關于人體曝露到0－3kHz電磁場安全水平的IEEE標準(三)

IEEE標準C 95.6－2002

6.基本原理

6.1 激勵的閾值：強度－持續時間和強度－頻率的法則

引起電刺激過程的參數是可激勵細胞膜（神經或肌肉）（Reilly [B75 ]）的去極化。細胞靜止電位被一個外施電刺激的改變，取決于環繞可激勵組織的媒質中的電場（并行于細胞長軸的場分量），或是等值地取決于細胞外部電位的改變。評價電刺激需要電場或電場空間梯度的知識。當然，電場能夠從電流密度中利用比例J∕σ予以導出，這里σ是媒質的導電率。但是根據電流密度的標準而不是生物組織內的電場引進了一個額外的參數，*會在導出電場時本身已經存在的不確定性以外，引進一個不確定性，因此本文采用生物組織內的電場作為本標準的基本量度。

規定單相刺激波形閾值所對應的生物組織內的電場強度－持續時間曲線，是由兩個參數所規定：*小（基強度）激勵閾值Eo以及強度－持續時間的時間常數τe。Eo和τe的數值對神經激勵、肌肉激勵和突觸活動的改變都是相當地不同。表6列出構成這些標準基礎的Eo和τe中值閾值的取值。峰值電場的閾值可從表6和方程式（3a）與方程式（3b）得出確定如下：

表6  已確認的作用閾值的模型：在生物組織內電場的中值閾值a,b

a. 表的解釋如下：對tp≥τe， Ei＝E0；對tp≤τe，Ei＝E0（τe∕tp）；

又，對f≤fe，Ei＝E0；對f≥fe，Ei＝E0 （f∕fe）。

b. 從Reilly [B75]中采用。

c. （V∕m－pk）指電場的短時峰值。

      Ei＝E0               對tp≥τe                                       （3a）

      Ei＝E0（τe∕tp）      對tp≤τe                                       （3b）

這里 tp是Ei波形的相持續時間。

作為替代，限值也要按正弦形頻率來確定，如式（4a）、式（4b）、式（4c）所示：

      Ei＝E0               對f≤fe                                         （4a）

      Ei＝E0 （f∕fe）        對f≥fe                                         （4b）

      fe＝1∕（2τe）                                                        （4c）

關系式（4c）已使用有髓鞘神經的理論模型 [B75]來確定。因為易激勵組織的非線性電動力學，方程式（4c）與從線性系統所得的關系式τ＝1∕（2πf）有所不同。

神經激勵的閾值遵循一條U形曲線，在約10Hz處具有一個低頻上拐點，以及在頻率fe處具有一個高頻的上拐點。在較高和較低轉折頻率之間的平穩段是基強度。理論的模型提出場強度－持續時間的時間常數和高轉折頻率存在關聯fe＝1∕（2τe）（Reilly [B75],[B77]；Reilly和Diamant [B79]）。低頻上拐出現在生物組織內正弦波形下，該波形從零交叉點處始動，因為正弦形的緩慢上升率允許神經適應刺激，該特征在正方形波的刺激中、或是在峰值處始動的正弦形波所沒有的。考慮到*壞的情況，感應場的波形假設在峰值時始動。由于在影響到本標準的頻率上，感應場正比于環境場的導數（微分）這個假設等同于假設一個環境場始動在零交叉點上。在fe之上，閾值具有到一個正比例于頻率的坡度。

對一個給定的刺激持續時間，單相的正方形波電流提供電刺激的*低閾值。短暫的雙相電流波形一般具有較高的激勵閾值。由于雙相電流的反向，在相持續時間變得較短時（也即是，事件的頻率含量較高時），閾值的增加變得較大。然而，對重復的雙相波（舉例，一個重復的正弦波），閾值變為近似于相同相持續時間的單個單相方形波的數值（Reilly [B75]）。結果是，適合于單相方波刺激的閾值建立的較低限值，已經應用到相同相持續時間的雙相波上。對于單個雙相短暫時間的事件，激勵的閾值可能高于單相刺激的閾值，因此這個方法是保守的。然而，在本標準的頻率范圍內，保守的程度是很小的。

