恶性肿瘤是危害人类生命的杀手,随着治疗手段的进步,癌症的临床治愈率在不断上升。放疗、手术、化疗是目前治愈恶性肿瘤的重要手段,其中约2/3的患者将接受放疗。放疗使用高能量束的电离辐射引起DNA双链的断裂,导致细胞死亡。目前临床放疗的最主要技术是图像引导放疗,对肿瘤靶区高剂量照射,避免周围正常组织和器官受到剂量照射。现阶段的图像引导放疗技术在摆位时采集图像,给患者增加了额外的照射剂量,且无法在放疗过程中实时监控肿瘤位置变化与射束的关系。针对这一问题,本论文提出在放疗过程中使用X-光光声成像的方法实时监控X-光射野与靶区的相对位置,减少额外的照射剂量。X-光光声成像的基本原理是周期性脉冲X-光照射在物质上,物质发生热膨胀向外辐射超声波,换能器放置在物质的一侧采集超声波,使用图像重建算法重建出物质对X-光的吸收分布。本论文主要目的是通过理论仿真探索影响X-光光声信号采集、光声图像质量的关键因素,通过自制换能器和光声信号采集实验为多通道快速采集提供基础。本论文基于Matlab的工具箱K-Wave完成了理论仿真,分析了影响X-光光声信号采集、光声成像图像质量的主要因素。(1)X-光脉冲宽度影响光声信号产生效率和图像分辨率,当脉冲宽度为100ns时图像质量更好,脉冲宽度为4μs时,光声信号为微伏级,频率低于100kHz。(3)换能器阵列设计影响光声成像的图像质量,仿真结果表明换能器阵列数目为128时、换能器阵元面积为10mm、曲率半径为500mm时,重建出的图像质量更好。换能器阵列的设计对光声信号的采集具有重要作用,影响着图像分辨率。本论文设置不同换能器阵列结构,使用时间反演图像重建方法优化阵列设计。本论文在理论仿真的指导下,和深圳市人民医院肿瘤放疗科专家合作,使用单通道光声信号采集系统采集了铅块与水的光声信号。针对放疗时直线加速器脉冲宽度为4us的脉冲X-光照射下,光声信号幅值低、频率低、干扰强的特点,自制法拉第笼屏蔽放疗环境中的电磁干扰,使光声信号的信噪比有15dB左右的提高;制作了压电陶瓷换能器探头,使采集的光声信号幅值提高4倍左右,同时成本也降低10倍左右,为多通道换能器的物理设计提供了基础。