为进一步促进光学成像仪器的创新与推广，推动转化医学发展和实现个性化医疗愿景，由中国科学院杭州医学研究所组织的“生物医学光学成像技术创新与应用论坛”，作为ACAIC 2025同期活动之一，于2025年11月8日在陕西省西安市举办，50余位从事生物医学光学成像技术研究的企事业单位代表参加了会议。

论坛主席、中国科学院杭州医学研究所史国华研究员致辞

       生物医学光学成像技术作为现代生命科学与临床医学的关键工具，凭借非侵入、无电离辐射、高分辨率的核心优势，在基础研究与临床应用中发挥着不可替代的作用。本次论坛邀请的15个主题报告，全面覆盖了超高分辨成像、智能成像、靶向成像、活体成像等前沿方向，从传统方法到智能分析，全方位展示AI与成像技术融合的创新路径。

上海科技大学生命学院分子影像平台 李晓明正高

生物显微图像处理：从传统方法到AI分析

       在生命科学与医学技术飞速发展的当下，生物医学显微图像处理已然成为解锁微观世界密码的核心钥匙。李晓明老师认为，尽管AI算法在图像识别、分割等任务中展现出惊人潜力，但传统分析方法凭借其稳定的理论基础、成熟的操作流程和对硬件要求较低等优势，在显微图像分析领域仍占据主导地位。在实际应用中，建议将传统图像处理软件进和AI分割方法串联起来，实现从图像输入到结果输出的自动化处理，减少人工干预，进一步提升显微图像分割的整体效率。

中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 何益研究员

单细胞分辨在体视网膜光学成像

       随着自适应光学技术被引入在体视网膜光学成像领域，不断攻克成像分辨率和成像模态，但经过近30年的发展，仍受到成像视场过小的限制。何益研究员团队基于自适应光学的像差校正思想，研制出液晶透镜无损变焦的扫描镜头，再结合低阶像差校正技术，集成于自主研发的激光共聚焦扫描眼底造影仪，实现了从超广角到超微细5μm高分辨成像；区别于传统自适应光学的闭环校正技术，发明了无损变焦+离焦等低阶像差的开环校正+传函优化，首次在商业设备上获取到视网膜病灶细节的视细胞和血流高分辨成像图像。

中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 李春炎研究员

活体可视化肿瘤界面识别与调控

       由于肿瘤结构与功能复杂且呈动态异质演进，目前对其界面识别和传导认知还非常缺乏，严重制约诊疗效果。李春炎研究员团队开发了近红外II区荧光跨尺度（细胞-组织-活体）影像技术并建立实时原位可视化方法，突破了传统光学成像在活体组织穿透深度与时空分辨率上的瓶颈；构建了靶标激活与信号放大探针，显著提升了早期检测的特异性与灵敏度，实现肿瘤边界及微小隐匿病灶的精准可视化；设计了肿瘤微环境级联控释策略，克服免疫细胞在实体瘤中招募、浸润及识别不足的问题，实现影像指导的过继性免疫细胞增强治疗。

电子科技大学光电科学与工程学院 汪平河教授

基于传输矩阵的计算层析成像技术

       如何实现细胞的非侵入、无标记高分辨率层析成像在医学诊断和生命科学领域具有重要的意义。汪平河教授针对现有传输/反射矩阵测量方法速度慢的问题，提出了外差式测量方法，并实现了光束的无导星聚焦；同时还提出了光场贡献矩阵，实现了动态环境下的单次散射光子的提取；并结合传输矩阵方法和相位显微镜，提出了基于传输矩阵进行纳米级超分辨细胞层析成像的方法。对红细胞和白细胞进行了层析成像，轴向分辨率为5nm，横向分辨率可以达到100nm，为高分辨率细胞成像提供了一种高效且无创的方法。

西安交通大学化学学院 孟令杰教授

光诊疗探针的激发态弛豫调控与跨尺度精准诊疗研究

       荧光探针作为核心技术载体，兼具诊断与治疗功能，其性能提升面临靶向精度欠佳、聚集态发光严重淬灭等诸多瓶颈，对此，孟令杰教授团队提出分子固定调控激发弛豫通道策略，运用固定交联和纳米晶等分子工程手段，创新构建了可特异靶向溶酶体/线粒体等细胞器的高效发光探针体系，并结合受激发射损耗（STED）超分辨成像技术，成功实现了对活细胞内细胞器互作的动态追踪；开发出有机纳米晶制备调控新方法，将治疗波长红移至近红外甚至近红外II区组织透明窗口，同步显著提升了荧光强度与光动力效率，并通过环境响应形貌调控增强了对肿瘤区域的靶向性和滞留能力。

