光声成像和热声成像是新近得以快速发展的两种无损医学成像方法。当用周期性短脉冲电磁波(通常是激光或微波)照射生物组织时,组织因快速吸收电磁能量而产生热膨胀,在空气中产生超声波,此超声波包含了生物组织的电磁波吸收分布信息。在组织周围用超声换能器扫描探测超声波,将获取的超声信号用相应的图像重建算法进行处理,就可以重建出生物组织内的电磁波吸收分布图像。光声成像和热声成像正是基于这样一个过程而产生的。光声、热声成像结合了纯光学或微波成像和纯超声成像的优点,具有高对比度和高空间分辨率的特点。光声成像和热声成像是基于不同的生物组织成分进行成像的,光声成像主要与生物组织的光吸收特性有关,而热声成像主要与生物组织的电导率、介电常数有关。在不久的将来,将两种成像方式结合起来,可以得到更多的组织信息,从而更加有助于进行生物组织的结构、功能成像和疾病检测。本文主要专注于光声、热声两种成像方式对骨关节这一生物组织的初期探索研究,主要内容包括以下几个方面:1、光声和热声成像的研究背景及发展现状,首先介绍了几种目前常用的生物组织成像方式,论述了光声和热声成像的发展历程及特点,之后,陈述了生物组织光声和热声成像的研究现状,并特别对骨关节组织的光声、热声成像的研究现状做了一定的描述。2、光声和热声成像的理论基础,从五个方面对其进行了论述,即光声和热声信号产生的机理,生物组织的声学特性包括衰减、吸收、散射等,光声和热声信号的检测方法、光声和热声图像的重建理论基础、光声和热声图像重建算法如反投影算法、延迟叠加算法等。3、骨关节组织的光声成像研究,先对实验中所用光声成像系统进行了描述,并对基于此系统进行的骨关节组织的离体和活体光声成像研究进行了陈述,对在某些特定位置处获得的光声信号进行了频谱分析,最后对图像重建结果进行了分析。4、骨关节组织的热声成像研究,先就实验室中的热声成像系统做了简单介绍,利用此套系统分别对离体骨关节和活体人的手指骨关节组织进行了热声成像的早期成像研究,对成像过程中获得的离体、活体热声信号进行频谱分析,并对成像结果做了一定的分析。此外,对骨关节组织的光声重建图像和热声重建图像进行对比分析,总结了在生物组织成像方面,光声成像和热声成像两者之间的主要区别。