各种临床统计表明，乳腺癌居女性肿瘤之首，在全球范围内女性乳腺癌的发病例和死亡例每年都保持增长趋势。当今人类对于癌症的治疗效果有限，只能延缓癌细胞恶化时间，唯一提高癌症患者生存率的途径就是早发现并治疗，乳腺癌也是这样。然而，目前用于早期乳腺癌检测的手段都因存在这样或那样的弊端，致使检测结果不理想。　　微波热致超声成像（MITAT,Microwave-Induced Thermo-Acoustic Tomography,本文均简称微波热声成像）技术是基于微波成像和超声成像方法的一种新兴的早期乳腺癌检测手段。该技术使用微波脉冲照射人体乳腺组织，乳腺组织因吸收了微波能而产生超声波，超声波经周围组织向外传播，直至被超声传感器捕捉，根据传感器收集到的数据通过一定的信号处理方法，即可反演乳腺组织内部结构图像。癌变组织与乳腺正常组织因电磁特性的不同而对微波能的吸收存在明显强弱差异，因而产生的超声信号也会有显著区别，于是MITAT技术具有很高的对比度。MITAT最终利用超声信号重建图像，而超声信号的波长较短，故该技术也具有较高的成像分辨率。再加上其无电离辐射、费用便宜、无痛苦等优势，使它被提出时就被认为是一种非常有前景的早期乳腺癌检测技术。　　本文首先对MITAT技术的机理进行了深入研究，包括生物组织对微波能的吸收特性、生物组织将微波能转化为超声压力波过程以及超声波在生物组织中的传播过程，从理论上说明了MITAT技术的可行性，并为后续对MITAT在早期乳腺癌检测中的应用提供了理论基石。　　在对MITAT机理研究的基础上，本文完成了MITAT系统的关键模块设计。首先分析了微波脉冲源重要参数的设计依据，确定了本成像系统微波脉冲源参数:3.0GHz微波频率、脉冲宽度0.4μs、峰值功率60kW、重复频率1Hz。然后根据MITAT对信号采集的要求，设计了50MHz采样率的信号采集系统。为了提高系统集成度及操作的方便性，开发了一套系统控制软件，通过该软件可实现对各个模块的控制。最后，对采集到的超声数据中可能包含的噪声进行了深入分析，并逐一给出了处理方法。特别是，将小波软阈值去噪方法应用于本实验系统中，取得了较好的去噪效果。　　接着本文对MITAT技术可用成像算法中的后向投影和鲁棒Capon波束形成方法原理进行了研究和推导，分析了它们各自的优势和劣势，总结出它们在早期乳腺癌检测中各自的适用场景。　　最后，设计了三种不同的实验场景，每种场景均使用BP和RCB算法成像，图像重建结果表明:(1)将MITAT技术作为早期乳腺癌临床检测的手段是合理可行的;(2)本文所设计的MITAT成像系统能够有效获取和采集微弱的超声信号;(3)在成像质量方面，鲁棒Capon波束形成方法好于后向投影方法，但后向投影算法的实时性好于鲁棒Capon波束形成。