乳腺癌的发病率位居我国女性恶性肿瘤的首位,并且呈现逐年上升的趋势。与乳腺X射线摄影术等临床常用的乳腺癌影像检测方法相比,扩散光学层析成像(Diffuse Optical Tomography,DOT)有着对人体无害、成本低和易普及等优势。传统乳腺DOT系统的几何结构包括圆环形、半圆形、茶杯形、椭圆形和平板式等。相比于其他系统结构,平板式DOT系统有着信号强度高,运动伪影少以及可适应不同尺寸乳腺等优势。然而现有的平板式系统中常使用电荷耦合器件(Charge-Coupled Device,CCD)或光电倍增管(Photomultiplier Tube,PMT)进行光信号的探测,使用光纤进行光信号的传输。这就造成了系统成本高、复杂度高以及通道间一致性差等问题。针对上述问题,本文基于贴片式的电子器件搭建了一套无光纤平板式乳腺DOT系统,主要工作如下:1.无光纤平板式DOT系统的研发。本文所搭建的系统包括光源模块、探测模块和机械运动模块。在光源模块中,本文采用了波长为660nm、750nm和840nm的贴片式三波长发光二极管(Light Emitting Diode,LED),使用光谱仪对LED三个波长的波峰和半高宽进行了测试,并设计了基于三极管的驱动电路。在探测模块中,本文使用硅光电倍增管(Silicon Photomultiplier,SiPM)作为探测器。在机械运动模块,本文通过同轴双滑块平移台,实现两平板的运动。在软件层面,本文开发了一套用于系统工作的控制软件,实现了机械运动的控制、系统状态的检测、系统参数的设置以及系统的数据采集等功能。2.无光纤平板式DOT系统成像及分析流程的方法研究。首先本文针对所搭建系统在成像流程中存在的不足,提出了一种基于快速扫描获取被测物轮廓的方法。通过仿真测试,确定了本方法的拟合误差。同时在存在误差的情况下,仍然可以实现对吸收异质体的重建。其次本系统使用开源软件NIRFAST进行图像重建,而该软件的重建结果为有限元网格形式,不利于结果的保存与分析。对此,本文实现了一种四面体有限元网格转三维体素的方法。通过仿真测试,本方法可以准确地实现网格到体素的转化。3.通过仿体实验对系统成像性能进行验证。首先本文使用了稳定性好、加工精度高的聚甲醛仿体对系统的成像定位精度进行了实验。实验结果表明,三个波长下,平行于平板的切面重建结果中,系统的定位精度误差不大于2mm;其次本文使用了容易控制光学参数的琼脂糖仿体对系统的对比度恢复性能进行了实验。实验结果表明,对于吸收系数两倍于背景的异质体,本系统可以较好地恢复其与背景吸收系数的对比度,而对于吸收系数三倍于背景的异质体,本系统恢复的对比度略低;最后本文使用经过充氧和脱氧处理的兔血,对系统的多波长成像能力进行了实验。实验结果表明本系统在三个不同波长下,可以较为准确地恢复出两种发色团吸收系数的变化趋势,并可以实现对两种发色团进行物质分解。