光在生物组织中传播时，会被微观尺度上不均匀的组织随机散射，这种现象严重制约了光学技术在生物医学中的应用。波前整形技术将散射过程当成一个确定性的过程，通过测量散射效应造成的相位延迟并利用空间光调制器进行逐点补偿，可以实现散射光的操控与重新聚焦。在各类波前整形技术中，基于光学相位共轭的数字化波前整形技术具有可调控自由度高、系统响应速度快等优点，最适宜与生物医学应用相结合，如生物活体成像、操控、治疗等。文中将重点关注基于光学相位共轭的数字化波前整形技术的发展，探讨该技术在应用研发中面临的主要技术瓶颈和挑战，并概述其应用开展情况。

具有超声定位的高空间分辨率特点和光学检测的高灵敏度特点的超声调制光学成像(UOT)既可以对光吸收介质进行成像也可以对光散射介质进行成像。在介质和光电倍增管(PMT)之间放置两个小孔，通过控制PMT 的探测位置提高了系统的信噪比和成像对比度，同时获得了浑浊介质中隐含散射体和吸收体的一维成像。实验结果表明在不同的探测位置处，超声调制光信号的调制深度M 与介质的吸收系数和散射系数的关系不同。选择合适的PMT 探测位置，超声调制光学成像信号不仅可以体现吸收体和散射体的大小和强弱，还可以分辨出吸收体和散射体的不同。

生物组织是一种复杂的多层高散射介质, 探索光在超声作用下的生物组织中的传播规律是超声调制光学成像术必须解决的一个基本问题, 关系到最终进行图像处理与重建。通过实验探索超声调制光信号在双层和三层组织中的传播规律。实验结果表明非靶组织的光学属性(吸收系数和散射系数)和组织结构(单层或多层)都不影响超声调制光信号的调制深度。调制深度只与超声焦区介质(即靶组织)的声光属性有关, 具有较佳的抗干扰性, 适合用于图像重构。

选择准确、合适的成像信号是提高超声调制光学层析成像（UOT）灵敏度和对比度的关键。利用快速傅里叶变换(FFT)获得了超声调制信号的的频谱图像，其中零频强度I0代表着未被超声调制的光信号的谱强度，而在超声探头频率范围内（0.2~1.8 MHz）的谱强度之和表示受超声调制信号的谱强度If。与时域信号相比较，谱强度If对介质的光学性质有较高的灵敏度，但它容易受非靶组织（介质）的影响。而频谱信号的调制深度M2（M2=If/I0）不易受非靶组织（介质）的影响，有较强的抗干扰性，但它对靶组织（介质）的光学属性的灵敏度低。结果表明，采用超声调制光信号的频谱进行图像处理和重构并不比时域信号更具优势。

具有超声定位的高空间分辨率和光学检测的高灵敏度的超声调制光学成像技术是一种有前途的无损的生物组织成像技术。文章阐述了该技术的成像原理, 评述了前人在散射介质中声光作用机制的理论研究; 介绍了该领域在技术路线上的最新研究进展; 最后总结了超声调制光学成像技术的优点并展望了其在生物医学领域的应用前景。

超声调制光学成像技术融合了光学成像和超声成像的优点，已实现对浑浊介质内隐藏异体的成像，是一种很有前景的医学成像技术。通过实验探究超声调制光信号与组织光学特性的关系、超声焦区内外组织的光学特性对调制信号的影响，发现超声对光信号的调制深度与超声焦区组织的光学性质呈简单的线性关系，调制深度随样品散射系数的增大而减小，随样品吸收系数的增大而增大。超声区信号调制深度基本不受超声调制区域外复杂组织的光学特性的影响。这为超声调制光学成像提供必要的图像重构依据。

通过Monte Carlo 方法研究了经超声场调制的散射光在双层和三层生物组织中的传播规律。给出了超声调制的散射光及其调制深度与介质厚度、吸收系数、散射系数和各向异性因子的关系。Monte Carlo 模拟结果表明,经超声调制后的散射光会随着超声区外生物组织的光学参数和组织结构的变化而变化,而调制深度只与超声区的声光特性有关,与超声区外生物组织的光学特性、组织结构等无关,是超声调制光学成像技术最终进行图像处理与重建的关键物理量。

超声调制光学成像的空间分辨率取决于光在组织中的散射程度和扫描超声束的聚焦大小.由于组织是强散射介质,实际应用中的超声束都有一定的聚焦宽度(通常是毫米数量级),所以该技术成像空间分辨率一直无法提高.针对这个问题,首次将去卷积图像处理法运用在超声调制光学成像技术中,有效地解决了扫描超声束带来的信号展开,分辨率下降的影响.理论和防真结果表明,处理后的成像分辨率大大提高,图像质量明显改善.该方法无须对系统装置做任何改动,只利用适当的数据处理,就实现了成像超分辨,具有应用价值.