Comparaison de deux modèles hybrides simulant la propagation de la lumière dans les tissus biologiques

RésuméDans cet article, deux méthodes hybrides de simulations numériques du transport de la lumière dans les tissus biologiques sont comparées. Le premier modèle, résultant de l'association « transport radiatif–diffusion », s'appuie sur la résolution par la méthode des éléments finis de l'équation du transport radiatif et de son approximation. La seconde méthode, encore appelée méthode de Monte-Carlo hybride, consiste à modéliser la propagation de la lumière laser en appliquant : la méthode classique de Monte-Carlo dans les régions proches de la source et des interfaces, et l'approximation de la diffusion dans les autres régions du domaine physique. Nous avons mis en œuvre ces deux modèles afin de calculer l'amplitude et la phase de l'intensité lumineuse transmise par les tissus biologiques. Nous avons pour cela considéré une source laser modulée en intensité. Les signaux simulés sont donc résolus en fréquence. L'étude montre que les deux méthodes hybrides simulent la propagation de la lumière de façon fiable et rapide.

In this paper, two numerical hybrid methods to model photon transport phenomena in biological tissues are compared. The coupled radiative transfer–diffusion model is based on the finite element solution of the radiative transfer equation and its approximation. The hybrid Monte-Carlo–diffusion consists in modeling the propagation of laser light in turbid media with the pure statistical Monte-Carlo method in the vicinity of the source and the boundaries and the diffusion approximation elsewhere in the domain. We apply these codes to calculate the spatially resolved reflectance amplitude and phase resulting from an intensity modulated laser beam. The results show that the hybrid methods can be used to simulate light propagation with good accuracy and speed.