Ускоренная локальная монте-карловская оценка в расчетах полей лазерного излучения

Камалов В.А., Лаппа A.В.

"Лазерные технологии в медицине". Сборник научных работ сотрудников Челябинского государственного института лазерной хирургии. Челябинск, 1999. Выпуск 2. С. 174-186.

Методы Монте-Карло широко применяются в биооптике для расчета характеристик оптических радиационных полей в модели уравнения переноса излучения. При этом как нелокальные так и локальные (флюенс, поглощенная доза) радиационные характеристики рассчитываются в основном с помощью нелокальных методов, которые дают значения, усредненные по некоторой области фазового пространства. Такие методы могут приводить к большим систематическим погрешностям в случаях, когда характеристики быстро изменяются в пространстве. В то же время в теории методов Монте-Карло разработано множество локальных алгоритмов, которые широко применяются для расчетов полей ионизирующего излучения. В частности, известная локальная оценка Калоса позволяет рассчитывать поток излучения в фиксированной точке. Эта оценка решает проблему систематической погрешности, но из-за бесконечной дисперсии она сходится медленно и нестабильно. Недавно был предложен метод ускорения сходимости монте-карловских оценок, обладающих бесконечной дисперсией [Lappa A.V. In: Math. Methods and tools in computer simulation, St.-Petersburg, 1994, pp. 54-56]. В настоящей работе этот метод применен к оценке Калоса при типичных условиях биооптики (печень крысы облучается лазером с длиной волны 1.064 мкм). Показано, что алгоритм дает выигрыш во времени счета до 100 раз. Полученные результаты позволяют нам рекомендовать этот алгоритм для расчетов локальных характеристик полей лазерного излучения в биологических тканях.