Determinación de cambios de absorción de la luz en medios turbios multicapas a través del cálculo analítico de los caminos parciales medios fotónicos

Resumen

En este trabajo presentamos un modelo para el cálculo analítico de los caminos parciales medios(MPPLs) de fotones en medios ópticamente turbios formados por un número arbitrario de capas, siendo la última infinitamente gruesa. Esto tiene numerosas aplicaciones en el campo de la Óptica Biomédica, especialmente al modelar la propagación de la luz en tejidos y sistemas biológicos como la cabeza humana. La implementación computacional de nuestro modelo supera el estado del arte de los cálculos actuales realizados mediante simulaciones de Monte Carlo (MC), las cuales, a pesar de su robustez, representan un cuello de botella en términos de tiempos de cómputo y de requisitos de hardware al momento de considerar aplicaciones en tiempo real. Con el fin de validar el modelo presentado en este trabajo, comparamos nuestro método con los MPPLs generados por simulaciones de MC para medios turbios multicapas con diferentes números de capas y diferentes combinaciones de propiedades ópticas y de espesores. Los resultados muestran un muy buen acuerdo entre teoría y simulaciones, con errores relativos menores al 10% que tienen lugar principalmente en la primera capa. Se espera que esta investigación contribuya a aumentar la precisión de los modelos actualmente usados para estudiar la propagación de la luz en tejidos biológicos altamente heterogéneos.