北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院 钟景教授

基于超顺磁响应的磁粒子成像技术与仪器

       磁粒子成像是一种新型医学成像技术，通过测量磁纳米粒子的超顺磁响应及频谱，对活体内磁纳米粒子进行三维定量成像。钟景教授团队提出了一种基于频域-空间域信息融合的磁粒子成像方法，综合利用磁纳米粒子超顺磁响应的频域信息和空间信息，优化磁粒子成像的空间分辨率。具体路径是在x方向利用高频驱动磁场实现场自由点FFP的移动及磁粒子磁化，获取磁粒子频谱信息；在y方向利用低频扫描磁场实现场自由点FFP的移动并获取频谱的空间信息。基于自主研发的磁粒子成像装备，验证该成像方法空间分辨率可达0.3mm，对铁含量的检测限达100ng。

中国科学院分子细胞科学卓越创新中心 涂溢晖高工

光片显微成像技术及应用

       相较于传统显微成像光路，将照明光路与成像光路垂直排布的光片显微成像，具有更大的成像深度、更低的光毒性和光漂白、更快的成像速度，在大组织3D成像方面有着明显的优势。涂溢晖高工表示，光片显微镜在神经学、发育学、肿瘤学等生命科学领域都有广泛应用。无毒化、渗透迅速、对蛋白保护性好的透明化试剂的开发，将可以缩短样品处理等待时间、可以保护表达的蛋白以及操作人员的健康。庞大数据处理算法的改进与优化，将减少数据存储占用空间、缩短实验数据处理时间，未来有望进一步拓展在生命科学领域、临床精准诊断领域等的应用前景。

中国科学院杭州医学研究所 侯培栋博士（代李娟研究员 ）

基于核酸适体的靶向成像研究

       寻找新型肿瘤相关的分子标志物，发展肿瘤演进过程中特征分子的可视化成像分析方法，将为阐明肿瘤发生发展机制、肿瘤早期诊断和个性化治疗提供理论基础和技术支撑。针对恶性肿瘤缺乏有效分子标志物和临床可视化探针的现状，李娟研究员团队利用Cell-SELEX技术，以肿瘤细胞为筛选对象，获得能特异性识别肿瘤细胞的核酸适，体并以此为探针寻找肿瘤相关的新型分子标志物；结合化学修饰技术构建不同成像模式的可视化核酸适体探针，可以用于肿瘤的多模式成像分析，为肿瘤的早期筛查、精准分型、疗效分析提供科学可行的新思路和新策略。

浙江大学光电科学与工程学院 钱骏教授

基于深度学习的高时空分辨率近红外二区荧光成像技术

       近红外二区荧光成像技术具有大深度和高信号背景比的优势，是目前活体生物学研究的重要工具之一。然而，其在空间分辨率与三维成像速度方面仍面临着的固有物理瓶颈，制约了其在解析精细结构和快速动态过程中的应用潜力。针对上述挑战，钱骏教授课题组将高性能光学系统构建与针对性的深度学习算法开发紧密结合，提出了一种基于深度学习的近红外二区荧光体积显微成像技术，能够在活体小鼠脑血管中实现快速3D成像，为活体深层组织的高时空分辨率动态观测提供了一套创新的软硬件协同解决方案。

中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 陶琛副研究员

基于单光子计数面阵探测技术的紫外成像及光谱检测方法研究

       在探月工程、风云气象卫星等航天任务以及“十四五”国家重点研发计划等项目支持下，陶琛副研究员团队研制出适用于航天和民用领域的高灵敏度单光子计数面阵探测器，具有灵敏度高、探测面积大、暗计数率低等特点，可分别对软X射线、极紫外、真空紫外、日盲紫外及可见光等波段微弱辐射进行高灵敏度成像观测。针对现有空间探测及ICP-OES等科学分析仪器的紫外成像探测器灵敏度低、动态范围小等问题，陶琛副研究员团队提出结合空间光调制技术，开发高性能紫外成像探测器，可用于紫外预警、微光探测、自主导航、电晕探测、有毒有害元素痕量及超痕量检测分析等领域。

