微波激励热声成像就是利用微波照射生物组织产生的热声信号进行图像重建，是一种新型的高质量无损医学成像技术。论文从理论上分析了微波激励热声成像的基本原理和实验方法，开展了基于简单模型和数字人体电磁模型的微波激励热声成像正、逆问题研究，并详细分析了设备参数对成像的影响。在深入分析微波入射频率、脉冲宽度、脉冲能量等重要参数与成像质量关系的基础上，通过理论计算给出提高成像质量所应选择的微波源参数范围。采用有限元算法在简单模型和数字人体电磁模型两种平台上开展了微波激励热声成像的正问题研究。分析了不同频率微波照射下模型组织内热声场的分布，并模拟了声波在组织内的传播过程。由于微波激励热声成像使用的微波激励源的频带越宽能够得到的成像信息就越丰富，因此采用超宽带微波源能够改善成像质量。通过Prony算法将超宽带信号分解为多个单一频率信号的线性组合，组合信号既保留了原信号的超宽带特点，又兼顾了生物组织在不同频率微波照射下所表现出的不同电特性。分析比较了超宽带微波与单一频率微波入射下，初始声压分布的不同。验证了超宽带微波激励热声成像效果优于单一频率成像。在逆问题的研究中，采用滤波反投影算法对初始热声源分布图像进行了重建，并分析了重建图像质量。图像重建中，根据不同信号噪声强度选择不同的滤波函数。研究发现，传感器对热声信号的检测角度以及使用的传感器数量对图像的精度有很大的影响。当传感器数目一定时，随着检测角度数的增加，获得用于重建的数据量增加，使重建数据具有更好的完备性。对含癌变组织样本进行重建时，检测到的热声信号数据包含不同于正常组织样本的信息量。