磁感应磁声成像(Magneto-acoustic Tomography with Magnetic Induction,MAT-MI)是一种结合超声成像和电阻抗成像的生物组织成像新技术,能检测生物组织内部电阻抗的变化,重建磁声图像和电阻抗分布图像,具有高分辨率和高对比度的优点,在医学成像和病变检测中具有广阔的应用前景。本文基于MAT-MI的基本原理,结合声偶极辐射和超声换能器的接收指向性,推导了换能器接收的磁声声压和声波的公式,分析了换能器指向性对磁声信号检测和图像重建的影响;针对传统柱坐标下三维磁声成像可能存在的信号弱和信噪比低的不足,提出了一种基于旋转磁场的磁感应磁声二维扫描和三维电导率重建方法,通过二维MAT-MI成像和电导率重建理论,结合磁场旋转的坐标变换,利用强指向性换能器的磁声信号检测,实现三维物体内部电导率分布的重建,成功消除物体形状尺寸对信号接收和三维图像重建精度的影响。论文首先在传统柱状扫描结构下,对双层柱状模型进行MAT-MI的仿真计算和图像重建,并对具有高电导率金属柱状模型进行了实验测量,结果证明MAT-MI可以有效区分电阻抗的变化,在无损检测和医学测量中具有良好的应用可行性;然后利用具有不同指向性的接收换能器,对双层偏心球模型进行了MAT-MI的数值仿真,结果证明强指向性大口径换能器能够有效抑制图像重建伪影的产生,提高MAT-MI的重建图像质量和精度,为MAT-MI应用中换能器的选择提供参考依据;最后利用强指向性换能器对双层偏心球模型分别进行了传统柱状扫描和旋转磁场扫描的磁声信号模拟和图像重建,结果表明传统柱状扫描中,磁声信号的信噪比受到物体尺寸和形状的影响,不适用于任意形状物体的三维测量和图像重建,而所提出的基于旋转磁场的磁感应磁声二维扫描和三维电导率重建方法可以通过扫描面的旋转和叠加,有效消除小尺寸扫描面信号弱的不足,实现物体内部电导率分布的重建。本研究所提出的基于旋转磁场的磁感应磁声二维扫描和三维电导率重建方法为MAT-MI的精确测量和三维电阻抗成像提供了新技术,对MAT-MI的应用和推广有积极意义。