6.1.1 神經的激勵

神經和肌肉的激勵需要膜靜止電位約為10－20mV的去極化─確切的量取決于刺激的波形和其他的因素。在一個局部恒定的電場區域中，激勵在神經末端，或在經歷一個快速彎曲處始發，例如可能發生在運動神經元的端板處，或是感覺的感受器處（Reilly [R71]，[75]）。在這些情況下，激勵的閾值與神經軸突的直徑成反比例。

在本標準中，已經作出假設：纖維直徑是在人體內所發現纖維尺寸分布的外部界限上。相應地，對周邊的神經假設*大的直徑是20μm，而對CNS神經元為10μm。對20μm和10μm神經纖維的刺激，理論的模型各別地預示為E0＝6.15V∕m 和12.3 V∕m，以及對每種纖維尺寸τe＝128μs（Reilly [B75]）。

這些數值很好地符合于實驗的數據。對磁場刺激報告的τe 中值實驗數值在 146－152μs的范圍內（Barker及其同事[B4]；Bourland及其同事[B13]；Mansfield和Harvey[B59]）；雖然較大的數值也已經有所報告（Bourland及其同事[B16]；Havel[B39]；Nyenhuis及其同事{B66}）。接觸電流刺激的τe數值包括相當寬的范圍，其中包含磁場刺激所觀察到的數值。

為確定基本限值，保守地假設一個小的τe而不是一個大的τe。所以，表6采用τe＝149μs的數值，是上述較低實驗數值的平均值。理論數值E0＝6.15 V∕m是考慮健康成人閾值分布的中值。雖然缺少適當的統計數據，但E0已有充分數據表明，提出這個假設是合理的。在感應的電場可確定的場合下，前臂脈沖磁場刺激的基強度被發現是5.9 V∕m（Havel及其同事 [B39]）。此外，采用假設的基礎的神經激勵6.15 V∕m，正確地復制出成人釋放電流閾值的分布（Sweeney [B94]）。而且，用E0＝6.15 V∕m計算出的脈沖磁場刺激的激勵閾值，合理地與實驗室所確定的閾值相一致（第6.3節）。

激勵骨絡肌肉*敏感的方法是通過（刺激它的）運動神經元的電刺激。所以，肌肉刺激的閾值遵循對神經激勵的閾值。對此的例外發生在心臟的刺激上，如下列所述。

6.1.2 心臟的激勵

心臟激勵，是指涉及心臟收縮的電刺激。與神經激勵的法則一樣，遵循強度－持續時間和強度－頻率法則，除非是很大的τe數值（較小的 fe數值）。實驗的數據指出τe取決于刺激的聚集度（限制于小的部位）。對小部位刺激，如靠近易激勵組織的一個小的電極，時間常數可能比刺激是更分散時小得多，例如磁感應在生物組織內的電場。已經假設S－D（強度－持續時間）時間常數τe＝3 ms，它應用到大型接觸電極或是心臟組織的分散刺激；已經假設E0＝12 V∕m是根據實驗數據提出的激勵中值基強度（Reilly [B73],[B75]）。

心臟的激勵并不必然地是有害的，雖然心室纖維性顫動（VF）是一種嚴重威脅生命的狀況。對VF的*低閾值典型地超出那些帶有50倍或更高安全因子的激勵閾值。然而，如果心臟反復地受到激勵，VF的閾值下降，如果在心博周期內易損時段上施加了刺激，可能會使VF與激勵閾值之間的安全因子降低到為2。

心臟的激勵在大多數情況下將不是一個曝露的問題，因為隨著軀干的曝露，周邊神經激勵將成為優先限制。然而，在造成心臟周圍強感應場的非均勻曝露的特殊情況下，可想象到的會需要應用心臟激勵準則。

