目前乳腺X射线成像是乳腺癌早期检测的主要方式,但它的辐射对人体有危害,且存在较高的误检率,限制了乳腺X射线成像的应用。透射式超声断层成像融合了超声和断层成像技术的优点,可以得到定量的、三维的参数分布,在区分恶性肿瘤和良性囊肿方面具有乳腺X射线成像和超声成像无法比拟的优势。此外,透射式超声断层成像不仅可以用于疾病的诊断,还可以对参数值进行长期的跟踪从而分析病情的发展趋势和治疗的效果,在乳腺癌的诊断和早期预防方面具有较大的优势。　　本文以用于乳腺癌检测的透射式超声断层成像为背景,对参数提取、误差传播、折射误差分析和编码激励方法等技术进行了研究,提出了评价透射式超声断层成像设备的关键技术指标,并分析了设计方案对各技术指标的影响。本文的主要内容包括:　　提出了评价透射式超声断层成像设备的指标。在分析透射式超声断层成像原理后,给出了透射式超声断层成像设备的硬件组成和可配置参数,提出了使用分辨率、误差、接收通道数、测量时间这四个指标评价透射式超声断层成像设备。同时,分析了各项指标之间以及这些指标和硬件可配置参数之间的关系,分析的结果可以用来指导透射式超声断层成像设备的设计。　　针对超声测量过程中可能存在始波干扰、接收电路饱和、波形畸变的问题,提出了基于匹配追踪算法的参数提取方法。匹配追踪算法可以有效的消除始波信号的影响,准确地提取出超声参数。针对放大倍数设置错误或者受到始波的干扰时接收电路中可能发生饱和的问题,对匹配追踪算法进行改进得到非线性匹配追踪算法,并给出基于相关系数的快速计算方法从而把二维寻优简化为一维寻优问题。针对粘滞性介质中不同频率的成分衰减不同所引起的波形畸变问题,本文提出了单频率匹配追踪算法,先从接收到的信号抽取出单一频率的成分,然后使用匹配追踪算法提取超声参数。最后,讨论了白噪声情况下的参数提取精度问题以及设备可配置参数对参数提取精度的影响。　　提出了重构过程中误差传播和换能器配置方案的数据完备性的描述方法。在重构过程中,渡越时间误差、超声衰减误差和换能器位置误差会最终传播到重构图像中,测量方程组中系数矩阵的秩能判断是否可以得到唯一解,条件数给出了的相对误差放大倍数的最大值,可以衡量设备的换能器配置方案的整体误差传播特性。此外,误差传播的统计特性给出了重构图像中任意一点对测量误差的敏感程度,可以对重构过程中测量误差的传播特性进行更精确的分析。根据重构过程的可计算性和误差传播特性可以定量描述透射式超声断层成像的换能器配置方案的数据完备性,指导换能器配置方案的设计和优化。仿真给出两种不同数据完备性下的结果,论证了进行数据完备性分析的重要性。　　考虑到折射是透射式超声断层成像中特有的现象,且当前没有行之有效的解决办法,本文给出两种折射误差的度量方式并分析了影响折射误差的因素以及减小折射误差的换能器设计准则。分析结果表明由于声线向高声速的肿瘤区域靠近,高声速区域会发生扩散,重构图像中的肿瘤比实际大,但重构出的最大声速值小于实际值。换能器之间距离的增加、肿瘤声速与正常组织声速的比值增加、肿瘤尺寸减小都会造成折射误差的增加。扇形束配置方案和环形配置方案的仿真结果表明,由于扇形束扫描方案中换能器之间的距离较大,其重构结果受到折射的影响大于环形阵列配置方案,成像效果不如环形阵列。　　为了尽量减小测量时间、提高患者的舒适度,设计了一种基于双层相关函数的正交双极性编码激励方法。本文设计了一种正交双极性编码,使用此编码调制出的两个编码信号的互相关函数在正负一个原子周期内恒为零。利用这个特性,提出使用双层相关函数法进行超声参数的提取,在接收信号中两个编码信号到达时间差超过和不超过一个原子波形持续时间两种情况下,分别使用原子信号和编码信号与接收信号的互相关函数进行参数提取,完全消除了多通道同时发射对参数提取精度的影响。实验表明,本文设计的编码激励方法在不影响参数提取精度的情况下缩减了测量时间,提高了患者的舒适度。