组织在受微波照射时会将微波能量通过热膨胀等效应转换成机械波向外传输。而通过收集机械波实现对组织内部特征进行重构的成像方法称为微波热声成像技术。从微波热声信号的产生过程可知，热声信号是一个携带组织介电参数以及机械性能的物理量。可见微波热声成像技术作是一种结合了超声成像技术高分辨率，微波成像技术高对比度特点的新型多物理场成像技术。但是目前，一方面，微波热声成像技术受限于不均匀的微波场分布，无法实现准确的结构信息和功能信息重建且缺乏有效的交叉验证方法；另一方面，热声信号的信噪比往往比较低，这需要牺牲时间分辨率来提高信号的质量。另外有文献表明：发生病变的肝脏组织，一方面其介电特性与正常肝脏组织的介电特性相差较大；另一方面其机械性能也与正常肝脏组织较大差异。基于微波热声成像技术和肝脏疾病特点，非常符合肝脏疾病诊断的需求。像脂肪肝这类慢性肝脏疾病是肝脏癌症的诱因之一。而肝癌又是一种高死亡率、高死亡人数的癌症，且这个现象在我国尤为严重。所以实现脂肪肝的筛查和监控是一件非常重要的事情，也是预防肝癌提高人们健康水平的重要手段。同样，血管和血液作为一种维持生命正常运作又与许多疾病相关的组织，其介电特性在正常和病变组织中也存在较大差异。因此，基于微波热声成像技术实现血管和血液的成像也是一件有意义的事情。
　　本文基于上述问题，将从成像算法、成像系统优化以及脂肪肝分级和血管成像等方面展开微波热声成像新技术及其实验研究。具体内容可以归纳为：
　　1)定量热声成像算法研究
　　针对现有定量电导率重建方法存在的算法稳定性低、方法复杂、有效计算区域小等问题，笔者采用二维波导模型、平均介电常数以及自适应算法等方法重新搭建了定量电导率重建系统。并从仿真、仿体实验对新电导率重建系统的性能进行了讨论。
　　热声信号作为一个机械波，其传播过程受组织机械参数的影响并体现在信号的相位和幅值上。在不考虑声损耗的情况下，体积弹性模量差异作为导致信号变化的物理量。然后通过在波动方程中构造体积弹性模量并和能量损耗密度一同作为未知参数进行定量求解。从而实现弹性模量和能量损耗密度的同时重建。此外，弹性模量作为组织固有属性，其值不受微波场分布均匀性的影响。所以重建弹性量可以实现去除微波场分布干扰的影响。笔者提出了基于微波热声成像技术的弹性模量重建算法。同样，本文从仿真和仿体实验对定量弹性模量重建技术的性能进行了讨论。
　　2)成像系统研究
　　热声成像技术受限于信号信噪比，往往需要通过牺牲时间采取平均的方法提高信号质量。这导致微波热声成像技术的时间分辨率不高。为了解决这个问题，笔者提出两种解决方法：一方面通过微波调控的方法增加特定吸收体的能量损耗，从而达到提高信噪比的目的；另一方面，利用并联电路将热声信号同时通过多路放大器后叠加，起到在不牺牲时间分辨率的情况下实现平均信号的作用。
　　另外，热声成像技术和超声成像技术均是通过收集机械波信号进行成像。这为热声/超声双模态成像提供了便利，同时也为热声成像技术提供交叉验证平台。笔者利用实验室已有的设备搭建了一套独立工作的热声/超声双模态成像系统并在血管成像中得到应用。通过超声成像和微波调控技术实现了人体手臂血管的成像，拓宽了微波热声成像技术的研究方向。
　　3)微波热声成像应用研究
　　基于阵列探头设计了一套可以实现活体兔肝脏成像的热声系统。笔者通过涡流效应，并利用定位钩针对肝脏区域进行交叉验证。证明所成像区域为肝脏。基于上述成果，首先通过仿真模型建立脂肪肝半定量分级方法，然后利用活体脂肪肝模型兔实验和病理结果证明该方法的可行性。
　　综上所述，本文针对微波热声成像技术存在的不足之处和存在的问题展开定量成像技术和成像系统方面的研究，开展了微波热声成像技术在肝脏和血管成像中的应用研究。