pacemaker와 ICD의 경우 매우 작은 심장 고유의 전기적인 신호들을 감지하도록 설계되어 있어서, 휴대전화나 EAS (electronic article surveillance) 시스템 등의 다양한 기기들에서 발생하는 전자파에 의해 오동작을 일으킬 수 있다[3]. 특히, pacemaker와 ICD는 심장에 문제가 있는 환자들을 대상으로 인체 내부에 이식되어 심장의 이상 유무를 진단하고 심장 박동에 도움을 주도록 개발된 의료기기들인 만큼, 전자파로 인해 pacemaker 또는 ICD에서 잘못된 전기적 자극이 방출되는 등의 오동작이 발생할 경우 심장 기능에 문제가 있는 환자들에게는 치명적인 위험이 될 수 있다.
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