中文摘要：

乳腺癌是妇女健康的一大杀手，实现其早期诊断对挽救患者生命至关重要。相比于现有的在体乳腺癌成像技术，光学成像具有非电离、可提供功能信息的优点，而时域荧光层析技术在目标定位灵敏性、特异性诊断、功能信息提供、实时性和安全性等方面具有综合优势，因此其成为研究热点。但如何提高空间分辨率、特异性和探测深度则是目前急需解决的问题。本课题探索上述问题的解决途径。首先发展了一套适合于在体乳腺癌检测的荧光层析成像系统，该系统基于时间分辨的单光子计数技术，采用空间光非接触测量方式，以提供改善空间分辨率所需的大测量数据量和通过双向测量提高对厚组织体的成像能力。其次研究了能够进行多参数重建的、高效的图像重建算法，包括发展出了一套基于广义脉冲谱技术的多组分、多参数同时图像重建算法；发展出了基于多级小波域分解的先进图像重建方法；研究了利用先验知识以降低病态性的算法，如基于形状的光学层析成像技术、基于图像分割的重建算法。最后，研究了固体仿体的制作方法，并进行了系统和算法的实验验证。结果表明所发展的算法可实现多参数同时重构，系统和算法相结合具有较好的空间分辨能力且重建的荧光产额和寿命具有较好的量化精度。