6.1.3 突觸活動的改變

有鑒于神經細胞需要約15－20mV的膜去極化、來起動一個動作電位；突觸前膜電位變化小于1mV或可能小到60μV時可能影響到突觸過程，如同在視網膜中突觸的電激勵（Knighton[B53]、[B54]）——低于*小神經激勵閾值的250倍。因此，對神經與施加電刺激的相互作用、突觸是一個潛在性的敏感部位。突觸的一個重要性質是：在突觸前電位中的一個相對很小的改變能夠在突觸后電位上具有非常大百分比的變化（Katz和Miledi[B50]）。因為突觸后的細胞會相加從幾個細胞來的突觸前的輸入，突觸前電位的很小變化能夠具有顯著的突觸后影響，而且可以或是抑止性的、或是激勵性的，即是，可能造成一個神經元的激勵（否則是不會激勵的），或是可能抑止一個神經元的激勵（否則是會激勵的）。

突觸極化影響的一個例子是歸屬到（起因于）電的和磁的光幻視現象，這些是施加于頭部的電流或磁場而造成的視覺影響（Adrian[B2]；Barlow[B5]、[B6]；Baumgart[B7]；Bergeron及其同事[B10]；Budinger及其同事[B19]；Carstensen[B21]；Clausen[B24]；Loevsund及其同事[B57]、[B58]；Silny[B92]）。實驗室的證據提出光幻視是在視網膜的接受器和神經元中突觸電位的改變所造成（Knighton[B53]、[B54]； Loevsund及其同事[B57]），而不是光神經或視覺皮質的激勵，雖然視覺皮質刺激產生的視力感覺已經被證實具有足夠強的刺激（Brindley和Lewin[B17]；Brindley和Rushton[B18]；Ronner[B83]）。

使用從磁光幻視而來的數據（Loevsund及其同事[B57]、[B58]），用頭部的橢圓模型計算（見附錄B），在頭部相應的感應電場在*敏感的試驗頻率（20Hz）上是0.079V∕m-rms。在電的相互作用認為是發生的視網膜上，其計算的場是0.053V∕m-rms。假設腦的導電率是0.15 S∕m時，這與在視網膜上由電光幻視所決定的電流密度閾值0.008A∕m2是一致的（Loevsund及其同事[B58]）。相應于光幻視感覺的內部電場，在*優化的頻率上比神經元刺激的基強度閾值低約100倍。

實驗室的強度－持續時間數據顯示出：對在顳颥（鬢角）上使用電極的光幻視的τe大約是14 ms（Baumgart[B7]；Bergeron及其同事[B10]），以及對在蛙眼中電氣誘發電位的τe是在14－36 ms范圍之內（Knighton[B53]、[B54]）。這些數值與上述的光幻視數據相當一致，但卻比周邊神經的相應數值大約100倍。

在外施電場對突觸極化的影響方面，只存在相對較少的數據。考慮數據供應的不足，根據可得到的突觸影響實驗室數據，并假設其與神經激勵特性相似，作出了合理的假設。這些特性的一個分類涉及到強度－持續時間和強度－頻率的特性。平均的強度－持續時間的時間常數對突觸影響是τe＝25 ms。使用對神經激勵所指明的關系曲線，fe＝20 Hz的強度－頻率常數預期超出在生物組織內電場閾值應當上升的數值。當然這個上升在電光幻視閾值的情況下可觀察到，雖然上升率是大于用神經激勵所觀察到的上升率（Adrian[B2]；Clausen[B24]）。由Loevsund及其同事（[B57]、[B58]）所報告的磁－光幻視強度－頻率曲線在20 Hz上顯示出*低值，在較低頻時的閾值上升，與電光幻視的數值相一致。超出20 Hz的閾值稍許隨著實驗室參數（背景照度和波長，物體的視敏銳性）而變化。考慮到電－和磁－光幻視的強度－持續時間與強度－頻率曲線在一起，可合理地采用一條相似于在神經和肌肉的電刺激中所發現的閾值曲線，但是具有一個低得多的強度－頻率常數（或等效于，一個較大的強度－持續時間的時間常數），和具有較低的基強度。為了闡明這些假設，CNS（中樞神經系統）突觸相互作用影響的另外研究是必要的。

對光幻視的頻率敏感閾值已經在實驗室進行了試驗，*大頻率只到約75 Hz。分委員會作出保守的假設，即從20 Hz以上到至少為760 Hz的頻率，突觸極化的閾值遵循與頻率成比例的法則（高于這個頻率，周邊神經激勵的限值支配著磁場的*大許可曝露）。

