基于汽车内电磁剂量安全仿真的人体数字模型研究

高阳春; 陈兵; 姜昊宇; 赵晖; 黎小娇; 熊曼; 冯锦博; 雷剑梅

doi:10.16339/j.cnki.hdxbzkb.2025222

湖南大学学报（自然科学版） ›› 2025, Vol. 52 ›› Issue (12) : 13 -24. DOI: 10.16339/j.cnki.hdxbzkb.2025222

基于汽车内电磁剂量安全仿真的人体数字模型研究

高阳春, 陈兵, 姜昊宇, 赵晖, 黎小娇, 熊曼, 冯锦博, 雷剑梅

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摘要

针对人体数字模型准确度不足，导致汽车内人体电磁剂量安全仿真计算结果误差较大的问题，本文从三个维度提出提升人体数字模型准确度的策略.首先，采用优于传统简化自建模型的高分辨率医学成像人体数字模型；然后，考虑生物组织介电参数随频率变化的色散特性，通过MATLAB将国外不同学者测量的生物组织（以肝和各向异性的肌肉为例）介电参数进行数据对比，对国内外文献数据进行比较，验证测量数据的准确性；最后，引入基于尽可能刚性的平滑旋转增强（smoothed rotation enhanced of as-rigid-as-possible, SR-ARAP）算法，将人体数字模型的直立姿态形变为坐姿姿态，将该坐姿与某型汽车座椅的实际参数进行匹配.结果表明，医学成像人体数字模型的各个器官组织分辨率高，50分位模型单元数量在210万左右；不同学者测量的生物组织介电参数数据在中间频段的吻合度好，在低频段和高频段的一致性不佳；相较于传统的尽可能刚性（as-rigid-as-possible, ARAP）算法，SRARAP算法改善了腘窝形成的塌陷，SR-ARAP算法坐姿形变模型腿部主要组织的体积变化大多低于ARAP算法的50%，具有形变失真度低的优点.