乳腺癌是女性群体中发病率最高的一种恶性肿瘤,早诊早治对于提升乳腺癌患者生存率是十分重要的。目前在临床上广泛使用的如乳腺钼靶,乳腺MRI等影像学检测手段,受限于各自的技术特点,存在价格昂贵,安全性差等缺陷,导致此类检测手段不适合用于乳腺癌的早期筛查工作。扩散光学层析成像(diffuse optical tomography,DOT)是一种新型光学成像技术,可以实现对于组织体的高特异性功能成像,且具有无创,无辐射,低成本等优点。另外由于乳腺组织富含大量脂肪且外形特殊,使得DOT技术在乳腺癌的早期检测方面具有非常大的优势和潜力。本文着眼于乳腺癌的早期检测问题,针对传统DOT系统所存在的结构复杂、通道一致性差等问题,研发了一套旋转式多波长DOT成像系统。系统支持连续波和频域两种成像模式,无需光纤进行光传输,与传统系统相比,简化了系统结构,减少了传输过程中的光损失,提升了通道一致性,降低了系统成本。本文的主要工作和创新之处总结如下:1.提出了一种旋转式的DOT系统设计方案,对方案的合理性、频域成像的可行性以及与系统设计相关的问题进行了研究,验证了方案的可行性,并为后续系统设计提供了参考依据。通过仿真对比实验,证明了旋转式系统结构与常规的系统结构拥有相当的成像质量;通过频域仿真实验,验证了 20-40MHz下进行频域成像的可行性;通过设计不同参数的仿真实验,研究了不同的探测器间距和数据采集密度对成像结果的影响,确定了探测器间距和数据采集密度的合理范围,为系统设计提供了理论支持。2.设计并搭建了一套旋转式多波长DOT成像系统,实现了连续波和频域双模式成像。通过新兴光学器件的应用和独特的电路和系统结构设计,实现了系统的去光纤化,降低了系统复杂度,减少了传输过程的光损失;通过旋转式的结构设计,减少了系统光源数目,提高了通道一致性,降低了系统成本;通过引入多个光源波长,可以实现对于异质体中不同吸收物质的分离。基于低功率激光二极管设计了激发模块,基于SiPM和柔性PCB设计了探测模块,通过电动旋转台实现系统旋转,进行了系统核心模块的性能测试;另外,开发了系统的配套控制软件,实现了光源的切换控制,系统的旋转控制和数据的采集控制。3.设计了一套数据校正和处理方案,实现了重建质量的优化,设计了连续波和频域下的仿体成像实验,验证了校正方案的有效性,确定了系统的成像性能。针对由系统自身误差和其它不可控因素造成的影响成像质量的数据误差问题,设计了数据校正方案:提出了一种归一化的校正方法,并通过结合常规的波恩比校正方法和通道剔除的数据处理方法,实现了对系统数据的校正,有效提升了成像质量。通过连续波和频域下的仿体实验,证实了校正方案的可行性,重建结果显示,系统定位误差小于2mm,可以实现对于异质体的准确定位,实现了设计目标。