生物医学光学成像设备如光学相干断层成像(OCT)、光声层析成像(PAT)、荧光分子层析成像(FMT)、红外成像、可见光影像等可以实时检测生物组织的结构特征、光学特征及功能特征,在临床分析和病理学研究方面有重要的应用。其高精度的检测依赖于适当的校准,现有的校准模型(组织光学仿体)多采用均质材料制作,这可能导致校准误差,因而开发模拟组织复杂非均质结构特征和光学特征的高精度组织光学仿体有重要的实际意义。本文设计研制了混合材料FDM(熔融沉积式)三维打印打印系统,它使用果冻蜡作为基底材料、石墨粉作为吸收剂材料、Ti02粉末作为散射剂材料,打印材料都通过商用血氧仪、分光光度计、双积分球等测量系统进行了吸收、散射特性的测量标定。系统工作时,上述打印材料的在动力混合喷头中按生物组织光学特征对应材料比例均匀混合后挤出,通过喷头和三维移动平台的协调运动使挤出的材料在成型平台上按生物组织的结构特征层层堆积成型。为验证上述打印系统制作的组织光学仿体能够模拟组织结构特征,实验采集了人脑的MRI(核磁共振)连续切片影像,并在3D-slicer软件中逆向重构得到三维数字模型,之后,选取前额段为打印模型实验打印了非均质的人脑光学仿体模型,最后,对比了MRI切片影像／简化MRI切片影像／打印切片的影像。为验证上述打印系统制作的组织光学仿体能模拟组织的光学特征,实验测试对比了层层堆积的两层仿体的光强分布和MCML(多层结构蒙特卡罗仿真分析)仿真分析的光强分布。上述实验与仿真结果表明,应用材料混合熔融沉积式3D打印技术结合光学表征系统标定开发的组织光学仿体三维打印系统,可以制备出能够准确模拟组织光学特征和结构特征的非均质仿体。本文的研究工作为推进生物医学光子学成像设备的标准化校准和标定提供了一种可行的参考思路。