光学相干层析成像（OCT）是一种无创或微创的、可提供组织深度信息的高分辨率可视化实时成像技术，广泛应用于生物医学成像与临床诊断领域。光纤OCT显微内窥成像技术是基于光纤传输和光纤显微内窥成像的OCT技术，除了具有OCT的一般成像优点外，还具有体积小、质量轻、耐腐蚀、电绝缘、抗电磁干扰等特点，尤其适用于对现有其他成像技术无法到达的狭小腔道内的组织病变进行高分辨率检测和早期诊断。随着激光器、探测器和光纤器件制备技术的发展，光纤OCT系统、光纤探头设计和制备都取得了巨大进步，应用场景也得到不断扩展。具体地：光纤OCT系统从时域OCT发展到频域OCT，成像速度和分辨率获得显著提升；光纤OCT内窥成像探头先后历经了光纤-棱镜型、全光纤型及光纤复合型探头三个发展阶段，目前正朝着多功能集成、小型化、一体化的方向发展；光纤内窥OCT的临床应用从呼吸系统和消化系统逐渐拓展到心血管系统。从光纤OCT系统设计、探头设计与制备、内窥成像应用三方面综述近年来光纤OCT显微内窥成像技术的发展现状，重点总结光纤内窥探头的技术发展及其在医学诊断中的应用，最后结合现有前沿技术报道总结展望了未来光纤内窥OCT的发展方向。

共聚焦激光显微内窥镜（CLE）可以进行在体组织显微成像，实现实时病理学诊断，而光电探测器作为CLE系统的核心部件，影响共聚焦图像质量。对比分析光电倍增管（PMT）和雪崩光电二极管（APD）在CLE中的性能表现，建立基于PMT和APD探测电路的CLE成像信号信噪比分析模型，理论分析光电探测器及其放大电路噪声、放大增益、输入光信号等参数对成像信号信噪比的影响。搭建基于PMT和APD双光路探测系统，对均匀荧光溶液和组织样品进行成像。研究结果表明，当样品荧光功率大于10 nW时，所选取PMTSS与APD120A2的输出图像质量接近，信噪比相差小于0.67 dB，APD以更高的性价比实现与PMT相当的成像性能。

食管鳞癌（ESCC）是我国常见的消化道恶性肿瘤之一。临床上，窄带成像联合放大内镜（NBI-ME）能够显示出食管粘膜层的微血管形态变化，是诊断ESCC的重要手段。针对ESCC识别模型难以兼顾识别准确率和推理效率的问题，提出一种融合注意力机制的轻量化残差网络（CALite-ResNet）对食管NBI-ME图像进行分类。从多家医院采集到206例患者共11468张NBI-ME图像作为本研究数据集。实验结果表明，ESCC识别的准确率和敏感度分别在图像级别达到96.39%和95.70%，在病人级别达到95.70%和94.62%，单张食管图像的平均预测时间为16.42 ms。因此，CALite-ResNet模型对ESCC具有较高的识别准确率和较快的推理效率，能够为ESCC的临床辅助诊断提供有效帮助，具备一定的临床意义与应用价值。

微循环功能是反映危重病人器官生理状态的关键指标，为确定后续治疗手段提供了重要依据。传统上采用显微镜等手段观察体表微循环状态，但仅能获得组织毛细血管的空间形态，获取的功能性信息有限，难以满足临床需求。针对肠道内微循环监测需求构建了小型化光纤光声内窥镜，将成像探头伸入活体小动物直肠内以旋转扫描的方式进行内窥成像。在扫描过程中通过逐点探测由激光脉冲在生物体内激发出的超声波，能够获得消化道内壁血管空间分布；基于动静脉血在光学吸收谱上的差异，采用双波长激发获得了血氧饱和度的空间分布。基于数小时的连续监测，发现小动物患脓毒症后直肠内壁血管结构与血氧饱和度均发生明显变化。实验结果表明，该技术能够以无创方式表征典型微循环疾病模型的功能性变化，为微循环的无创监测提供了一种新的技术途径。

在过去的几十年中，内窥镜已被用于以微创或无创的方式观察人体内空腔内部或人体内部器官表面，以进行诊断或治疗。然而，临床上常用的普通白光内窥镜和放大内窥镜的分辨率低、对比度差，需要通过病理活检来确诊。近年来，新应用于临床的窄谱技术通过光学或数字滤波的方式利用蓝光照射组织，以强化黏膜表面的细微结构和微血管形态，提高成像对比度，但仍未解决成像分辨率低的问题。因此，白光和窄带光内窥镜无法实现真正的光学活检，严重降低了诊断的准确性。共聚焦内窥镜由于分辨率可达亚微米量级并且具有光学切片的能力，可以呈现出与病理活检高度一致的细胞形态。共聚焦内窥显微成像技术在消化道、皮肤、眼部等疾病的诊断方面具有重要作用。本文对共聚焦内窥显微成像技术进行了简述，主要对荧光共聚焦显微成像和反射式共聚焦显微成像、探头式共聚焦内窥成像技术和整合式共聚焦内窥成像技术进行介绍，讨论了共聚焦内窥显微成像技术在生物医学领域的应用。

