乳腺癌是女性最高发的恶性肿瘤之一,据相关数据显示:乳腺癌已经成为我国女性中致死率最高的癌症。由于乳腺癌细胞组织对电磁能量的吸收比乳腺正常组织高2-5倍,这种特性差异使得微波热声成像(MITAT)在乳腺癌临床检测中具有巨大优势。MITAT是一种是基于热声效应的新型低成本的非侵入式成像技术,它同时具有微波成像的高对比度和超声成像的高空间分辨率,且具有深层病灶成像的潜力。而超声成像技术对淋巴结敏感性较高,并且不受乳房腺体致密程度的影响,与微波热声成像结合后的双模态成像可以提供更全面的结构和功能信息。为了提高乳腺癌检测的灵敏度和特异性,本文通过将这两种成像技术相结合,搭建一套微波热声/超声双模态系统,在超声的精确结构成像上加载高对比度热声成像信息,实现结构性和功能性成像融合。主要包含内容如下:1.对图像重建部分进行了优化,通过将采集程序和成像程序集成到Labview面板,以减少信号采集到图像重建所需时间,提高成像速度,图像重建时间由原成像程序所需的3.6s缩减至0.8s,实现采集成像一体化。2.模拟乳腺癌临床检测的要求,进行了仿体实验来优化微波热声/超声双模态成像系统。首先对比了基于传统喇叭天线和基于手持式偶极子天线的微波热声成像模式的成像性能,通过与喇叭天线的对比,手持式偶极子天线的成像质量得到验证,且它轻巧便携,更适用于临床检测,所以将偶极子天线作为搭建双模态系统中使用的天线。3.我们在变压器油耦合的情况下,依次进行了三组实验来测试双模态系统的空间分辨率,实验结果显示该双模态系统的空间分辨率约为0.973mm,该分辨率远小于早期乳腺癌肿瘤的尺寸,验证了系统早期乳腺癌检测的潜力。4.设计了乳腺癌肿瘤实验,通过乳房仿体,乳腺癌肿瘤仿体和有机玻璃棒的超声图像和热声图像结果,验证系统能够提供精确结构和高对比度的图像。随后我们展示了两组实验的图像融合结果,配准融合后的图像结合了超声成像和微波热声成像的优势,弥补对方的不足,这说明我们的系统是具备双模态成像能力的。5.对偶极子天线相对于乳房仿体的不同极化方向和不同入射角对于成像质量的影响进行了仿真和实验探究,实验结果表明当极化方向角度为90度时获得了最佳的图像质量,当入射角度为90度时,成像平面电场分布均匀。这些研究结果也可以为乳腺癌临床检测时的操作提供指导。这些实验及结果数据分析,验证了本论文所搭建的微波热声/超声双模态系统不仅具备双模态成像能力,能够实现结构性和功能性成像融合,而且在临床早期乳腺癌检查中拥有巨大潜力。