胃肠肌层组织的形态学结构及其分布变化与胃肠组织的病理状态密切相关。由于肌层组织是胃肠肿瘤T1和T2期的一个边界线,因此肌层组织微结构的变化对癌症的检测和诊断具有重要的意义。近年来,基于双光子激发荧光和二次谐波产生的多光子显微成像技术已经广泛应用于生物组织显微成像而不需要额外的荧光染料。在本论文中,我们首先利用多光子显微成像技术分别对横切与纵切的人体正常和T2期胃肌层组织进行成像研究。研究表明,多光子显微成像技术能够在分子水平上清晰获得人体正常和T2期胃肌层组织高分辨率的多光子显微图像。对比研究发现,正常和T2期的胃肌层组织形态学特征存在着显著的不同;横切与纵切的肌层组织之间形态学特征也明显不同。在此基础上,通过多光子显微成像技术获得了不同截面的正常和T2期结直肠肌层组织的微结构特征。我们定性分析了正常和T2期横切与纵切肌层组织的微结构变化,并测量了胶原纤维含量来进一步量化实验结果。将上述所得的实验结果与组织病理学诊断结果进行比较,发现二者的结果基本一致。我们的研究结果表明,多光子显微成像技术能通过观察横切与纵切的人体正常和T2期胃肠肌层组织微结构成像,为横切与纵切模式的肌层组织研究提供更为综合互补的微结构成像信息。更重要的是,多光子显微成像技术有可能为胃肠道肿瘤的临床治疗和管理提供更精确、更丰富的指导信息。随着微型化多光子内窥镜技术的发展,该技术有潜力在临床上为胃肠肿瘤提供实时无损的组织病理学诊断。