Caracterización de Fantomas Homogéneos y de dos Capas tipo Slab y Semi-Esféricos

BERRUTI, CAMILO J.; VERA, DEMIÁN AUGUSTO; WAKS SERRA, MARÍA VICTORIA; GARCÍA, HÉCTOR

Tandil

Taller; XVII Taller de Óptica y Fotónica; 2022

UNCPBA

El estudio del comportamiento de la luz dentro de un medio turbio es de gran interés debido a su potencial como herramienta de diagnóstico para obtener información sobre medios biológicos de forma no invasiva.Particularmente, su empleo en el estudio de la hemodinámica cerebral ayuda a determinar cambios de concentración de oxi- y deoxihemoglobina a nivel cortical pudiendo relacionar esta actividad con estímulos externos, realización de tareas motoras y/o cognitivas, etc. Este comportamiento puede describirse a partir de la teoría de la transferencia radiativa, que modela el transporte de fotones teniendo en cuenta las propiedades ópticas del medio, en particular, los coeficientes de absorción μa, de scattering reducido μs´, que indican qué tan absorbente o dispersivo es un medio. Para estudiar medios turbios se utiliza luz láser en el infrarrojo cercano, por tratarse de una región del espectro electromagnético que puede penetrar en el tejido biológico varios centímetros de manera inocua, ya que se trata de radiación no ionizante. Para poner a prueba estas herramientas, se llevan a caboestudios experimentales sobre fantomas, que son muestras confeccionadas con el objetivo de simular las propiedades ópticas del tejido biológico. Para lograr una mayor similitud con la realidad, por ejemplo, en el caso del estudio del cerebro, se pueden construir fantomas de múltiples capas homogéneas, de distintas propiedades ópticas entre sí, lo cual permitiría representar las distintas capas que recubren el cerebro. En este trabajo se exploran dos métodos de confección de fantomas de dos capas homogéneas, de geometría plana y semiesférica, con el objetivo de lograr situaciones experimentales más realistas. Para estudiar las características de estos fantomas se utiliza un láser resuelto en el tiempo a modo de fuente, y un detector para medir los tiempos de vuelo de los fotones que atraviesan el medio. Esto permite obtener las propiedades ópticas de cada una de las capas homogéneas, con lo que posteriormente, teniendo en cuenta las mismas y la geometría de cada capa de los fantomas, se realizan simulaciones de Monte Carlo imitando los experimentos. Finalmente, se comparan los resultados obtenidosmediante las simulaciones de Monte Carlo con los resultados experimentales de los fantomas de dos capas. De estas comparaciones se deduce que el método utilizado para la preparación de fantomas es apropiado y, en particular, que los fantomas esféricos de dos capas resultan una buena aproximación al estudio más complejo de la cabeza humana.