關于光幻視閾值的實驗，Loevsund及其同事（[B57]，第330頁）陳述說：“事實上，所有的志愿者在實驗后提到感受疲勞，而有些則報告說有頭痛。有些經歷到視覺的余象，這種余象一般只是隨著曝露到磁場后的短時間上發生的。然而在一個案例中，他們堅稱長達實驗后的10分鐘。個別的志愿者報告說有眼睛肌肉的痙攣，可能是由場的刺激所引起”。這些發現相似于Silny[B92]的發現，Silny報告說，在超出光幻視閾值的磁通密度水平上，有頭痛、不舒適、以及持久視誘發電位（VEP）的改變，但這磁通密度水平仍然低于神經激勵的閾值（一個為23的因子）。

顯然，可歸因到CNS反應的有害作用（疲勞、頭痛、肌肉痙攣、持久的視覺余象）已經在關聯到光幻視閾值的實驗中得到報告。光幻視本身會引起所報告的有害作用是不可能的。似乎可能的解釋是：有害影響是由于腦神經元的電刺激，這與先前討論的突觸機制是一致的。

亞激勵場改變神經元反應的能力也已經得到報告，在從老鼠腦中來的海馬（腦內海馬狀的突起）切片曝露到磁場之后（Bawin及其同事[B8， B9]），其中感應的電場強度低到0.75 V∕m峰值，比10 μm神經元激勵的12.3 V∕m閾值低16倍。曝露到50 Hz、≤0.75 mT的磁通密度，活小鼠的迷宮認知率（測動物的記憶能力者）顯著地降低（Sienkeiwicz及其同事[B90]，[B91]）。雖然，所引用的研究并未建立一個突觸的機制，他們的確支持這種觀點，即在腦神經元激勵閾值以下很多的曝露水平下，CNS的影響、包括有害的影響，也是可能的。

脊髓也包含有突觸。脊柱的功能對生物機體（例如姿勢控制、反射行為）是重要的。對人體已經進行了試驗，人體軀干經受到實驗MRI（核磁共振成像）系統（見第6.1.1和6.3.2節）的強力驟變梯度場。腰背部在相當于神經刺激閾值的刺激水平上有時會優先報告有感覺，和從一個橢圓感應模型的預期相一致（見第6.3.2節和附錄B）。這些試驗在低于神經元感覺閾值之下，沒有可觀察到的影響。在電氣感覺閾值以下沒有可觀察到的影響，提示三個可能解釋中的一個。*個是：脊柱突觸的相互作用的確發生，但它們對人體是不能覺察的。另一個是：在脊柱中的感應場低于突觸相互作用的閾值，即使在脊柱外部的水平粗略地是高于突觸閾值的2個數量級。第3個是：刺激的閾值顯著地大于在腦神經元內為突觸影響所假設的數值（表6）。

考慮到分委員會不能從脊髓的刺激在歸屬于突觸閾值的水平上找到數據，來提示可觀察到的影響，故本標準的保護集中于腦子上，而不是脊髓。

6.1.4 平均時間

在表1、表2、表3、表4和表5中所規定的均方根值（rms）量度需要一個平均時間的規定。對正弦形刺激波形，在半波增量上評估的神經激勵的閾值，在奇數半波逐漸下降的*大值、和偶數半波的*小值之間振動，并收斂于約1.3 ms刺激持續時間的單個*小的閾值（Reilly[B75]）。激勵閾值的時間常數相對于肌肉與神經突觸刺激持續時間，超出對神經刺激的持續時間20和168的因子（表7）。因此，平均持續時間200 ms（≌168×1.3）的測量，將包含對*小神經、肌肉與突觸的激勵閾值給出特性所需要的*大積分的持續時間。對充分低的頻率來說，閾值的變化在周波數高于1時是不重要的，而幾個周波的平均測量時間看來是合適的。對低于0.1 Hz的頻率來說，*大的平均時間10秒（一個周波）被考慮是合適的。

