高强度聚焦超声（HIFU）可以在焦域积累声能量,利用超声生物效应进行肿瘤治疗。由于声衍射导致焦域出现旁瓣,旁瓣强度过高可能导致焦域外正常组织受到损伤,提高主旁瓣比成为HIFU换能器的设计目标。近年来,有研究表明声准直效应与声波异常透射（EAT）可以抑制声衍射、提高声波透射率,在HIFU换能器设计中进一步利用声学超结构的声准直效应可以增强换能器的聚焦效果并抑制旁瓣。本文在理论和实验两方面研究亚波长声学超结构的HIFU聚焦换能器产生的组织损伤。本论文采用的超结构换能器,特征为将亚波长周期表面凹槽结构与传统自聚焦换能器相耦合。首先建立理论模型,结合亥姆霍兹方程、Pennes生物传热方程和热剂量公式,基于有限元法构建了声热模型以及组织损伤模型,预测超构HIFU换能器的生物组织温度场和组织损伤形成情况。其次,利用离体牛肝组织实验,研究超构聚焦换能器对组织损伤的形成和形态的影响,并与传统聚焦换能器产生的组织损伤进行对比分析。根据文献[1],与传统换能器相比,已知相同电压激励下超构换能器可以在靶区汇聚更多的声能量,所以本实验中以声能量为变量,记录两种换能器在相同声能量下损伤的面积和温升,研究超构换能器对组织损伤的控制作用。研究结果表明:在相同声功率情况下,超构换能器的旁瓣抑制效果更好,焦域面积更小,产生的损伤体积更小,提高了治疗安全性和准确性。此外本论文还提出一种基于遗传算法优化带孔超构聚焦换能器的方法,结果表明实现了抑制旁瓣的设计目标,兼顾了计算的准确性和总时间。本论文的研究工作对于拓展超构聚焦换能器在HIFU治疗中的应用有积极意义,将会进一步促进声学超结构在超声治疗中的应用。