自2015年来,膨胀显微技术作为一种新型的超分辨成像技术,凭借其不依赖昂贵光学仪器的优势越来越受到科研人员的关注。膨胀显微技术将生物样本锚定在可膨胀的水凝胶网络中,通过水凝胶在低离子强度溶液中的膨胀,达到将样本内部结构细节放大,从而在普通光学显微镜下即可实现超分辨成像。在膨胀过程中,膨胀系数与膨胀均匀性的测量对最终成像结果的定量分析不可或缺。然而,现有的测量方法往往不够精确或需要复杂的步骤。因此,本论文提出了一种新的方法来测量膨胀系数与膨胀均匀性。与其他方法相比,该方法不需要对样本进行荧光标记,并且只需使用明场光学显微镜进行测量。本文使用肾小球作为标记物,通过测量膨胀前后肾小球的截面面积与轮廓扭曲变化情况,计算出准确的膨胀系数并定量表征膨胀的均匀性。本文的主要研究内容如下:首先,本文分别在宏观层次、亚细胞层次与超精细结构层次下进行了膨胀系数测量的实验,将肾小球的膨胀系数测量结果与其他测量方法的结果进行对比,探究其准确程度。在宏观层次下,本文验证了肾小球膨胀系数测量结果比宏观水凝胶大小测量的结果更加准确。在亚细胞层次与超精细结构层次下,本文分别选择细胞的波形蛋白骨架与肾小球的足突宽度来进行测量,证明了肾小球膨胀系数测量方法的准确性、实用性与便捷性。其次,本文运用肾小球探究了在高温蛋白质变性和蛋白酶消化两种主要的膨胀实验流程中膨胀的均匀性。将肾小球与生物样本共同嵌入水凝胶中,对其膨胀前后结构内测量的距离进行了均方根（Root Mean Square,RMS）误差分析。实验结果表明肾小球与亚细胞结构的距离均方根误差趋势吻合,证明肾小球可以用来评判膨胀的均匀性。最后,本文研究了上述基于肾小球的膨胀系数及均匀性测量方法在三维超分辨荧光成像中的应用。很多生物组织与结构并不局限于二维平面,而是分布在三维空间中。本文使用膨胀显微技术对小鼠精子进行三维超分辨成像,通过使用肾小球对膨胀系数与膨胀均匀性进行测量与分析,为膨胀后小鼠精子的形态学图像分析提供了帮助。