光学参数间质测量技术在针对深层组织体的间质光动力治疗、激光诱导间质肿瘤热疗和疾病诊断等方面有着广泛的应用。其中的稳态辐射率测量技术能够在单探测点下获得不同方向上的光子分布信息，己经成为微创检测组织体生理学和形态学信息的重要手段。然而，目前稳态辐射率技术在低约化反照率a`条件下难以准确反构出组织体光学参数（吸收系数μa，约化散射系数μs’）以及血红蛋白浓度，此外该技术尚未成功应用于组织体全光学参数（吸收系数μa，散射系数μs，各向异性因子g）的同时测量。针对上述间题，本文致力于发展一种基于高精度光子传输模型的光学参数解析反构方法。
　　首先发展了辐射率残缺P3近似模型，其为传统P3近似的渐近解部分。该模型与扩散近似（diffusion approximation,DA）相比，能更准确地描述光子传输过程，与传统P3近似相比，该模型表达式更加简洁。基于残缺P3近似模型，发展了光学参数的解析反构方法。模拟和实验结果表明，在低a’情况下，与传统的基于P3近似拟合方法及基于DA解析方法相比，所发展的基于残缺P3近似解析方法能够大幅度提高光学参数反构精度。
　　发展了无限媒质点光源照射下辐射传输方程的P5近似解，用于解决近源区光子传输不准确间题。与传统递推形式的P5近似相比，本文发展的P5近似中各项均具有明确的物理意义，井在此基础上发展了辐射率残缺P5近似模型。基于该残缺P5近似模型，构建了使用近源区辐射率测量值直接计算全光学参数（吸收系数μa，散射系数μs，各向异性因子g）的解析表达式。模拟和实验结果表明，辐射率技术被首次成功地应用至浑浊介质全光学参数同时测量。
　　基于残缺P5近似模型和点光谱辐射率测量，提出了吸收有关的生理学参数（包括血红蛋白浓度及氧饱和度）和散射有关的形态学参数（包括散射振幅及散射幂指数）的独立拟合方法。结果表明，与传统的基于P3近似的同时拟合方法相比，所发展的独立拟合方法避免了生理学参数和形态学参数之间的串扰，提高了生理学参数和形态学参数反构精度。
　　论文通过辐射率残缺PN近似模型和基于该模型的光学参数解析反构方法及生理学、形态学参数独立拟合方法，扩大了稳态光谱辐射率技术在生物组织微创检测中的光学参数及生理学参数适用范围。模拟结果和自行搭建的稳态光谱辐射率测量系统的实验结果证明了上述方法在反构精度和适用范围上均有优化提高。