目的： 光声成像是指利用光声效应获得材料二维断层图像或者三维立体图像的一种新颖的成像方法。调制光或脉冲光照射物质时，这部分物质及其临近媒质因吸收电磁波能量热胀冷缩而产生应力(或压力)的变化，进而激发声波，这就是所谓的光声效应。光声效应产生的声信号称为光声信号，其强度和相位不仅取决于光源，更决定于被照射物质的光学、热学和弹性特性。光声成像正是通过检测光声效应产生的光声信号，从而反演成像区域内部物质的光学特性，并据此重构光照射区域内部的图像。通常来说，光声成像采用脉冲激光或者幅度调制激光激发光声效应，可选用的工作波长可以涵盖从紫外波段直到红外波段。光声成像也可以采用脉冲微波或者调制微波来激发光声效应，利用微波波段电磁波作为激发源的光声成像有时也被称为热声成像。由于光声成像同时具有光学成像和声学成像两者的优点，基于光声效应的生物医学成像技术已经成为21世纪初发展起来的新兴的交叉学科。然而传统的光声成像通常只适用于声特性均匀而光特性不均匀的生物组织的成像，而且其成像分辨率受制于超声波的工作波长，这两点严重地束缚了光声成像在生物医学领域的应用范围。为此，我们希望能够突破传统光声成像的局限，将光声成像的应用拓展到声散射媒质中，并且能够有效地检测亚波长的生物组织微结构特性。方法：为此，我们提出将超声技术与光声成像有机结合，利用超声技术检测被成像区域声波传播的格林函数，然后采用脉冲激光照射成像区域并获取光声信号，最后利用已知的格林函数，从光声信号中重构光声图像；我们还分析了光声信号的频域特性，理论分析了光声频谱结构与生物组织微结构特性之间的关系，并且提出采用光声信号的频谱参数作为成像参数获取光声图像，从而利用光声频谱参数评估组织的微结构特性。结果：我们的研究结果表明采用超声-光声结合的复合成像方法可以有效地获取声散射区域的光声图像；而采用光声频谱成像能够有效地反映生物组织微结构的特性。结论： 通过本项研究，我们可以期望将超声技术和光声成像有机结合，可以将光声成像的应用领域扩展到声特性不均匀的生物组织；光声频谱成像能够获得生物组织微结构特性，从而为相关疾病的诊断提供有价值的影像学信息。