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光声成像技术是一种基于光声效应来获取吸收系数分布图的非侵入性生物医学成像技术，具有高灵敏度和特异性的优点，目前已广泛地应用于现在医学领域。光声成像(PAI)相对于传统纯光学成像方法深度成像能力更强，特异性成像能力更好。然而，PAI的弱点是会丢失一些弱吸收的组织信息，以及受到生物组织声速的局限以致纵向分辨率不如光学相干层析(OCT)、共焦显微成像等光学方法的纵向分辨率。而OCT技术则是一种成熟的非侵入性成像工具，由样品光和参考光的干涉光谱来获得样品的散射系数分布图，其纵向分辨率和层析能力优于PAI，目前已作为眼科和血管内窥临床试验的重要手段。若将二者有机结合，一方面，可以利用OCT系统直接对组织内部光热效应进行内源性原位探测，我们称之为光热光学相干层析(PTOCT)，PTOCT可以获取样品吸收系数分布图且具有与OCT相同的纵向分辨率和层析能力;另一方面，利用光谱OCT作为PTOCT探测系统可以同时获取样品吸收系数分布图和散射系数分布图，实现了组织的结构特性和功能特性成像的彼此互补，而且二者具有完全相同的横向分辨率和纵向分辨率。 本文首先介绍了光谱OCT和光热效应的基本理论，并以此为基础对PTOCT的成像原理进行详细阐述。PTOCT信号是通过泵浦光对生物组织激发产生的，但生物组织是有损伤阈值，不可能用大功率激光进行PTOCT信号激发，因此需用弱功率激光激发，导致PTOCT信号微弱。要改善PTOCT信号信噪比，必须改进PTOCT信号的激发模式，采用周期性调制的光热激发模式，再结合锁相放大技术，实现PTOCT信号的高探测灵敏度、高抗干扰能力。 PTOCT信号的提取方法是可以不同的，本文介绍了两种相位提取方法对PTOCT信号进行分析，并且阐述了两种方法的优缺点以及应用场合。实验中利用黑白头发模拟组织样品验证了PTOCT可以获取样品的吸收系数分布图;对三维结构的多根头发模拟样品进行成像说明PTOCT与OCT具有相同的层析能力;最后利用PTOCT系统对鼠耳血管进行成像，实验表明PTOCT可用于活体生物组织血管成像。 本文提出的光热相干层析成像系统主要优势有以下几个:(1)无需声耦合介质，无需标记、全光非接触探测方式;(2)使用单一迈克尔逊干涉仪系统简单;(3)PTOCT成像的纵向分辨率不受声速限制，比光声层析成像的纵向分辨率更高;(4)由于PTOCT和OCT都是采用同一线阵CCD获取数据，因此可以同时获得样品的吸收系数分布图和散射系数分布图，并且两种成像结果在空间和时间上是完全一致的;(5)采用锁相放大技术提取PTOCT信号有利地去除噪声并提取微弱吸收信号，实现PTOCT信号的高探测灵敏度、高抗干扰能力。