一种手机电磁辐射对脑起搏器植入者健康评估的方法

本发明涉及生物电磁学领域，尤其涉及一种手机电磁辐射对脑起搏器植入者健康评估的方法。

背景技术：

1、深部脑刺激也称为脑起搏器，作为一种改善运动障碍的方法，已逐渐从一个科学实验发展成了临床治疗运动障碍的有效方法，近年来，随着移动通信技术的迅速发展以及手机的普及，手机的电磁辐射是否会影响到人们的身体健康，这一问题引起了人们的高度重视。

2、已有文献针对手机产生的电磁辐射引起人体器官发热，是否会对人体产生危害进行了探讨，然而针对电磁辐射是否影响植入脑起搏器成人患者的健康我们并无法直接得出，且对这一方向研究鲜少，现有理论不便于我们直接评估在5g手机电磁辐射环境下人头植入脑起搏器后的电磁暴露安全水平，针对这一问题，本发明利用comsol设计了一种内置5g/4g频段的平面贴片天线的手机模型、成人头部模型和模型，通过仿真计算结果分析对脑起搏器植入者健康进行评估。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种手机电磁辐射对脑起搏器植入者健康评估的方法。

2、为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：一种手机电磁辐射对脑起搏器植入者健康评估的方法，包括以下步骤：

3、s1、三维电磁有限元模型建立：具体为利用comsol多物理场仿真软件建立内置5g/4g频段贴片天线的手机模型和植入脑起搏器的真实人头模型，手机模型建立在人头模型旁，并建立半径为400mm的球形空气域对整个模型进行包裹，作为无限元域；

4、s2、模拟在不同频率、不同距离、贴片天线输入功率为0.125w的情况下，脑起搏器和人头模型的感应电场强度情况，人头模型内部各层组织的比吸收率值分布情况，脑起搏器和人头模型的温升变化情况；

5、s3、判断步骤s2中的模拟值是否在标准范围内。

6、优选的，步骤s1中大脑内植入四电极脑起搏器模型；

7、步骤s1中的人头模型具体由皮肤、脂肪、颅骨和大脑四种组织组成。

8、优选的，步骤s2中的感应电场强度值满足亥姆霍兹方程组，平面电磁波在导体中的亥姆霍兹方程为：

9、其中，e为电场强度，是哈密顿算子，μr为相对磁导率，εr为相对介电常数，j为虚数单位，σ为电导率，k0为自由空间波数；

10、在自由空间中，

11、其中，ω为电磁波的角频率，μ0为真空磁导率，ε0为真空介电常数。

12、优选的，步骤s2中的头部各层组织的比吸收率用来代表电磁场与生物组织之间的相互作用，比吸收率的单位是w/kg，计算方法为：

13、其中，sar为比吸收率；σ为电导率；e为生物组织的感应电场；ρ为生物组织密度。

14、优选的，步骤s2中的温升情况是在人头模型和脑起搏器受手机模型中的天线辐射30min后的记录的温度值t，温度值t满足pennes瞬态生物热方程；

15、方程式为：

16、其中，ρ为生物组织密度，单位是kg/m3；k是生物组织的热导率，单位是w/(m·k)；ρb为血液密度，单位是kg/m3；ωb为血液灌注率，单位是1/s；cp为血液的比热容，单位是j/(kg·k)；tb为动脉血液温度，单位是k；qmet为代谢热源，单位是w/m3；是哈密顿算子；为温度的梯度量。

17、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明利用comsol多物理场仿真软件建立内置5g/4g频段贴片天线的手机模型和植入脑起搏器的真实人头模型，有利于能够更好的拟合人头表面，提高仿真精度；仿真计算手机天线在不同频率、不同距离下dbs的感应电场强度和温升，以及人头各组织的sar值分布、感应电场强度和温升，经过数据分析，表明植入dbs患者在使用5g/4g手机时的电磁暴露均在安全范围内，从而方便我们直接评估出手机电磁辐射对脑起搏器植入者健康造成的影响均在安全范围内。

技术特征：

1.一种手机电磁辐射对脑起搏器植入者健康评估的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种手机电磁辐射对脑起搏器植入者健康评估的方法，其特征在于，步骤s1中的大脑内植入四电极脑起搏器模型；

3.根据权利要求1所述的一种手机电磁辐射对脑起搏器植入者健康评估的方法，其特征在于，步骤s2中的感应电场强度值满足亥姆霍兹方程组，平面电磁波在导体中的亥姆霍兹方程为：

4.根据权利要求1所述的一种手机电磁辐射对脑起搏器植入者健康评估的方法，其特征在于，步骤s2中的头部各层组织的比吸收率用来代表电磁场与生物组织之间的相互作用，比吸收率的单位是w/kg，计算方法为：

5.根据权利要求1所述的一种手机电磁辐射对脑起搏器植入者健康评估的方法，其特征在于，步骤s2中的温升情况是在人头模型和脑起搏器受手机模型中的天线辐射30min后的记录的温度值t，温度值t满足pennes瞬态生物热方程；

技术总结
本发明涉及生物电磁学技术领域，尤其是一种手机电磁辐射对脑起搏器植入者健康评估的方法，包括以下步骤：S1、三维电磁有限元模型建立：具体为利用COMSOL多物理场仿真软件建立内置5G/4G频段贴片天线的手机模型和植入脑起搏器的真实人头模型，手机模型建立在人头模型旁，并建立半径为400mm的球形空气域对整个模型进行包裹，作为无限元域；S2、模拟在不同频率、不同距离、贴片天线输入功率为0.125W的情况下，脑起搏器和人头模型的感应电场强度情况，人头模型内部各层组织的比吸收率值分布情况，脑起搏器和人头模型的温升变化情况；S3、判断步骤S2中的模拟值是否在标准范围内，从而对植入DBS患者在使用5G/4G手机时的电磁暴露情况实现评估。

技术研发人员：田瑞,逯迈,苗新法,邬煜琹
受保护的技术使用者：兰州交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/12