荧光断层成像技术是分子影像领域的重要成像模态,是分子影像领域研究热点之一。虽然荧光断层成像技术得到了迅速的发展,但是荧光断层成像中的数据帧都是相互独立的,并没有考虑到数据在时间上的相关性。所以本文主要研究时间相关性的动态荧光断层成像。动态荧光断层成像具有荧光断层成像的优点,也可以描述荧光团在生物体内的吸收、分布和排出的完整过程,这对复杂生物体的药物研究有很重要的意义。如何重建出荧光团的三维分布是荧光断层成像技术的关键问题。本文中采用自适应有限元方法来重建荧光团分布;在重建荧光团分布的过程中采用优化方法进行求解,通过对比发现混合正则化方法可以更好的获得荧光团的三维分布。动态荧光断层成像增加时间作为一个新维度,对荧光产额不同的荧光团进行断层成像获得荧光团的三维分布,从而可以用来分析荧光的时间动态特性。由于药物代谢发生在器官(如心脏、肝脏、肾脏等)中,器官具有一定的体积和大小,所以在重建的初始网格上不使用L1正则化方法而是采用L2正则化方法,之后经过细分的网格采用Landweber方法。动态荧光断层成像可以重建出不同荧光产额的荧光团浓度信息,从而可以得到荧光团浓度变化曲线。根据动态荧光断层成像获得的荧光团浓度变化曲线可以进行参数估计,最终获得代谢速率常数。首先根据非线性最小二乘法建立不同的房室模型,然后根据加权残差和以及拟合优度选择合适的房室模型,并且估计药代动力学方程的系数,最后根据该方程系数求解药物代谢速率常数。药物代谢速率常数反应了生物组织对荧光团的吸收和消除,在新药研究等领域具有十分重要的意义。