基于数字人影像数据集的人体上臂体导通信信号传导机制建模与分析

摘要

目的：研究体导通信系统中，信号在人体组织的传导情况，为构建体域网网络架构模型提供理论依据；方法：以中国数字人影像数据集为数据基础，在经过组织剖分割、云点集构建、三维重建、几何结构实体化、奇异点剔除等一系列方法后获得人体组织三维几何实体模型；最后几何实体导入到COMSOL Multiphysics 6.0中，结合体导通信边界条件构建应用物理场模型，并在稳态场景下，通过注入±20 mA的直流电信号分析信号在手臂中的传播机制。结果：通过计算发现，耦合电势在电极与皮肤接触区域，耦合电势最大，电流密度分布最大。随着传导深度与传导距离的增加，耦合电势与电流密度分布均大幅度下降。同时进一步分析信道的频率响应特性发现，随着载波频率的增加，信道的衰减随频率增加而减少，但集肤效应越来越明显。结论：通过体导通信信道模型发现，耦合电势与电流密度在电流与皮肤接触处最大，伴随通信频率不断提高，信道衰减逐渐减小，信道的集肤效应越来越明显。

关键词

影像数据集 / 有限元模型 / 体导通信 / 人体上臂 / 信道衰减