光声成像技术是基于光声效应的一种医学影像技术。当用经过周期性调制的连续光或者脉冲光源照射位于人体组织内的光吸收物质或结构时,光吸收体由于受外部光源的激发瞬间升温而产生热膨胀,在此短暂的过程中会产生超声波。这就是光.声转化的光声效应原理。在组织周围用高带宽的超声换能器来检测这些超声信号,探测到的信号经过采集设备处理后传送到计算机中利用合适的重建算法进行图像重建。不同于纯超声波信号,光声信号反映了不同生物组织对特定波长光源的吸收分布,因此光声成像技术实际上结合了光学成像和超声成像各自的优势,可以得到高对比度和分辨率的组织影像。故其在生物医学领域具有十分广泛的应用前景。　　 单元光声成像系统对光声源的图像重建,需要在多个位置采集信号。所以探测器需要在吸收体周围做机械扫描采集,这样成一幅图像的时间会很长,同时探测器长时间的机械运动所产生的检测误差对成像结果的影响也无法避免。多元线阵成像系统结合并行采集装置虽然能克服单元成像系统成像速度慢的缺点,但是对于三维图像的重建,线阵探测器依然需要把探测器在不同的成像平面上移动才能采集到不同深度光吸收体的光声信号。本论文在课题组以前研究内容的基础上,构建了一套基于二维平面状探测器的快速三维光声成像系统,并且提出来基于此面阵探测器的空间相控算法用于快速三维图像重建。该系统实现了信号的实时采集与三维图像的快速重建,为光声成像技术的临床化应用打下了实验基础。另外本论文还构想了两种光声多普勒测速的方案,从实验结果中分析了脉冲光源测速方法的问题以及不可行性。搭建了连续光多普勒测速平台,从原理上分析了该方法的可行性,为将来测速应用打下了基础。整篇论文的主要工作内容包括:　　 1、开发和发展了一套基于平面探测器的快速三维光声成像系统。整套系统由OPO脉冲激光器,平面探测器,64通道并行采集系统,二维扫描平台,PC计算机构成。利用Labview开发平台将以上所有部分集成为了一个统一的整体。通过模拟实验验证了此套系统的空间分辨率,横向与纵向分辨率分别为1.8mm和0.5mm。在静态试验中,用两根放置于琼脂体内不同空间位置的石墨棒模拟人体组织内的血管,实验结果较好的重建了吸收体的空间结构。在动态试验中,以恒定速度流动的吸收粒子的运动轨迹被该系统成功捕捉。两组实验证明了基于平面探测器的快速三维光声成像系统可以快速的进行静态和动态的三维光声成像。　　 2、在原有课题组提出的图像重建算法基础上,发展了一套基于以上采集装置的三维空间相控算法。该算法可以对经采集设备处理过的体数据直接实现三维相控计算,和空间弧面投影。计算机仿真的结果验证了三维空间相控算法实现三维图像重建的可行性。利用空间相控算法,仅使用在一发激光照射下采集到的数据就可以对处于不同深度下的光声源快速重建。所以空间相控算法的提出解决了原有的成像算法无法解决的快速三维成像的难题。该算法在Matlab上的运行速度可达到1s一副三维图像的程度。　　 3、构想了两种光声多普勒测速的方案,从实验结果中分析了脉冲光源测速方法的问题。搭建了连续光多普勒测速平台,从原理上分析了该方法的可行性,为将来测速应用打下了基础。