清华大学蛋白质研究技术中心 王文娟高工

相分离中的光学成像技术

       生物分子的液-液相分离是细胞组织的重要机制，在维持稳态和调控生化反应中发挥关键作用。然而，异常的相分离可导致凝聚体由液态向固态转变，促进病理蛋白聚集，与阿尔茨海默病、肌萎缩侧索硬化症（ALS）等神经退行性疾病密切相关。因此，LLPS研究已成为当前生命科学的前沿热点，光学显微成像技术是解析相分离动态过程的核心手段。王文娟高工在报告中系统介绍了相分离研究中的关键光学成像技术，并重点展示了清华大学蛋白质研究技术中心在高通量共聚焦成像、荧光光谱成像、荧光寿命成像（FLIM）和超分辨成像等方面的技术发展和优化成果。

宁波永新光学股份有限公司 陈友华教授/副院长

国产超/高分辨显微成像技术发展

       陈友华教授介绍到，永新光学依托国家项目支撑，围绕点扫描和宽场超分辨显微技术开展了一系列研究。公司开发的NA1.49大数值孔径物镜、四通道滤光片、多色LED光源系统等核心部件达到国际先进水平；在共聚焦成像技术方面，通过单点/多点扫描及去背景噪声处理，显著提升了成像的高分辨率和高灵敏度，实现对活细胞进行精细的三维立体结构重建；超分辨成像模块（SR-SIM）综合性能达到国际先进水平，横向分辨率达到85nm，支持多种先进照明模式，并实现核心部件的国产化；NSR1000和NCF2000超分辨显微镜已于正式推出，打破了国际垄断，为未来高速、高通量超高分辨显微系统的发展奠定了基础。

浙江大学光电科学与工程学院 杨青教授

极细内腔在体超分辨成像

       发展极细内腔超高精度检测技术，可提升最难诊治肿瘤的早期检出率，辅助术中边界判断，是突破临床诊疗困境的关键。针对内腔肿瘤早筛早治的临床需求，杨青教授团队聚焦极细内腔高分辨成像，围绕受限空间运动状态下的多维时变光场精准调控这一科学问题，通过医工信交叉，突破光场相位信息恢复、高频信息恢复、宏-微观时空配准等瓶颈，形成了稳、清、准的极细内腔超分辨系统，具有毫秒级响应速度、百纳米分辨率、位姿误差灵敏度达1.1%每厘米，使得多模光纤在狭窄管腔内或实体器官组织中的成像更加可靠和准确，为后续的临床科学、生命医学、工业精密检测研究奠定了基础。

中国科学院分子植物科学卓越创新中心 蔡文娟高工

植物组织透明化方法初探

       生物组织的不透明性主要由不同光学特性的非均质成分造成，内源性色素对光的吸收也会使光在组织内的传播衰减。降低光散射和光吸收是增加组织成像深度的关键。近十五年来在动物中已开发多种组织透明化方法实现了光学透明，在神经和肿瘤等研究领域发挥巨大作用，而在植物领域，组织透明化技术的开发和应用目前较为受限。蔡文娟高工团队针对常见的模式植物组织，开发了新的透明化方法，实现了植物厚标本的深层成像，并结合AI增强实现对深层信号的“复原”等，优化3D数据可视化及图像分割/分析，为植物研究领域的科学家们提供高效的细胞生物学研究工具。

浙江大学医学院公共技术平台 方三华正高

超级分辨率径向波动（SRRF）技术-原理、参数优化与应用

       超级分辨率径向波动技术（SRRF）是一种计算成像技术，可突破光学衍射极限（横向分辨率 200-300 nm），实现约 50-100 nm 横向分辨率，兼容活细胞成像。方三华正高表示，通过分析宽场显微镜数据中的荧光强度波动，计算局部梯度收敛性（“径向性”）来重建亚衍射结构，无需特殊荧光团或高强度照明，光毒性低，可与传统染料及多种成像模式结合，用于动态观察亚细胞过程。SRRF 在细胞超微结构高分辨成像、动态成像、体内成像及与其他技术结合等领域有广泛应用，未来结合 AI 和多模态技术有望进一步提升性能。