近年来,基于不同激励源（激光、微波、X射线）的声学层析成像技术在生物医学领域受到了广泛关注。作为一类很有前途的混合成像模式,它结合了纯激励源成像和纯超声成像的优势,为生物组织成像提供了高分辨率和高对比度的可能性。由于成像目标与生物组织对激励信号的吸收密切相关,该类技术在癌症成像以及放射治疗期间的剂量监控方面具有广阔的发展前景。基于此,本论文按照激励源的不同对研究课题进行了分析讨论,从基本理论出发重点介绍了三项与上述技术相关的工作。其主要内容为:1.研究了基于电脉冲的电声断层扫描（Electroacoustic Tomography,EAT）技术在软组织中用于原位监控电场分布的可行性。在我们的计算机模拟中,利用有限元分析求解一般偏微分方程得到软组织中的电场分布。将电场分布转化成初始压力分布,利用k-Wave模拟的方法模拟声波的传播。在目标周围放置含有128个超声换能器的环形阵列来检测声波,并采用时间反演重建算法来重建EAT图像。通过设置不同数量、不同距离以及不同输入电压的电极来模拟电穿孔过程中不同的电场分布。我们还研究了不同输入电压下EAT成像的灵敏度。本研究的结果表明,EAT是一种能够用于监控电场分布并指导未来临床治疗的可行技术。2.探讨了经会阴超声换能器阵列用于X射线声学计算机断层扫描（X-ray-induced Acoustic Computed Tomography,XACT）成像来指导前列腺放疗的可行性。我们在5cm×5cm平面上设计了一个二维（2D）矩阵超声换能器阵列以优化三维（3D）体积成像,此2D矩阵超声换能器包含10000个（100×100个元件）超声传感器,中心频率为1MHz.获取接受调强放疗的前列腺患者的CT扫描和剂量治疗方案,建立经会阴超声阵列探测时变X射线诱导声信号的仿真模型,并采用3D滤波反投影算法进行3D XACT图像重建。本工作将大大提高XACT成像在放射治疗过程中进行实时体内剂量测定的潜力。3.脉冲光纤激光器因其独特的优势具有作为光声成像（Photoacoustic Tomography,PAT）激发源的巨大潜力。为了进一步优化PAT技术的性能,在这项工作中,我们将成功制备的二硒化锆（ZrSe₂）-聚乙烯醇薄膜作为饱和吸收体（Saturable Absorber,SA）首次用来演示脉冲光纤激光器,并研究了SA的非线性饱和吸收特性。SA的饱和强度和调制深度分别为:12.72MW/cm²和2.3%。在重复频率为21.22MHz时,检测到最大输出功率为11.37mW,最窄单脉冲宽度为12.5ps的稳定孤子状态。实验结果最终证明,少层ZrSe₂以其良好的非线性吸收特性在超快脉冲激光领域具有广泛的应用潜力。