肿瘤的早期检测和定位是提高癌症治愈率和挽救广大癌症患者生命的关键。利用激光光谱技术来判别人体组织病理状态，有望克服临床常规检测手段的主要缺点，实现肿瘤组织的实时、无损和定量的在体检测与定位。本文以国家“十五”重点科技攻关项目“结肠早癌自体荧光内镜诊断系统研究”为背景，研究了建立大肠组织自体荧光光学模型的理论与方法，并进行了实验。主要研究内容包括： 1．利用激光在人体组织中的传输理论，分析了对于光学诊断很有用的漫反射近似理论，提出了一种三参数简化解析模型，在此基础上，提出了一种基于蒙特卡罗仿真的迭代逆推方法，可用于通过测量组织表面漫反射获取组织的主要光学特性参数。 2．从微观层次上建立了组织荧光激发、发射与传播的数学模型，采用蒙特卡罗仿真方法和分层大肠组织模型，实现了在紫外激光激发下大肠组织自体荧光发射的仿真。结果表明：大肠组织自体荧光的95％以上来源于粘膜层和粘膜下层。 3．针对组织自体荧光受到组织光学特性的调制作用，设计了一种依据在同样光路下测得的漫反射谱来恢复组织的本征荧光光谱的算法，并通过验证，从而为荧光光谱特征的分析提供更准确的信息。 4．研制了便于临床使用的高灵敏度、高信噪比的自体荧光检测系统，进行了人体大肠组织的在体与离体标本实验，指出了大肠正常组织与癌变组织的自体荧光光谱主要特征差异在于谱峰位置和谱峰强度不同。