6.1.5 空間的平均

在確定是否符合基本限值時（表1），重要的參數是用于測量生物組織內電場的平均距離da。一個相關的問題是在所需要的距離上產生有效電刺激的電場必須存在。對實際關心的案例包括非有意識的電氣曝露來說，激勵一個神經纖維的*敏感方法，是通過定向在神經纖維長軸、并作用在其末端的生物組織內的電場（Reilly[B75]）。只有在一個小的刺激電極置于靠近神經的地方時，才可能出現與上述情況例外的情況，但是這些情況通常只在學應用中才能找到，而不是偶然的電氣遭遇。

激勵的閾值和場存在的距離（de）間的關系，已通過使用一個非線性有髓鞘的神經模型得到確定（Reilly和Diamant[B80]）。使用這個模型得到*小的閾值是在de為7個或更多結間距離時。當de是1個結間距離時，閾值是*小值的2倍。當de是2、3、4和5個結間距時，閾值超出*小值各別為34%、14%、7%、和3%。對一個神經軸索直徑為20μm（這尺寸在本標準中是為周邊神經而假設的）時，結間的距離是2 mm。如果使用了5 mm的平均距離（da），并假設場正好等于相當于de的激勵閾值時，測量的平均場在de≤2個結間距離時，將在基本限值（表1）的19%之內。對較大的de并具有一個相應的閾值場，在5 mm上所測量的平均場接近于基本限值在百分之幾之內。這表明5 mm代表一個合理的平均距離，它既不是過度地保守的、也不是隨意的。因此，分委員會規定：在生物組織內的電場被確定為距離da＝5 mm上的平均值，它能夠從5 mm范圍內的電位差很容易地得到確定。

6.2 有害作用的準則

基本限值和*大許可曝露（MPE）限值的作用是避免有害的反應，而不僅是可感覺到的反應。厭惡的或痛苦的電刺激被考慮是一個有害的影響。由周邊神經的磁刺激產生的痛苦感覺高于感覺閾值的倍數，各研究報告分別為：1.3倍（Budinger及其同事[B20]）、1.6倍（Bourland[B15]）和1.48倍（Nyenhuis及其同事[B67]；Schaefer及其同事[B88]）。平均倍數是1.45。觀察到的不能忍受的痛苦的平均閾值為感覺閾值的2.05倍（Schaefer及其同事[B88]）。對痛苦感覺的中值基強度閾值取為E0＝6.15×1.45 ＝8.92 V∕m（峰值）。根據電刺激人體感覺閾值的對數－正態概率模型（見第6.8節），對健康成人百分之一痛苦反應閾值的保守估計，是低于中值的3倍，導致基強度為2.97 V∕m。

在接觸電流刺激的情況下，不愉快和痛苦的感覺在超出磁刺激感覺的較大乘數（倍率）上發生。根據幾個來源的實驗數據（Reilly[B75]，表7.3），痛苦的刺激估計發生在高于感覺閾值的2.4倍上；不愉快的感覺發生在1.7的倍數上；而痛苦閾值對不愉快閾值的比值約是1.4。

已發現磁刺激比接觸電流刺激有較小的痛苦―感覺值比率，這可由以下事實來解釋：在磁刺激中，感應電流的分布只逐漸地隨著軀體的尺寸而變化。因此，在一些神經元首先開始被激勵的場水平上，場的很小增加可以激勵很大范圍的神經元。如果痛苦在軀體的某部位是磁性感應的，這可能是在一個廣大的范圍。相反，皮膚的刺激是更加地集中的。在較大范圍的超閾值刺激可能比之于在較小的范圍更加痛苦，這可能解釋了磁感應和小范圍接觸電流之間痛苦—感覺比的差別。

心臟的激勵考慮是有害的。雖然心臟刺激本身并不必然地有生命的威脅；但如果刺激很近地接連重復，是有潛在的危險的，諸如心臟受正弦形或重復脈沖刺激的這類情況（見第6.1.2節）。

*突觸的影響，分委員會把腦神經元電刺激通過在生物組織內感應的電場所引起的任何腦活動的改變，作為潛在性的有害后果。這種保守主義的做法是被實驗室實驗所報告的有害作用（疲勞、頭痛、肌肉痙攣、持久的視覺余象）所促動的，這種實驗使用了接近突觸效應閾值的磁場曝露。

