融合不同个体数据的多姿态婴儿建模及电磁场剂量学研究

The current electromagnetic field safety limits are derived from the simulations using the adult models. Therefore, their applicability to the other population is one of the key issues in the domain of bioelectromagnetics. Infant has physical, structural and dielectric characters totally different to the other populations. Furthermore, it is in close coupling with the adult body. These features may associate with higher electromagnetic power absorption. As such, it is necessary to generate the whole-body infant model. Since it was difficult to perform a whole-body medical scan for the infant, the infant model was rare. This study proposed to reconstruct the infant model using magnetic resonant images. The segmentation plan was designed by weighting over the dosimetric importance of the tissues and the difficulty of segmentation. The tiny and sensitive tissue/organ models were generated by the software.The infant model as well as the other models were simulated with various numerical solvers to evaluate the applicability of the safety limits to the infants. Meanwhile the infant modelcan also be used in the design of the medical instrument. The study has social and economic importance.

基于成人模型仿真获得的电磁场安全限值对其他人群的适用性是生物电磁学研究的核心问题之一。婴儿具有鲜明的体格、结构和组织介电特性的特征，且与成人耦合紧密，这些特征很可能与更高的电磁场吸收水平相关。因此，急需建立婴儿全身模型用于电磁场暴露的数值评估。由于难以对婴儿进行精细的医学扫描，全身模型十分罕见。本研究选取磁共振图像，权衡剂量学重要性和分割难度确定组织分割方案。使用软件生成敏感组织的精细模型。利用电磁场数值方法，评估婴儿上述特征对剂量结果的影响及现行安全限值对婴儿的适用性。建立的婴儿模型也能应用于一系列医用设备的性能评估，具有重要的社会和经济意义。

基于个别成人模型仿真获得的电磁场安全限值对其他人群的适用性是电磁场剂量学研究的核心问题之一。是否要针对婴幼儿的电磁场暴露建立单独的限值一直是电磁辐射学术界和政策界争论的焦点。婴儿具有鲜明的体格、结构和组织介电特性等特征，难以独立生活且受成人人体影响巨大，这些特征很可能与更高的电磁场吸收水平相关。因此，急需建立婴儿全身模型用于电磁场暴露的数值评估。由于难以对婴儿进行精细的医学扫描，全身模型十分罕见。本研究依据体格参数和融合难度选取不同个体的磁共振分段图像，权衡剂量学重要性和分割难度确定组织分割方案，基于轮廓特征配准并重建全身模型。使用软件生成敏感组织的精细模型。利用电磁场数值方法，评估婴儿上述特征对剂量结果的影响及现行安全限值对婴儿的适用性。建立的婴儿模型也能应用于一系列医用设备的性能评估，具有重要的社会和经济意义。采用上述方法，我们在世界上首个发表了用于电磁场数值评估的婴儿全身模型，并证明现行的ICNIRP电磁场暴露导则的参考限值用于婴儿的场景，可能导致全身平均SAR超标情况的出现。但考虑到ICNIRP导则中采用了较大的安全因子，该导则仍然能够对婴儿的暴露场景进行保护。采用本课题的建模方法生成的婴儿模型，我们在世界上首次研究了第五代移动通信技术（5G）场测实验中，婴儿无意暴露的剂量。证明现在进行的5G场测实验对环境中行人的电磁暴露强度远低于电磁场安全限值标准。我们还将本课题提出的建模技术在电磁-热场多物理场模拟中进行了拓展，研究了手指接触移动终端过程中不同深度的温升速率和最大温升，并将其与人体生理感受进行关联，并评估了人手在不同接触温度刺激下脑电的变化，从而对将解剖学模型拓展为生理模型进行探索。本项目在一年的研究期间共发表SCI文章3篇，EI检索会议论文2篇，制定行业标准2项，实现专利转化24万元。