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随着科学技术的突飞猛进，人类在谋求经济快速发展的同时，人类赖以生存的生态环境却遭到了严重的破坏，人类的健康和生活质量受到了极大的威胁。日新月异的科技水平给人们带来便利的同时，又制约了人类的发展。所谓身体是革命的本钱，所以要想科学技术保持可持续的发展，人类必须关注自己的生活环境和人类的健康。在当今社会，人类的头号杀手就是癌症。据世界卫生组织(WHO)统计,每年世界上有1000万人患上癌症,而死于癌症的人数约6万,占全球死亡人数的12%。我国每年新增癌症患者180万,死亡140万,平均每3分钟就有1.3人死于癌症,而且癌症的发病率呈急剧上升趋势。人们之所以谈癌色变，最主要的原因是癌症在早期不易察觉，发现时，大部分已是晚期。因此，癌细胞的检测技术变得尤为重要。常规的光谱技术很难分辩出癌变过程中不同时期的癌细胞，同时存在许多缺陷，而利用组织模型后向偏振光技术准确、经济、安全地检测出细胞早期癌变，即时给予适当的治疗，挽救癌症患者的生命，就成为当今世界医学研究领域一个极其重要的课题。
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光无论在光学诊断还是治疗方面只有透过皮肤和肌肉才能与皮下组织和器官发生作用，所以研究光在生物组织中传播和相互作用的规律成为医学光学的应用基础。然而生物组织是非常复杂的系统，即使是单个光子在组织中的传播特性，通过传统的方法也是很难得出精确解，而对于大量光子在组织中的传播问题，实际上根本没有解析解。为此，人们提出了蒙特卡罗模拟方法，模拟单个光子单次散射情形，并记录散射过程中的各个参量，然后重复多次此过程，达到边界条件或某个阈值后终止此次模拟，即为单个光子在系统中的传播情况，然后重复多次该模拟，得到大量光子在系统中传播情况的统计结果。由于单个光子单次散射的所有参量（Stokes矢量，偏振态等）都可以被记录，所以利用蒙特卡罗方法可以很方便地模拟光子在介质中的传播轨迹和各个物理量在传播过程中的变化，并研究不同门控技术对成像效果的作用[1]。这在医学影像领域得到很重要的应用。模拟中可以记录光子出射的位置、角度，斯托克斯向量，散射次数，并可以通过设置不同的判断条件，模拟各种“门”的作用，选择满足一定条件的光子进行成像。通过限制所记录光子的出射角度可以实现角度门；限制出射光位置实现空间门；采用偏振光入射，测量偏振差或偏振度可以实现偏振门，时间分辨测量做为时间门[2]。9025
1967年，Kattawar和Plass利用蒙特卡罗方法首先模拟出了光经过多次散射后的偏振状态[3]。此后，很多关于蒙特卡罗模型及其应用的文章发表了。1972年，Kattawar 和 Adams利用蒙特卡罗方法计算出了完全不均匀的大气 - 海洋系统的任何位置的Stokes矢量[4]。1993年，Bruscaglione等人用蒙特卡罗方法分析了光脉冲在浑浊介质中的偏振的变化[5]。1997年，Ambirajan 和 Look 开发了一个圆偏振入射光的平板状蒙特卡罗模型[6]。
2000年，Bartel 和 Hielsher 提出了一个和之前不同的蒙特卡罗模型[7]，他们的程序利用局部坐标系来跟踪偏振坐标系。坐标系按照标准旋转矩阵旋转。他们计算了聚苯乙烯颗粒悬浮液后向漫散射的Mueller矩阵及其数值模拟，并与实验结果相比较。2005年Cote等人开发了一个三文蒙特卡罗来研究浑浊介质中的光学活性颗粒[8]。
上述几位作者都集中在改善偏振光传播模拟效率。1999年Rakovic等人提出了一个数值方法，能够同时计算出二文Mueller矩阵的所有16个元素[9]，与他们的蒙特卡罗程序相比，毫不逊色。2001年，Tynes等人用一个Mueller矩阵来预测分层介质中的全反射和光的传播[10]。Kaplan等人用实验测量出了单分散微粒溶液在不同浓度和不同散射角下后向散射Mueller矩阵的解，并开发了一个经过下一个事件点估计方法优化了运行速度的蒙特卡罗程序[11]。2004年，M. Xu 提出了一个追踪多重散射介质中电场来代替Stokes矢量的蒙特卡罗方法[12]，这个方法很独特，它能够模拟相干现象。