新型冠状病毒肺炎、肺间质水肿、肺癌等肺部疾病会严重危害人类的健康和生命。肺成像技术对于肺部疾病的诊断有重要作用。但常用的X射线、磁共振技术有较强的辐射性。超声层析成像（Ultrasound Computerized Tomography,USCT）作为一种新型的成像技术,具有非侵入、无辐射安全性好等优势,适用于人体组织成像,可辅助医生进行病灶的诊断和治疗,具有较好的医用价值。USCT技术通过测量超声回波或透射波数据,利用适当的重建算法,重建出被测体内部的声速或密度等分布。医学成像中普遍采用超声回波的方式,超声透射波的方式应用还较少。与反射式USCT相比,透射式USCT具有更好的检查深度。目前医学上使用的换能器频率普遍在1MHz以上。此频率下的超声在胸腔中透射时,会因肺组织中的气体而被严重衰减。已有研究表明,10-100k Hz的超声在胸腔透射时衰减较小,因此本文采用30k Hz的低频段超声,使其可以穿透含气量较高的肺部,在此条件下研究透射型USCT技术应用于肺成像的相关问题。本文研究主要分为以下几个方面:1、研究了适用于透射型低频超声胸腔成像的换能器。在COMSOL多物理场有限元仿真平台上进行了换能器的设计,用胸腔模型检验了换能器的性能。结果表明:本文设计的30k Hz小尺寸超声换能器在肺充气、失气状态下的输出电压值较大且有明显差异,可用于基于速度场和密度场的胸腔成像。2、研究了透射型USCT技术应用在肺成像时的正问题。基于电-声类比理论推导了灵敏度公式,建立了接收声压的幅值变化与胸腔场内的密度分布变化之间的映射关系。利用COMSOL多物理场有限元仿真平台得到的数据,计算了灵敏度矩阵,建立了透射型USCT正问题的数学模型,为逆问题的求解鉴定了基础。3、研究了透射型USCT技术应用在肺成像时的逆问题。利用灵敏度矩阵和在胸腔外侧接收到的声压幅值仿真值,反演出胸腔场内部的密度分布,验证了本文方法建立的正问题模型的有效性。将肺部模型作为先验信息分别融入到共轭梯度法和Tikhonov正则化法,改善了逆问题求解精度。分析对比了共轭梯度法、基于先验信息的共轭梯度法、基于先验信息的Tikhonov正则化法对肺病变模型的重建结果,结果表明基于先验信息的Tikhonov正则化法的重建效果最好。