關于人體在強靜止場和準－靜止場中快速運動而產生的磁流體動力效應和電荷上的作用力，已經觀察到多樣化的生物效應（見第6.4節）。*這些觀察來看，對50%的人體對象，在頻率低于 1 Hz時，有害作用可取為1.06 T-rms（峰值1.5 T），這可能包括關聯到頭部運動的惡心、眩暈、和味的感覺。

6.3磁場曝露的閾值限值

從允許的生物組織內電場數值來導出環境磁場，必須使用一個感應模型。用來預測在磁場曝露期間整個軀體能量吸收的傳統方法包括使用模擬動物或人的橢圓形模型（Reilly[B72]）。在過去的幾年中，高－分辨率的解剖學模型已經發展到增強其預測局部能量吸收的能力，諸如在單個器官之內或是器官的一部分。

6.3.1 具體的解剖學感應模型

高－分辨率模型的發展已經驚人地增強了對電磁場曝露期間能量吸收的理解。然而，這種發展也已經顯露出有關劑量學現有知識的若干不足。Hurt及其同事[B41]驗證了已公布的介電常數值的變化如何影響比吸收率（SAR）的計算。雖然SAR數值只與較高頻率有關，介電常數值對較低曝露頻率所產生的預期感應內部場的影響，也是應確定的。Mason和其同事[B60]在電磁場曝露時，評估了體素尺寸對預計能量吸收的影響。體素尺寸的增加可能增加也可能減少體素內吸收的預計能量值。通常吸收的能量有一個降低，但并不是始終遵循這種規則。看來較好的解決辦法是使用可取得的*高分辨率模型，然后將體素中所吸收的能量進行平均。然而，即使模型具有較小的體素尺寸，這并不必然地意指高－分辨率解剖學或解剖部件的分離已經被合適地結合起來了。

由多個研究者使用相似的具體解剖學模型和相似的數字技術（Dawson和Stuchly[B28]；Dimblylow[B30]；Gandhi[B37]）所取得的感應電場計算的比較表明，在重要器官內*大場的差別超過5：1；器官的平均值通常是合理地一致的，雖然注意到差別可達到2：1。因為本標準的基本限值取決于特定器官中的*大場，所報告的*大值的很大變化，使得把現有的具體模型應用到標準之中發生困難。

高分辨率模型的重要不足是確實性。簡單地產生一個模型，對宣布使用這個模型所產生的結果是正確的而言是不夠的。對生物組織的實際實驗室試驗，應當結合到任何模型的發展上去。理論與經驗結果的比較，以及模型的隨后精煉，對使用這些模型來確認或修訂曝露標準時，以取得實質的置信度是很重要的。

6.3.2 橢圓感應模型

本標準中環境磁場的限值是根據較大個體的頭部和軀干具有均勻導電率的橢圓模型，和在軀體尺寸上具有不變數值和相對相位的場，如附錄B中所述。在所有的計算中，*場相對于軀體的方向而言，作出了*壞情況的假設。

使用這個模型已計算出，感應在軀干的周邊、具有整個軀體曝露到dB∕dt ＝37.5 T∕s（參見附錄B與表B.1），生物組織中的場為6.15 V∕m（人體中假設的中值神經激勵的閾值）。該理論數值適用于使激勵閾值*小化的曝露情況：也*是，一個很大的成人；在其軀體的尺寸上，有一個數值、方向、相對相位不變的關聯場；一個單相方波形的生物組織內電場。在大多數的情況下，實驗條件與理想參數有偏離，從而會產生比*小值更大的閾值。

對感應電場設定的理想條件之一是單相、方波形狀。注意到：在生物組織內的場取決于磁通密度的時間導數（即微分）dB∕dt的波形，對磁脈沖這必然地是雙相的；如果磁通密度的上升值和下降值是相等的，雖然上升和下降時間不是必須相等，其平均值為0。如果感應波形是的相反轉或是延遲的、或是漸進的，則閾值可以是有效地與應用到單相波形的相同。

