聚焦光束在生物组织中传输的数值模拟

目的模拟光子在生物组织类物质中的传输过程,分析漫反射光能分布和组织内部目标区域内光能分布特性。方法采用蒙特卡洛数值模拟方法,在生物组织内设定目标区域,将光子分为一类和二类光子进行研究。模拟高斯聚焦光束入射并记录目标区域的光能密度分布以及漫反射光子的能量状态和平均散射次数。结果在目标区域,被散射的一类光子数目随聚焦深度的增加衰减迅速。目标区域外被散射的二类光子的能量分布和平均散射次数基本恒定,与聚焦位置无关。在组织内部聚焦位置的能量密度分布与束腰半径和聚焦深度相关。结论在散射作用下,一类光子和二类光子随聚焦深度具有不同的衰减特性。聚焦于目标区域的光能密度分布存在扩散现象,高斯光束的束腰越小的光束产生的扩散现象越严重,透射深度越浅。数值计算结果可为生物医学光学成像和光动力医疗研究提供参考。