基于蒙特卡罗法的组织内插光纤出射激光的传输

发布时间：2021-11-22 12:16

　　考虑到肿瘤的形状特征以及激光间质热疗时激光的传输方式为内置光源,首先建立了内插光纤的双层球体生物组织模型,然后假设光子从球体中心发射,建立了光子在组织内、球体边界及内插光纤表面的传输方式,最后采用Visual Studio软件编程,基于蒙特卡罗法对光在该组织模型中的传输进行仿真。仿真结果表明:光纤主要对光子出射端面附近的光子的运动产生影响;位于光子出射面下方的组织对光子能量的吸收大于出射面上方组织对光子能量的吸收;内层球体的半径越小,内边界的吸收值越大。与传统的蒙特卡罗方法相比,所建模型更接近于激光间质热疗的实际情况,对后续准确预估激光间质热疗的热毁损范围具有重要的实际意义。 

【文章来源】：中国激光. 2020,47(02)北大核心EICSCD

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

球面边界的坐标转换

图4给出了光子在球边界附近传输的几种情况。设光子的初始位置为Mi(i=1,2,3,4),经过一个步长的运动后到达理论位置点Ni。在图4(a)中的几种情况下,光子不会在球面上反射或折射,在图4(b)中的三种情况下,光子可能会在边界处发生反射或折射。3 结 果

3.1 模型参数设置如图5所示,设组织模型的外层半径R1为2 cm,内层半径R2为1 cm,内置光纤直径Φ为0.04 cm,组织的光学参数如表1所示[12]。仿真光子数为106,组织体在笛卡尔坐标系XYZ轴上的分块个数为400,每块的长度为0.01 cm。为便于比较,本文也利用传统的MC多层层状模型在内置光源条件下进行了仿真,分析了内置光纤对仿真结果的影响。该层状模型共设三层,中间层厚度为2 cm,其光学参数与球体模型内层的光学参数相同,上层与下层厚度均为1 cm,其光学参数与球体模型外层的光学参数相同。

【参考文献】：
期刊论文
[1]一种模拟生物组织内光传播的三维几何蒙特卡洛方法[J]. 张永,陈斌,李东.  中国激光. 2015(01)
[2]基于MCVM研究真实前臂结构对光传输的影响[J]. 王安乐,李婷,邓勇,谢添武,刘谦,骆清铭.  光学学报. 2011(03)
[3]近红外光谱范围人肝癌变和热凝固导致组织吸收和散射特性的变化[J]. 魏华江,邢达,何博华,谷怀民,巫国勇,陈雪梅,鲁建军.  光谱学与光谱分析. 2007(05)



本文编号：3511672