導出的保守理論數值37.5 T∕s，可以與MRI（核磁共振成像系統）研究中人體軀干脈沖磁場曝露所得出的實驗閾值相比較（Bourland及其同事[B12]，[B13]，[B14]，[B15]；Budinger及其同事[B20]；Cohen及其同事[B24]；Mouchawar及其同事[B61]；Nycnhuis及其同事[B66]；Schaefer及其同事[B86]，[B87]；Yamagata及其同事[B98]），如同過去所復核的一樣（Reilly[B75]，第9.7節）。兩位研究者（Budinger及其同事[B20]；Cohen及其同事[B25]）報告的平均感覺閾值是60 T∕s，而另一位研究者（Bourland及其同事[B12]）報告的*小閾值是45 T∕s。更高的閾值由其他的研究者作出報告，但是像上述所引述的研究一樣，這些牽涉到非*理想的波形，或導致不得出*小基強度數值的（其它）情況。

上述討論的、在實驗中使用的模擬MRI場，在人體軀干尺寸范圍內，幅度和相對相位都有相當大的變化。當這種非均勻性存在時，對電刺激*適當的量度是不清晰的。*近的研究報告中，感覺的閾值系根據空間平均的曝露，而不是如同上述大多數研究提及的空間的峰值。使用一個空間平均的量度，感覺閾值的平均基強度值，在包括65個人體對象的一個研究中（Hebrank[B40]）報告為25 T∕s，而另一個包括84個人體對象的研究中（Nyenhuis及其同事[B66]）報告為28.8 T∕s。

使用磁刺激的心臟激勵閾值，已經在狗（的實驗）中得到確定。早期的結果（Mouchawar及其同事[B62]；Yamaguchi及其同事[B99]）指出dB∕dt的閾值，超出從這里使用的模型所預告的數值（表7和表B.1）,雖然這可以由所引述的研究（Reilly[B73]）中使用了非*理想曝露條件來解釋。更近期的用狗做試驗的實驗結果（Schaefer及其同事[B88]），在按動物到人體的尺寸比例衡量時，很好地與使用于本標準中的模型相符合。以下這點也已得到確認：在時變刺激場上增加1.5 T的靜止場，并不改變心臟激勵的閾值（Bouland及其同事[B16]）。

考慮到理論和實驗的數據，分委員會采納表7中所列出的峰值dB∕dt（ ）為中值閾值。附錄B敘述了如何從表6的生物組織內的參數來導出表7的外部場閾值的方法。

表7  已確認的磁dB∕dt 作用閾值的模型：整個軀體的曝露；中值閾值a

a.表的解釋如下：對tp≥τe， ＝ 0；對tp≤τe， ＝ 0（τe∕tp）；

又，對f≤fe， ＝ 0；對f≥fe， ＝ 0 （f∕fe）。

b.（T∕s-pk）是指磁通密度的短時峰值。

閾值按表7的參數進行計算，并示出于方程式（5a）和方程式（5b）中，如：

      ＝ 0                 對tp≥τe                                   （5a）

      ＝ 0（τe∕tp）      對tp≤τe                                      （5b）

這里  tp 是 0 波形的相持續時間。

另外，限值可以按方程式（6a）和方程式（6b）進行確定：

      ＝ 0               對f≤fe                                        （6a）

     ＝ 0 （f∕fe）      對f≥fe                                           （6b）

表8中列出的B可以從表7的準則中使用正弦形場的關系來計算，示于方程式（7）和方程式（8）：

      ＝ 0∕（2πfe）                                                      （7）

      B0（rms）＝B0（峰值）∕（ ）                                          （8）

這里 0   是dB∕dt的*小（基強度）閾值

B0  是B的*小閾值

中值的磁通密度閾值按表8進行計算，方程式（9a）和方程式（9b）如下：

      B＝B0               對f≥fe                                         （9a）

      B＝B0 （fe∕f）      對f≤fe                                            （9b）

表8   中值磁通密度的閾值；整個軀體的曝露a

a. 對f≥fe，B＝B0；對f≤fe，B＝B0 （fe∕f）。

考慮到上述討論的方法，顯然表8中的磁通密度限值是根據表6相關作用部位評價所設定的生物組織內的限值而得出的。舉例，腦的曝露限值是根據在大腦皮質外部周界中所感應的估計場；心臟激勵適用于心臟*中所感應的場；而周邊神經的限值系根據軀干周邊中的*大感應場。

