子宫肌瘤是一种常见的女性疾病,多发于30至45岁的育龄女性。子宫肌瘤剔除术是目前主要的治疗方式之一,但会给患者带来手术创伤。高强度聚焦超声（high-intensity focused ultrasound,HIFU）作为一种微无创治疗手段已逐渐成为子宫肌瘤的另一种可选治疗方式。HIFU能量通过图像引导能精确地传输至体内设定区域并使其组织产生热致坏死。相较于传统的自聚焦HIFU,相控HIFU有较多改进,如电子偏转焦点和同时生成多个焦点等。同时HIFU相控阵的研究结果表明采用HIFU相控阵正逐渐成为HIFU换能器的配置趋势。针对子宫肌瘤这一适应症,目前临床上超声引导HIFU系统大多使用自聚焦HIFU换能器,因而研究超声引导相控HIFU系统具有较强的临床价值和实际意义。而研究新型超声引导相控HIFU系统同时也面临一系列待解决的关键问题:（1）如何实现超声引导与相控HIFU的融合;（2）如何评估系统的定位精度以确保治疗安全性;（3）如何突破HIFU相控阵的电子偏转范围限制进而扩大子宫肌瘤的消融范围。针对以上关键问题,本文从超声引导与相控HIFU的融合设计、定位精度评估方法的提出及实现、焦点扫描范围扩大方法的提出与验证等关键技术进行了系统性研究。并通过超声引导相控HIFU治疗子宫肌瘤的初步临床结果进一步验证了所研究关键技术的安全性和有效性。主要研究内容和结果如下:（1）为实现超声引导与相控HIFU技术的融合,提出了将可旋转超声成像探头置于HIFU球面相控阵中央通孔的方法,创新性地解决了用二维超声图像引导可在三维体内电子偏转焦点的问题。基于该设计提出了系统的定位、治疗计划及监测方法。建立了不同旋转角度下的超声图像与HIFU相控阵坐标的映射关系以实现空间定位。通过对超声成像探头旋转过程中得到的图像序列进行重建得到治疗面,在辐照间隔期间旋转超声成像探头对当前靶点进行监测。初步离体实验、活体动物实验与临床结果证实该方法能够有效地对靶区组织进行定位和辐照中实时监测。（2）为确保超声引导相控HIFU系统安全性,提出了单焦点到靶区的定位精度评估方法。通过该方法从单个焦点到治疗单元,并在多层组织声路径下对相控HIFU系统的定位精度进行了综合评估。基于有机玻璃板及标记物的单焦点定位精度评估测得校准后系统定位误差不大于1.0mm。基于内嵌组织与标记物仿体对不同大小的治疗单元（直径分别为3.6mm、7.2mm和10.8mm）在多层组织声路径下的定位精度进行了评估。根据设定参数估计得到系统在焦平面及声束轴方向靶区定位误差均小于2.0mm,满足临床治疗要求。该方法全面评估了系统定位精度并为超声引导相控HIFU系统定位精度评估的行业标准提供了参考。（3）为突破HIFU相控阵电子偏转范围限制,并有效消融子宫肌瘤,提出了机械摆动结合电子偏转扩大焦点扫描范围的方法。通过双自由度正交旋转平台摆动HIFU相控阵进而改变其几何中心的位置,结合其本身的电子偏转焦点特性,可增大有效聚焦区域。理论计算及实验测量得到经多层组织后本文系统HIFU治疗头至少摆动5°的情况下（HIFU相控阵几何中心偏移约24mm）电子偏转5mm后栅瓣大小与焦点峰值声强的衰减仍满足聚焦安全与有效性要求。相对于焦平面上初始±6mm的电子偏转范围,该方法实现的焦点扫描范围（±29mm）增大了3.8倍。活体猪肌肉组织消融实验使用该方法成功实现了皮下6cm处边长25mm方形区域的消融。对8例子宫肌瘤患者（肌瘤平均直径为58mm）消融治疗的初步临床结果显示治疗后三周肌瘤平均缩小率达20%（范围:-15%～53%）,平均消融率为69%（范围:0%～100%）。并且治疗后皮肤完好,未出现严重不良事件,进一步验证了该方法的有效性和临床适用性。