微波热声成像是近年来发展起来的一种成像方法,结合了超声成像的高分辨率和微波成像的高对比度的优势,且微波在人体的穿透深度较深,因此在乳腺癌的检测、脑功能成像方面有具有极大的发展潜力。本文主要对影响热声实验重建图像的因素进行仿真实验研究,对骨关节微波热声成像进行实验研究。本文首先了解了微波热声成像的基本理论,了解了不同生物组织的电磁特性,电磁波在生物组织内部的衰减、反射和散射。介绍了主要的热声成像重建算法,如延迟叠加算法、K波变换法以及有限元图像重建算法,为接下来的图像重建和实验研究打下了基础。其次,本文了解了微波热声成像系统的主要组成部分及仿体样品制备方法,并用仿体样品实验说明热声实验的基本流程。样品实验表明电导率不同,会导致热声重建图像对比度不同。研究了环形扫描热声成像实验中,在每个扫描位置的热声信号不同的原因,既与超声波传感器到组织中微波吸收物质的距离不同有关,又与不同方向上声波衰减程度不同有关。离体肌肉组织实验表明,K波变化法重建的热声图像边界较为模糊,延迟叠加算法重建的热声图像较为清晰。然后,本文采用Matlab软件仿真了不同形状传感器的声场分布,并对传感器与样品相对位置对采集热声信号的影响做了仿真分析,对于半环形或半球形聚焦传感器,样品不在聚焦中心时,采集到的热声信号会有很大失真。研究采用Tukey窗函数对热声信号进行采样加权,以减少采样的舍入误差造成的信号频谱泄露,补偿修正后进行图像重建并对重建的热声信号对比分析。最后,本文应用3GHz热声成像系统对离体动物骨关节进行实验研究,对手指关节进行热声成像实验研究,就热声实验结果进行了频谱分析以及重建图像初步分析。接着应用实验中所采用的光声成像系统对小白鼠骨组织进行光声成像实验,并对光声成像技术和热声成像技术各自的优势做了对比分析。