高强度聚焦超声(HIFU)是现代医学肿瘤治疗物理疗法的一项重要技术,其原理是将体外超声聚焦换能器辐射出的声能量聚焦于体内面积较小的聚焦区域(即靶区),在短时间内使聚焦区获得较高的温升(约65℃),从而使肿瘤组织热凝固坏死以达到杀死癌细胞的目的。靶区的温升及温升速率的不可控性是目前HIFU投入临床治疗所面临的最严峻的问题。为解决此问题,同时提高高强度聚焦超声的可操作性和准确性,用中心放置B超探头的环状换能器来实现实时监控和对治疗的控制。大张角环状聚焦换能器指的是球面半张角大于16.6°的环状聚焦换能器。相对于传统的大张角换能器,大张角环状聚焦换能器有效辐射面积小,但因其拥有灵活的中间区域,为实现实时监控提供了可能。第一章主要介绍了高强度聚焦超声(HIFU)和振动声成像的发展历程和基本原理,发展现状以及实际应用中遇到的问题,第二章首先利用椭球声束方程(SBE)求解了大张角环状聚焦换能器条件下的声场并获得空间热源的产热率,然后通过Pennes方程解出多层生物组织中的温度场分布,并通过改变不同参数来研究其对环状换能器温度场的影响。研究结果表明,选取合适的环状换能器的参数,可使目标组织和皮肤层获得合适的温度提升,这项工作为大张角环状聚焦换能器在肝癌的临床治疗中提供理论指导。第三、四章分别求解了大张角共焦换能器产生的声辐射力和切变位移,并通过改变张角及频率的大小研究其对声辐射力和剪切位移的影响。这项工作为大张角共焦换能器在振动声成像应用中提供了理论指导。