近红外光漫射成像DOT(DiffuseOpticalTomography)是20世纪90年代后期才出现的成像技术。它采用一组光源分别照射到人体组织上，一组接收器依次接收每路光源照射时从组织中出射的漫射光，通过相应的数学模型重构组织内的生理参数。DOT目前最主要的应用是检测乳腺中的肿瘤和脑功能成像。由于肿瘤处的血流及血氧与正常组织不同，在对吸收系数和散射系数成像时显现为一个异物。同样脑出血和大脑活动也可以在对吸收系数和散射系数成像时得到反映。 该文对近红外光子在强散射介质中的传播规律进行了研究。包括采用有限元法计算圆形区域内单位点源产生的平均漫射强度；首次采用有限元法计算光子在强散射媒质中传播时的最可几路径。最可几路径反映了光子在强散射媒质中的迁移过程及相关规律。利用自行设计的近红外光发射检测系统，在不同光源－探测器距离和不同光学参数的仿体中，对最可几路径理论进行了验证。 该文对基于梯度的优化算法应用于连续波近红外光断层成像的情况进行了研究。首次提出了一种空间位置加权的基于梯度的优化算法，大大减少了计算量，并提高了重构精度。仿真结果显示空间位置加权的优化算法可有效地应用于连续波近红外光断层成像。 首次推导了测量点不在有限元剖分节点上时，采用相对测量值的目标函数的梯度形式，并给出了具体的计算步骤。采用相对测量值可以减小各路源之间、各路探测器之间不匹配以及源、探测器与被试对象表面耦合不一致等的影响，降低重构结果对初始假设参数值的依赖，可有效应用于各种功能型成像。 该文设计并实现了多通道近红外光断层成像系统。采用上述理论研究中发展的重构算法，进行了初步的仿体试验和人体组织试验研究。结果表明，该系统具有较大的动态范围和抗干扰能力，可用于功能型成像研究。