荧光药代动力学层析成像是一种结合了动态扩散荧光层析成像和药代动力学分析方法的新技术。该技术不但可以在体获取在某一时间段下荧光剂的三维、定量分布图像,而且可获取反映荧光剂在生物组织中吸收、代谢的药代动力学参数图像。由于其具有无电离辐射、高灵敏、高特异等性能,在肿瘤检测、分级,药物评估等领域极具应用价值。目前发展的荧光药代动力学层析成像主要有间接方法和直接方法。前者依赖于扩散荧光层析成像对荧光产率值的重建过程,而由于传统扩散荧光层析重建方法具有严重的欠定性和不适定性,导致荧光产率图像的重建质量（空间分辨率、量化度等）较差,进而导致荧光药代动力学参数求解精度差。后者虽然消除了中间过程的重建误差,但获取的荧光药代动力学参数图像仍存在空间分辨率差等问题。为了克服传统成像方法存在的问题,本文将反向传播（Back Propagation,BP）神经网络引入荧光药代动力学层析成像的两种方法中,旨在改善荧光药代动力学参数图像的重建质量。此外,基于吲哚菁绿（Indocyanine Green,ICG）在肝部组织的代谢特性,本文结合动态扩散荧光层析系统和药代动力学分析方法探究了ICG在健康小鼠与急性酒精肝损伤模型小鼠肝脏部位的药代动力学特征差异。本研究主要包括:（1）荧光药代动力学层析间接方法采用扩散荧光层析成像技术获取一系列时间采样点下的荧光产率图像,并在此基础上结合药代动力学分析方法获取荧光药代动力学参数图像。本文提出了基于BP神经网络的扩散荧光层析成像方法,用以提高荧光产率图像的重建质量,进而改善荧光药代动力学参数的求解精度。该方法通过训练网络模型,即可获得生物组织表面的光学探测数据与荧光产率图像之间的映射网络。数值模拟实验和仿体实验结果表明,该方法不仅在噪声对比度、空间分辨率及重建精度方面,相较于传统的重建方法,具有更优的荧光产率重建图像,而且基于该方法的荧光药代动力学层析间接方法可求取获得更准确的荧光药代动力学参数。（2）本文在荧光药代动力学层析间接方法的基础上,进一步提出了基于BP神经网络的荧光药代动力学层析直接方法。该方法将荧光剂代谢过程中获取的离散时间下生物组织表面光学探测数据输入训练好的网络模型中即可直接重建获得荧光药代动力学参数图像。数值模拟实验证明了该方法可获得空间分辨率高,抗噪声能力强的荧光药代动力学参数图像。仿体实验说明该方法可准确的重建获得目标体的大小与位置,且重建图像的背景纯净,无伪影噪声。（3）荧光药代动力学层析活体实验研究还在初步发展阶段,基于实验室搭建动态扩散荧光层析成像系统,本文研究ICG在健康小鼠和急性酒精肝损伤模型小鼠体内的药代动力学特征。该研究建立了急性酒精肝损伤模型,通过扩散荧光层析成像方法重建获得了小鼠体内荧光产率随时间变化的层析图像,并进一步从ICG浓度与时间的关系曲线中提取了药代动力学参数。实验结果表明,ICG代谢率在健康小鼠和急性酒精肝损伤模型小鼠之间存在明显差异,为在体荧光药代动力学层析成像的进一步研究奠定了基础。