当今世界生活水平不断提高,人们对医疗技术也提出了更高的要求。作为疾病诊断与医学研究的重要手段,医学影像技术也在不断更新换代。具有快速,无损,高分辨率,高特异性等优势的新型成像技术在临床医学与基础医学研究中都发挥着重要的作用。其中,光声成像技术是一种有代表性的新型生物医学影像手段,具有非侵入性、非电离性的特点,且拥有可比拟光学成像的对比度和超声成像的穿透深度。作为光声成像技术的一个重要分支,光学分辨率光声显微成像技术不仅拥有媲美传统光学成像技术的高分辨率,而且拥有独特的三维成像能力。然而现有光学分辨率光声显微成像系统主要采用二维步进电机进行光栅式扫描,使得系统结构僵化,缺乏灵活性,难以适应临床应用与基础医学研究中的需要,这一缺陷严重限制了光学分辨光声显微成像技术的在各项研究领域中的应用。为了打破现有光学分辨光光声成像技术的局限性,本文提出了一种独特的旋转式扫描机制,不仅避免了成像端面和成像样品之间的相对移动,而且精简了系统设计,成像过程中仅需将样品贴合在成像端面,无需其他复杂操作,大幅提高了显微镜的灵活性与泛用性。基于此,本文首先设计并研制了第一代倒置式光声显微镜。该显微镜采用快速扫描振镜和线聚焦超声探测器,可进行样品的快速成像,且可根据需求,使用扫描透镜或显微物镜,以实现大视场或高分辨率的图像采集。随后,我们应用该设备进行了肿瘤血管生长的长期监控及数据分析。进一步地,为了实现手持式光声显微镜,我们重新对系统设计进行了优化,采用双齿轮传动来减少系统体积,将成像系统集成在一个15 cm×12 cm×11 cm的金属外壳内,并使用万向机械臂来提升系统的灵活性及适用性。在系统测试中,我们分别对小鼠耳,小鼠脑,兔耳和兔眼等目标进行了图像采集,以检验手持式光声显微镜在实际应用中的效果。最后,我们使用该手持式光声显微镜进行了人体口腔黏膜及舌下血管的高清图像采集,并监控了口腔溃疡的愈合过程。这是光声显微成像首次用于人体口腔检测,证明了光声显微成像在临床研究中的巨大潜力和价值。此外,我们还首次提出了将光声显微镜应用于微流控研究领域。在本文中,我们使用所研制的光声显微镜进行了微通道中液滴形成的动力学研究,液体混合过程研究,分子浓度与光声信号幅值的对应关系研究,以及生物细胞检测研究。