6.4 靜止或準靜止的磁場曝露

從方程式（9b）可見，當頻率接近零時，磁通密度的閾值將增加到無窮大；磁通密度的一個上限是需要的，以避免由磁流體動力學作用到磁場內移動電荷上的力的有害影響。這種移動典型地關聯到血管系統，雖然觀察到的影響也能夠因軀體或眼睛在強靜止場內的快速運動來形成。這些的物理效應是Hall（霍爾）電壓或Lorentz（勞倫斯）力。

關于靜止磁場，在實驗室條件下的反應包括2 T靜止磁場下，人體心臟周期長度（心臟循環時間）增加17%（Jehesen及其同事[B49]）。作者們提出其見解：所觀察到的效應對健康的人體對象可能是無害的。但是對不良節律的病人的安全性尚不肯定。其他的觀察包括血液的速度在1－10 T之間有0.2－3%的變化（Dorfman[B31]；Keltner[B52]）。在1.5 T時注意到很多有害效應，包括：眩暈、平衡困難、惡心、頭痛、麻木和麻刺感、光幻視、和不正常味的感覺。在4 T時注意到更多的明顯作用（Schenck及其同事）。其他的影響包括在4 T時老鼠心臟T－波的良性增強（Gaffey和Tenforde[B35]，Tenforde及其同事[B95]）。

Schenck及其同事的研究，報告在1.5 T時在許多人體對象中有有害影響，分委員會采用1.5 T作為有害影響的中值閾值。1.5 T的峰值關聯到慢速變動的正弦形場1.06 T-rms。對閾值的分布已經設定了一個與其他電閾值相同的對數正態分布的統計學模型（見第6.8節）。因此，在低于中值3倍的因子上，也*是353 mT上（在表2中所列出的這個數值是對*低頻率的），受影響的敏感個人總數估計小于曝露個人總數的1%。對公眾，分委員會應用一個3倍的額外安全因子，這*導出了118 mT的這個數值（如在表2中所列出的）。

6.5 非正弦形場或脈沖場

在表1、表2、表3、表4、和表5中的基本限值和MPE（*大許可曝露）水平，是假設為正弦形曝露的波形，表達為頻率的函數。然而在許多實際情況下，可應用的波形可能不是正弦形的，例如具有諧波干擾的波形，或是具有脈沖的波形。分節5.2.4表述了基于過去的研究（Reilly[B74]，Reilly和Diamant[B79]），用于確定非正弦形波形（脈沖或混合頻率）符合性的幾組試驗。除了滿足表1和表2的均方根（rms）限值之外，還要求滿足這些試驗中的一個。

5.2.4.1分節中的準則系根據生物組織內的場（或接觸電流）、或是環境場的導數（微分）的短時峰值和相持續時間。作為另一種選擇，在5.2.4.2分節中的方程式（2）使用試驗波形的Fourier（傅立葉）分量。因為在任何一個分節中的準則都是保守的，每個分節都可用來作符合性的測驗。可按取得完成測驗所需數據的相對方便性來確定作何選擇（傅立葉分量或短時峰值和相持續時間）。

在有些情況下，符合性試驗可能是過分地保守的。這些情況當著波形表現為一個低頻的波形、在其上疊加一個短持續時間的脈沖時，可能會發生。當著這種脈沖在持續時間上較短而幅度則較大時，保守的程度會增加。一項更*的試驗，例如用于部位研究（Reilly和Diamant[B79]）的一個試驗，需要用一個神經激勵的模型對特定波形的閾值作出評價。

使用在方程式（2）中的*大頻率是5 MHz，這是在本標準限值之外的。然而，對特定波形不遵守本標準與針對較高頻率的IEEE C95.1標準之間的頻率劃分的也是可能的。由于截去方程式（2）在3 kHz上的和數是沒有意義的，故該和數被應用到可驗證的電刺激的*高頻率上。