高强度聚焦超声(High intensity focused ultrasound，HIFU)作为一种新型无创外科手术技术，可以在杀死肿瘤细胞的同时不损害正常组织。尽管现有很多关于HIFU的实验和临床研究，这项技术的大规模临床应用仍然面临诸多困难。本文研究了HIFU治疗中两个关键问题，即HIFU治疗中的温度监测和生物组织损伤。 本文理论和实验研究了基于超声回波应变检测的无创测温技术的可行性。首先，从声波非线性传播方程和生物体传热方程出发，理论研究了HIFU声场和热源能量特征，并计算得到了HIFU热效应引起的生物组织的温度场变化。在此基础之上，建立了生物组织超声回波信号的仿真模型。通过计算机仿真和初步实验两方面的研究，模拟并采集得到了高强度聚焦超声加热前后的回波信号，并且通过相关技术重建了组织内部的温度场。结果表明，基于回波应变的无创测温技术可以有效提高温度监测的范围和灵敏度。 文章还对HIFU辐照下生物组织内部的损伤进行了初步研究。首先，根据HIFU辐照的热剂量公式，结合HIFU的热效应，理论计算了生物组织的损伤形成及随着时间的形态变化。然后讨论了新型扫描路径对损伤形成的影响。最后通过初步的实验，实际观察了换能器辐照下生物组织内部的损伤形成和形态变化。 本文的工作有助于建立准确的HIFU治疗模型和治疗监控方法。