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高强度聚焦超声(HIFU)技术将声能量聚焦至靶区,热消融肿瘤组织而不损伤周围正常组织。作为一种新兴的非侵入式治疗肿瘤方法,近年来,HIFU得到了人们极大的关注。本论文的工作主要有两方面的内容：(1)声透镜聚焦换能器的非线性声传播模型,(2)HIFU治疗中组织损伤形成的扫描方式比较。声透镜式聚焦换能器是常用的声聚焦方式之一。文中提出了一种计算大张角强聚焦的声透镜式聚焦换能器的非线性声场分布模型。在此模型中,我们使用虚拟球壳式声源边界条件来代替声透镜边界条件,虚拟声源的几何焦距和孔径大小先由Snell折射定律确定,再结合Rayleigh积分线性声场结果微调；然后根据SBE模型,计算声源的非线性声场分布。按照此模型计算焦点声强为7.0kW/cm2时的非线性声场分布,并与Westervelt方程和KZK方程计算结果相比较；结果表明,此模型能准确的描述焦域附近的非线性声场分布；对于声场近场区域,此模型的计算结果与Rayleigh积分结果以及Westervelt方程结果差异较大。此外,该模型的数值计算时间约为使用有限差分法计算Westervelt方程所需时间的1/10HIFU治疗较大体积的肿瘤时,换能器需要以一定的扫描模式运动,常用的运动方式有离散序列扫描和连续扫描两种。我们将理论建模和实验结合,比较了这两种扫描方式下的温度场和损伤分布。在半透明仿生凝胶中进行实验研究,声功率75W,频率1.12MHz,换能器以不同的扫描速度移动,观察损伤分布。理论模型中,利用KZK方程描述非线性声束传播,利用Pennes传热方程描述组织中的温度变化。理论和实验结果表明,离散序列扫描模式下,相邻点间隔增加时,峰值温度和损伤分布轮廓呈现出锯齿状；连续扫描模式下,峰值温度和损伤分布的边界比较光滑；提高扫描速度后,峰值温度明显降低。通过控制扫描速度可以控制峰值温度和损伤分布,这有助于进一步提高HIFU治疗效率。此外,和离散序列扫描模式相比,连续扫描可以在较低的峰值温度下,达到较高的损伤形成效率(单位时间内形成的损伤面积)。此外,本论文的其他工作还有：建立了一个声场、温度场和微泡相互耦合的数值模型,以研究焦点温度达到沸点后,气化微泡对声场、温度场的影响。基于SBE模型,建立强聚焦声束在多层介质中传播的非线性模型。本论文在高强度聚焦超声的非线性声场及组织损伤形成方面的理论及实验研究工作将进一步促进高强度聚焦超声在临床上的应用。