Analyse théorique et expérimentale de la diffusion de la lumière générée par une diode électroluminescente dans des répliques tissulaires

RésuméLa connaissance de la répartition spatiale de la lumière à l’intérieur d’un tissu biologique irradié par un faisceau lumineux (LASER ou LED) est fondamentale pour optimiser le traitement par thérapie photodynamique. Dans cet article, nous développons un modèle analytique relatif à la répartition du flux lumineux à l’intérieur d’une réplique tissulaire irradiée au moyen d’une diode électroluminescente (LED). Le modèle est fondé sur l’utilisation de la transformée de Fourier à deux dimensions et appliqué à un tissu homogène d’épaisseur bien déterminée. Le flux total à l’intérieur du faisceau a été calculé en ajoutant les composantes collimatée et diffuse. La solution analytique a été également utilisée pour étudier l’influence du rayon du faisceau incident et des paramètres optiques du milieu sur l’évolution du flux en fonction de la profondeur. Des résultats de mesures ont été obtenus en utilisant un réservoir rempli par une réplique tissulaire (lait) illuminé au moyen d’un faisceau lumineux issu d’une LED. Le comportement des résultats expérimentaux est cohérent avec les prévisions théoriques.

The knowledge of the spatial distribution of light within a biological tissue exited by a light source (LASER or LED) is fundamental to achieve optimal photodynamic treatment. In this paper, we develop an analytical model relative to the diffuse fluence rate within a tissue-like medium irradiated by a continuous-wave light emitting diode (LED). The model is based on the two dimensional Fourier transform and applied to a homogeneous tissue slab. The total fluence rate along the axis of the medium was computed by adding the collimated and the diffuse components. The analytical solution was also used to study the depth evolution of the photon fluence rate as functions of the finite source beam size and the tissue optical parameters. Measurement results were performed using a tank filled with a liquid-simulating turbid medium (milk) illuminated with a LED beam. The experimental behaviour results agree with the theoretical predictions.