SOLUCIÓN DEL PROBLEMA DIRECTO DE INCLUSIONES EN MEDIOS TURBIOS USANDO SIMULACIONES DE MONTE CARLO IMPLEMENTADAS EN GPU

Abstract

La propagación de luz infrarroja (IR) en medios turbios es de gran interés en óptica por sus aplicaciones biomédicas. Esta técnica es capaz de dar información tanto de la localización de lesiones, como también de su composición. El objetivo final es poder hallar la distribución de inhomogeneidades (lesiones) en tejidos a partir de múltiples imágenes obtenidas en forma no invasiva. Este problema, denominado inverso, es de extrema complejidad debido a que la difusión de la luz en los tejidos elimina casi en su totalidad la información espacial. Si bien existen algunas propuestas de solución, es siempre necesario poder comparar los resultados con situaciones conocidas (problema directo). Por su parte los modelos teóricos para medios no homogéneos, más allá de algunos casos particulares, no han sido desarrollados. Este trabajo presenta una variante de cálculo de Monte Carlo (MC) por medio de Unidades de Procesamiento Gráfico (GPU) utilizadas como aceleradoras gráficas 3D, concebidas y desarrolladas para el procesamiento paralelo de datos. Debido a que las simulaciones de MC para el problema planteado son altamente paralelizables (cada fotón es independiente de todos los otros), es posible reducir los tiempos de cálculo en varios órdenes de magnitud. De este modo es posible usar un gran número de estas simulaciones para comparar sus resultados con los experimentos, y obtener así el conjunto de parámetros ópticos que mejor ajusta al experimento, en una suerte de método inverso. Presentamos el ejemplo de un cilindro de Resina Plástica inmerso en un medio turbio con propiedades ópticas similares a las de los tejidos biológicos