由于激发荧光断层成像(Fluorescence molecular tomography,FMT)可通过非接触式探测器获取的体表测量数据,准确三维地重现活体小动物体内荧光探针的位置和浓度分布,它已经成为生物制药、肿瘤诊断等预临床领域强有力工具。构建一个能够准确快速地描述荧光在组织中传播过程的前向模型,对于激发荧光断层成像是非常重要的。扩散近似方程(Diffusion equation,DE)由于在高散射组织中的高效准确性而被最早用于激发荧光断层成像的前向模型技术。然而,在某些情况下,如低散射、高吸收、组织边界和光源附件,DE会变得不准确,所以简化球谐波(Simplified spherical harmonics approximation,SPN)被提了出来。相比于DE,SPN的准确性更高,但其求解效率却要低很多。针对SPN和DE在描述光在组织中传播过程中的不足,我们首先提出了一种基于简化球谐波-扩散近似方程的光传输混合模型(hybrid SPN-DE model,HSDM)。在建立的混合模型中,简化球谐波和扩散近似方程分别用来描述光在低散射和高散射组织中的传播过程;通过构建边界耦合条件,将两者耦合为统一形式的光传输混合模型。HSDM充分利用了简化球谐波和扩散近似方程的优点,抛弃了它们的缺点;因此,它可以达到在准确性和效率之间的一个完美平衡。其次,我们通过在激发和发射过程中两次使用混合模型建立了激发荧光断层成像的前向模型,应用有限元方法和混合多级正则化策略对前向模型进行求解,从而获取体内荧光探针的三维重建图像。基于规则模型和数字鼠模型的仿真实验验证了HSDM混合模型的准确性和有效性;同时基于数字鼠模型验证了基于该混合模型的激发荧光断层成像效果,结果表明基于混合模型的重建方法比基于简化球谐波近似方程或扩散近似方程的重建方法有更好的性能。最后,利用小鼠的原位肝癌实验证明了基于该混合模型的激发荧光断层成像方法的应用潜力。