血管内光声(intravascular photoacoustic,IVPA)成像结合了光声信号激发阶段光吸收较高的对比度和光声信号传播阶段超声检测较高的分辨率,可得到展示斑块成分和形态等信息的实时血管切面图像。IVPA图像内容的差异由被成像血管的结构、所含斑块类型和图像重建参数等造成。此外,包括IVPA成像导管在内的成像仪器的校准和微小的参数差异也会影响成像效果。医师依据图像对病情的准确判断、成像导管参数的设置与优化和图像的计算机后处理算法等均依赖于对大量病历图像的分析。然而,目前IVPA成像技术尚未广泛应用于临床,可用的病历数据严重不足。本文的主要内容是利用计算机仿真的方法对IVPA图像进行建模与仿真,包括:首先,建立含有粥样硬化斑块的血管横截面模型,包括血管横截面的结构模型和对应的参数模型;然后,对成像导管从模型中心沿径向发射激光脉冲的过程进行仿真,得到血管横截面模型的光能量沉积分布函数;其次,对生物组织吸收激光能量产生超声信号的过程进行仿真,根据光声波动方程利用光能量沉积分布函数仿真出成像导管接收到的光声信号;再次,利用改进的基于精确解的图像重建算法得到IVPA图像的极坐标视图,并插值得到笛卡尔坐标系中的横向视图;最后,根据血管横断面积随心脏搏动的变化规律,获取序列IVPA仿真图像。本文提出的二维IVPA图像建模与仿真的方法,可灵活地调整血管横截面模型,改变模型中所含粥样硬化斑块的类型,设置多层血管壁组织的光学和声学参数,仿真声速不均匀的多层血管壁组织的声场,获取特定的IVPA信号。此外,可通过图像重建算法重建IVPA图像,并获取序列IVPA图像。