疾病的发生通常都伴随着相关分子、细胞以及组织的异变,在疾病初期往往可以观察到生物组织异变。从组织异变的发现到确定是否为疾病则需要科学的诊断分析,面对疾病,早发现早确诊早治疗,是最好的处理方式。现如今,拉曼光谱技术已经在分析生物组织和样品中发挥越来越重要的作用,从分子水平上判别组织异变从而诊断疾病将成为一种新的医学诊断方法。本文将实验论证拉曼光谱用于探测和区分结直肠异变及乳腺癌的能力;设计一款可内窥光纤拉曼探针用于实现组织异变的早期光谱与影像诊断,和一款自聚焦光纤拉曼光谱探针用于探究探针设计的可行性以及拓展应用。鉴于此,本文主要研究内容包括:(1)对离体组织包括结直肠组织异变和乳腺组织的癌变进行了显微拉曼光谱探测。通过光谱分析、PCA和K-means聚类算法分析,有效证明了拉曼光谱技术识别组织异变的能力。(2)为实现组织异变的早期在体拉曼检测进行两种光纤拉曼探针的创新性设计,即可内窥光纤拉曼探针和自聚焦光纤拉曼光谱探针。可内窥光纤拉曼探针设计首次采取了内窥成像与拉曼光谱检测一体化的方案,该发明可同时实现拉曼光谱探测及内窥成像;而后者则采用自聚焦透镜技术实现激光激发及散射光收集的高效性。这些设计特别适用于生物在体拉曼检测。(3)实现了自聚焦光纤拉曼光谱探针的加工及与拉曼光谱仪的耦合与测试,获取了部分实验结果,确定了未来在探针设计加工中需要改进优化的环节,对于后续的研发工作提供了重要研究经验和基础。两种光纤拉曼探针的研发对于推动生物组织在体原位光谱探测及技术的发展,推广和普及拉曼检测在临床及其他学科与工程中的应用具有重要意义。综上,组织异变的早期原位诊断需要有新的检测手段,将拉曼光谱技术运用于组织异变的早期诊断及修复监测都有很大发展潜力。文中所设计的光纤拉曼探针可发展成为未来组织异变早期在体诊断的重要工具,也可拓展到更多生物医学领域,成为在体或活体检测的一种潜在高效的临床诊断方法。本研究将在很大程度上推动生物医学诊断和生物医学光谱学的发展。