频域近红外光谱技术是一种无创伤,安全无辐射的新兴检测技术,可用于癌症的早期诊断,人体组织氧含量的监测等,具有广泛的应用前景。本文的主要工作是设计并实现一套适合于医学应用的频域近红外光谱检测系统,测试系统的性能,并对系统的临床使用做初步检验。本课题首先设计并实现了系统的搭建,采用4个波长通道,以激光二极管为光源,用直接调制的方式实现RF信号的加载。另外,选用高速MEMS光开关和RF开关用于通道切换,将不同波长的光依次导入光纤探头中;组织返回光信号经雪崩二极管光电检测器探测并放大传入网络分析仪做差分检测,获得信号的幅值和相位变化,并以此来重构生物组织的光学特性参数,包括吸收系数,约化散射系数,从而获取生物组织的生理信息。在医疗器械的临床应用之前,常用仿体实验来对系统的性能做出测试。为满足不同情况下的应用需求,本课题对系统分别进行了无限媒质模型和半无限媒质模型下的仿体实验,对信号的强弱与系统噪声进行了对比,两个实验的最低信噪比分别为7dB和3dB。仿体实验结果表明,无论在哪种模型下,系统均具有高于95%的检测精度,而且系统检测速度快,完成一次完整的扫描只需11秒。为了初步验证系统在实际应用中的可行性。本文采用了血管阻断试验,在人体身上无创伤地测试了系统对血氧饱和度的检测能力,检测效果和实际十分吻合,为下一步的动物实验和临床研究做好了准备工作。本课题的完成对于推进近红外光谱技术的临床应用具有非常大的现实意义。