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高强度聚焦超声是近年来发展起来的,治疗超声领域的新的研究热点,它利用超声波特有的深穿透能力、强方向性和可聚焦性,实现超声能量在人体深部组织的汇聚,在短时间内造成病变组织的急性热损伤.本文的工作紧紧围绕如何解决这些阻碍相控阵高强度聚焦超声技术发展的难题而进行,主要完成了以下几个方面的任务:1.研究了相控阵列的声场特性,详细地分析了球面相控阵列的聚焦声场,并对相控阵列的声场进行了计算仿真,分析了相控阵列的驱动方法和信号源激励算法,对相控阵列的优化和驱动进行了系统的研究.2.确定了二维超声作为定位的影像技术选择,对比分析了用于定位的影像技术CT、MRI、超声之间的特点,使得定位系统成像价廉、无创、可连续动态描,诊断探头体积小,与治疗探头合为一体,而且具有共同的声窗、路径及补偿,提高了系统的定位精度.3.构建了三维超声定位系统,根据相控阵高强度聚焦超声的定位要求,设计了治疗探头和诊断探头合二为一的组合探头,结合组合探头的四个可控自由度,形成了基于二维B超的三维超声定位系统.4.分析了治疗焦点的扫描方式,并对不同组织在焦点附近的温升分布进行了讨论.5.在对比分析常规超声图像预处理方法的基础上,对定位系统中序列超声图像的预处理提出了一种新的噪声抑制方法—扩散窄条模型.该模型与传统非线性扩散相比,具有比较突出的优点.6.研究了离散动态轮廓分割方法对超声图像的目标分割,主要包括:增加了外部控制力,使轮廓可以进行更大范围的边界搜索,驱使轮廓更快地向目标边界演变;增加了外部控制力搜索范围衰减模式,使轮廓演化到边界后变的更加稳定.7.研究了目标的三维重构及其定位,主要包括:二维超声图像坐标的转换、三维超声空间坐标的转换以及三维超声空间坐标到治疗系统空间坐标的转换,按照这些坐标转换公式,可以得到目标的三维空间位置信息.8.研制了符合临床实际应用的综合实验系统,完成各部分功能的模块化分割和程序编制,在系统设计的基础上实现治疗系统的运动控制、图像采集、图像预处理、图像三维重建、目标定位等,使得整个实验平台在功能上较为完整,为后期的改进以及各种算法的设计和验证提供了一个很好的试验研究平台.