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光声成像技术是一种利用物体对光的吸收差异来进行鉴别以及成像的影像技术。由于它结合了纯光学成像高对比度和纯声学成像高穿透深度的优点，能为生物组织成像提供高的超声分辨率和高的光学对比度，因此可以对生物组织体中的光学吸收体进行量化评估，根据生物组织内由光吸收差异所产生的光声信号来反映组织的代谢差异和病变特征。由于不同生理状态的生物组织对光的吸收不同，使得应用光声成像技术对生物组织进行层析成像和功能成像成为目前研究的热点，许多研究者认为光声成像技术有望发展成为一种新的无损伤医学层析影像技术。
目前的光声成像方法大多是依靠算法来进行图像重建，其优点是可以实现高分辨率成像，但由于重构算法需要对成像物体进行扫描或数据平均处理等操作，所需时间较长，难以实时、在位地成像，而在重建时往往也会产生一些尾迹。我们的课题组等提出利用声透镜直接对样品处的光声压分布成像，可以克服上述缺点。本文主要致力于研究基于声透镜的快速光声层析成像技术和系统，重点探讨了系统的实现以及横截面和轴向的快速光声成像的方法。具体内容为：
第一，根据傅里叶成像的理论，理论上论述了一个具有空间傅里叶变换性质的声透镜能够将样品产生的光声信号直接成像到像面上，因此只需在像面上探测光声信号即可获得物面上所产生的光声压分布，重建出样品的光声图像，为进一步获知生物组织的代谢差异和病变特征提供可能。另一方面，在理论上论述了声透镜的成像特性，以及光声信号很好的时间分辨特性，证明了利用声透镜的长景深，结合时间分辨技术可以很容易地实现光声层析成像。
第二，提出并解决了实现声透镜的光声成像系统的四个关键问题，并利用Boxcar的采样门锁定采集光声信号，设计实现了基于声透镜的光声成像系统，并通过对单层和两层样品的光声成像验证了系统的可行性。在此基础上提出了想要获得无畸变的三维光声立体图像需要使用4f声透镜，并试制了一个铝制的4f声透镜，且通过实验验证了该4f声透镜的确具有等大共轭的成像特点。
第三，设计完成了基于4f声透镜和峰值保持技术的光声快速成像系统。利用峰值保持电路采集光声信号的峰值进行图像重建，代替以往用Boxcar采样门积分值进行图像重建的方法，增强了图像边沿的对比度；而且可以自动捕获光声信号的峰值，允许扫描平台有少量位移；更重要的是该方法利用电子芯片实现对光声峰值信号的采集便于多路集成，为光声信号的二维截面并行采集提供了理论和技术基础。
第四，设计完成了基于高速采集卡的多层样品光声快速层析成像系统。由于该系统采用了高速数据采集卡，只要做好相应设置即可记录下预设范围内的全部数据，根据光声信号的峰值分布可以同时重建出多层物体不同层面的光声图像，而不需分次采集不同层的光声图像，提高了层析速度，减少了误差，为光声成像在轴向上的实时成像提供了理论和技术保障。
最后，对全文做了总结，并针对研究开展过程中所遇到的一些问题和设想对基于声透镜的光声成像提出了一些技术展望。