医学影像是现代医疗体系中极为重要的一环,在临床诊断、健康检测等方面有着举足轻重的地位。目前临床使用的成像手段从成像原理主要分为超声成像、核磁共振成像、X光成像、核素成像等。除了这些成像方式外,科学界还在积极探索新的成像方式以期获得更多的人体组织信息。光声成像作为一种新兴的医疗成像手段,近些年来受到了国内外研究者的广泛关注,随着研究的进一步深入,仅仅依靠生物体内源性的生色团进行成像已经很难满足科学研究的需要,由此发展出一系列的光声造影剂来增强光声信号,提高成像质量,其中最具代表性的是以金纳米颗粒为基底的金纳米光声造影剂,它因为优越的光声性能被广泛的应用于成像的实验研究。目前针对金纳米造影剂的研究更多是从实验角度入手,很少从理论上定量研究不同物理条件对最终光声信号的影响,此外,针对金纳米造影剂的理论研究也主要以金纳米球为研究对象,缺乏一定的普遍性。本文选取更接近真实情况的金纳米旋转椭球为研究对象,旨在从金纳米椭球的固有物理性质出发对其光声效应的产生机理和传播机制进行研究,使用的方法为解析推导和仿真模拟。研究内容如下:1.介绍了光声成像与金纳米造影剂的发展历程和研究现状,探讨了纳米流体中光声效应的理论基础,分别对无限大薄层液体、无限长液体圆柱、球状液体三种光声源下光声波动方程的求解方法和结果进行了讨论,这为后续的研究提供了理论支持。2.建立金纳米旋转椭球光声效应研究的物理模型,在椭球坐标系下从光声波动方程出发,在定解条件下求解了金纳米旋转椭球光声波动方程,最终得到基于椭球波函数理论的频域解析解,讨论了极限条件下解析表达式的变化。3.基于COMSOL Multiphysics这一有限元仿真软件建立纳米材料光声效应的仿真平台。首先,使用T矩阵法对金纳米旋转椭球的光吸收性质进行研究,得到特定尺寸下金纳米椭球的光吸收系数,其次,基于COMSOL Multiphysics软件完成对金纳米旋转椭球光声效应的仿真研究,最终得到特定长短轴和特定入射激光波长下的光声信号。4.在上一步仿真平台的基础上深入分析,由特定长短轴下金纳米旋转椭球的特异性光吸收这一物理现象出发,经过研究得到了实验常用的几种光波长下金纳米旋转椭球的最优长短轴。这一研究结果可以指导实验中金纳米椭球的尺寸选择,将有效降低实验成本。