肝癌是世界范围内最常见的恶性肿瘤之一,其中肝细胞癌占90%左右,严重威胁了人类的健康,关键在于诊断。尽管临床上有一系列的成像技术,但仍无法实现无标记、即时、数字化的成像,而基于双光子激发荧光和二次谐波产生的多光子显微技术的出现将这些变为可能,非常适合于生物组织的成像研究。首先,本论文利用多光子显微技术对高、低分化的肝细胞癌组织进行成像,分别定量分析了聚集的胶原纤维和离散的胶原纤维,提取了诊断区分高、低分化肝细胞癌的光学特征参数。接着,本论文利用多光子显微技术对正常和异常活体大鼠的肝表面进行了三维成像,定量分析了组织中的细胞、胶原纤维以及弹性纤维,提取了识别正常和异常大鼠肝表面的诊断特征。实验研究表明:在高、低分化的肝细胞癌中,胶原纤维的含量、数目以及平均长度都发生了变化,同样在大鼠正常和异常的肝表面中,细胞形态、胶原纤维以及弹性纤维的结构也发生了变化。综上所述,多光子显微技术可以用于研究肝细胞癌组织的诊断及肝疾病组织的可视化,并且对组织中各种微结构特征进行量化能够有效辅助诊断肝疾病。因此,多光子显微技术有望成为诊断肝疾病的有力工具。