在超声加热治疗癌症中，温度的测量与控制对于热疗效果至关重要。目前临床热疗中通常采用插入热偶探针的有损方法来测定温度，该方法存在给病人带来痛苦，易引起癌细胞转移等缺点。现有的无损测温方案：X-CT法，核磁共振法，电阻抗成像法以及超声无损测温等还不成熟，还未在临床上得到应用。 在诸多肿瘤热疗的超声无损测温方案中，基于时移的无损测温方法具有更好的空间分辨率和温度分辨率。在研究超声散射理论和超声时移回波理论的基础上，我们提出了基于散射回波时移的超声无损测温方案。 本文构建了生物组织超声散射的一维离散模型，提出了用短时傅立叶时频分析估计该模型下的空间信息，并进行了计算机仿真和橡胶丝线的实验验证，最后与维格纳－维尔时频分布方法进行了比较证明，短时傅立叶变换方法具有更好的空间分辨率，能够有效地提取组织的空间信息。 当组织温度上升时，局部区域温度发生变化导致超声波速度变化，同时局部组织受热膨胀，二者引起了超声波回波在时域内的漂移。在回波时移和温度变化之间存在着线性变化关系。利用这种线性变化关系建立了基于回波时移的无损测温模型。 本文设计了实验室阶段的无损测温实验方案。以新鲜的猪肝为研究对象，将猪肝组织温度从20℃加热到50℃，收集了在不同温度下的散射回波时移信号。结果表明，回波时移信号的变化趋势与温度变化在一定温度范围内呈线性关系。利用本文提出的估算温度模型，对回波信号进行自相关处理，结果表明，基于超声波散射回波时移的超声无损测温模型具有较好的温度分辨率和空间分辨率，具有一定的理论意义和实践意义。