The limited penetration of photons in biological tissue restricts the deep-tissue detection and imaging application. The micro-scale spatially offset Raman spectroscopy (micro-SORS) with an optical fiber probe, colleting photons from deeper regions by offsetting the position of laser excitation from the collection optics in a range of hundreds of microns, shows great potential to be integrated with endoscopy for inside-body noninvasive detection by circumventing this restriction, particularly with the combination of surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS). However, a detailed tissue penetration study of micro-SORS in combination with SERS is still lacking. Herein, we compared the signal decay of enhanced Raman nanotags through the tissue phantom of agarose gel and the biological tissue of porcine muscle in the near-infrared (NIR) region using a portable Raman spectrometer with a micro-SORS probe (2.1 mm in diameter) and a conventional hand-held probe (9.7mm in diameter). Two kinds of Raman nanotags were prepared from gold nanorods decorated with the nonresonant (4-nitrobenzenethiol) or resonant Raman reporter molecules (IR-780 iodide). The SERS measurements show that the penetration depths of two Raman nanotags are both over 2 cm in agarose gel and 3 mm in porcine muscle. The depth could be improved to over 4 cm in agarose gel and 5mm in porcine tissue when using the micro-SORS system. This demonstrates the superiority of optical-fiber micro-SORS system over the conventional Raman detection for the detection of nanotags in deeper layers in the turbid medium and biological tissue, offering the possibility of combining the micro-SORS technique with SERS for noninvasive in vivo endoscopy-integrated clinical application.

光声成像作为一种既能提供光学高对比度又能实现声学大成像深度的新兴医学影像技术, 可通过对肿瘤滋养血管的三维成像, 为癌症的早期诊断提供一种全新的高灵敏检测方法。本文针对消化道肿瘤的临床成像需求, 提出了一种内部光激发、外部声探测的透射共轴式光声消化道内窥成像系统, 并通过仿体与离体生物组织的成像实验, 与现有的反射非共轴式光声内窥成像系统的成像性能进行了对比。实验结果表明, 在仿体样品中, 透射共轴式光声内窥成像系统的信噪比相对反射非共轴式系统最高提高了43.3 dB, 成像深度增大了28.4%; 而离体生物组织中, 在10.7 mm深处, 其信噪比也提高了9.7 dB。实验验证了本设计有效提高了光声信号的探测灵敏度, 使该系统相较现有反射式系统具备更优的成像信噪比和成像深度, 为光声消化道内窥技术推向临床提供了一种具有重要应用潜力的实施方法。

内窥镜是微创手术的必要设备, 而国际现有荧光内窥镜不能在肿瘤切除手术中实时显示荧光诊断标记图, 以致手术精度较低。为解决该问题, 提出了一种在内窥镜正常使用的图像中增强显示荧光诊断标记图的实现方法。通过将摄像头的帧信号与照明光源开关信号同步, 得到间隔出现的亮场图像和暗场荧光诊断标记图, 之后针对两种图像的各自特点, 使用灰度变换彩色化等一系列方法进行前期的预处理, 最后将两种图像进行融合处理得到可实现荧光标记诊断图的明场图像。

为了将荧光分子成像技术应用于临床进行手术导航、肿瘤边界识别、在体显微病理诊断等, 设计了一种双模切换显微内窥镜成像系统, 采用荧光素钠作为荧光分子探针, 高亮度蓝光LED光源作为荧光激发光源, 通过切换内窥成像探头, 实现了两个模态下的成像: 宽场白光内窥成像模式下进行手术导航, 荧光分子成像进行病变肿瘤边界识别; 显微内窥成像模式下, 进行在体显微病理分析, 确定肿瘤良恶性及其种类。本文研究了双模切换显微内窥镜成像系统的光学特性, 搭建系统并测试了相关的性能指标, 展示了该系统在小鼠肝脏多模式内窥成像下的效果。研究结果表明: 宽场内窥成像可以实现组织颜色和边界特征识别, 显微内镜成像系统可以实现分辨率达4.4 μm的组织显微成像, 能够满足在体肿瘤实时手术导航和显微病理诊断的临床需求。