血管内超声成像(IVUS)是一种对心血管进行精确成像的诊断方法。通过将小型化的超声换能器置于血管腔内,可以对血管进行断层扫描,获取血管的形状、不同组织分布等相关信息,进而帮助医生对疾病进行精确诊断。为进一步提高IVUS的成像质量,本文从两个方面进行了研究。第一个方面是针对目前的阵列式IVUS系统全图聚焦和高信噪比无法兼容的问题提出偏心圆柱波复合方法,通过提高发射波能量的方法提高成像的信噪比。分析了多发射波复合成像的原理,并总结了影响这种成像方法的几个关键参数对成像效果的影响,为优化成像参数提供了理论依据。提出偏心圆柱波成像的实现方法,针对IVUS阵列的特点对该方法的最佳成像参数进行了分析,并在仿真中验证了该方法的可行性。仿真结果表明其分辨率能达到相控阵方法的水平,信噪比高于相控阵方法和合成相控阵方法。在仿真中对实际系统中存在的非理想因素进行了仿真分析,结果显示单元间的串扰和单元的非均匀性对成像质量影响有限。针对成像过程中出现的栅瓣采用双切趾技术进行抑制,使用粒子群优化的方法对切趾函数进行了优化。现有的相控阵式IVUS的硬件稍作调整即可用于偏心圆柱波成像。第二个方面是针对目前的IVUS系统横向分辨率较低的问题提出了基于幅值的非负域解卷积方法,通过限制解卷积的求解域非负避免解卷积过程对高频噪声的放大作用,避免采取噪声抑制措施,从而避免噪声抑制措施影响分辨率的提高。首先分析了常用的解卷积方法对噪声的抑制作用,指出抑制噪声过程实际上牺牲了分辨率,提出可以通过基于幅值的非负域解卷积提高解卷积的效果。对这一设想进行了仿真验证,在仿真中使用120 μn横向分辨率的探头能够分辨横向间隔为70 μμn的两个散射点。仿真结果显示该方法所能达到的分辨率比维纳解卷积高出50%。搭建了单环能器机械扫描系统对该方案进行验证,在远场的各个深度均能实现2°的周向分辨能力,在近场区域由于点扩散函数的变化其分辨能力有所下降。对仿体的成像实验说明了该方法在复杂环境中提高分辨率的能力。本文的研究说明,在阵列式IVUS系统中应用偏心圆柱波复合成像和基于幅值的非负域解卷积方法可以得到高质量高分辨率图像。