磁感应磁声成像(Magneto-Acoustic Tomography with Magnetic Induction,MAT-MI)和磁声电成像(Magneto-Acoustic-Electrical Tomography,MAET)是一组互易的基于生物组织磁声电效应的电阻抗检测方法,结合了超声成像高空间分辨率的特点和电阻抗成像高对比度的特点,在生物医学检测中具有良好的应用前景。在前人的MAT-MI研究中,为了简化系统模型和重建算法,一般针对电导分布各向同性的待测目标开展研究。然而,部分生物组织(肌肉、髓鞘和脑组织等)的电导率具有明显的各向异性,其对感应电场和感应电流分布会产生显著的影响,而且感应电流与MAT-MI的声源强度直接相关,因此,电导率各向异性组织内磁声声源强度的定量分析,对MAT-MI的电导率测量和图像重建有着重大的理论价值和实际意义。另外,由于正常生物组织电导率较低,MAET中检测电压的信号幅值和信噪比往往不能达到预期,虽然高强度聚焦超声能有效提升信噪比,但焦点处的声能量密度远高于诊断超声的安全标准,因此,如何在保证成像分辨率的前提下,提升MAET检测信号幅值和信噪比,有着显著的实际应用价值。本文基于MAT-MI和MAET基本原理,分别研究了电导率各向异性组织中MAT-MI声源强度分布,以及正弦巴克码编码激励方法对MAET信噪比提升的影响。(1)根据电导率各向异性组织中电磁场规律,推导了电导率各向异性组织模型中感应电场和感应电流的分布公式,结合MAT-MI的声振动机理,得到了各向异性组织中声源强度的理论解;利用有限元软件建立了电导率各向异性组织中MAT-MI的数值仿真模型,理论结果和数值结果同时表明,电导率各向异性组织中边界声源强度随角度有着周期性变化,声源强度的交变幅值和直流偏置与组织电导率各向异性分量比和电导率张量相关,因而通过测量模型边界上的声源强度和组织周围背景溶液的电导率,可以重建出组织内部的各向异性电导率张量。(2)首先,根据声辐射原理和MAET基本理论,推导了正弦巴克码激励下的MAET电压信号公式,并利用平面活塞换能器的强指向性简化了结果表达式,基于正弦巴克码的频谱性质,设计了旁瓣抑制失配滤波器;然后,建立了正弦巴克码编码压缩的MAET数值仿真模型,计算了多层组织仿体的磁声电信号,并使用匹配滤波器进行了边界包络恢复,结果证明失配滤波器能有效抑制旁瓣,保留了电导率变化的极性信息,并提升了输出信号的信噪比和空间分辨率;最后,搭建了基于正弦巴克码激励的MAET实验系统,并对三层立方体凝胶块进行单周期正弦激励和正弦巴克码编码激励的对比实验,实验结果证实正弦巴克码编码激励,能有效降低激励电压幅值,同时将MAET的信噪比提升10 dB。本文分析了电导率各向异性对MAT-MI的影响,为各向异性电导率的检测提供了新方法,证明了正弦巴克码激励提升MAET信噪比的可行性,为后续MAET的实验研究提供了一种更安全可靠的激励方式。为MAT-MI和MAET在生物医学成像和检测中应用提供了理论基础和新技术支撑。