肺癌一直是威胁人类健康最常见的恶性肿瘤,具有较高的发病率,它的发病原因和治疗方法一直是人们关注的热点,而基于细胞层面的实验是研究肺癌的方式之一。在研究药物与细胞相互作用的过程中,从细胞形态学角度进行分析逐渐成为一种可靠的评价方法。近年来,原子力显微镜(Atomic Force Microscope,AFM)发展迅速,由于其分辨率高、制样简单的特点,已在生物领域中被广泛应用,成为单细胞研究的常用工具。然而,研究细胞形态的传统方法主要是以大量观察为基础的定性描述,这些方法常常存在主观性和片面性,不能通过确切的数据客观描述细胞的形态,因此对细胞的形态进行定量分析是有必要的。本文以肺癌细胞为研究对象对AFM的纳米成像进行了研究,并定量分析细胞经抗癌药物紫杉醇作用后其形态等方面的变化,从而在细胞层面对药效进行评价。首先,分别采用轻敲模式和跳跃模式进行成像实验,结果表明跳跃模式在本实验中更具有优越性。接着对成像质量进行了分析,并以分形维数作为评价指标研究扫描速率对成像质量的影响,进而确定了本文用于成像的最佳扫描速率。由于AFM能够同时获得二维和三维形貌图像,从中能分别提取出样品的形状和表面形貌结构信息。因此充分表征细胞的形状和表面结构,可对药物的作用进行全面的评价。对于二维形貌图像,使用U-Net网络完成了图像分割,通过几何参数法提取了细胞的圆形度、矩形度、长宽比和球状性四种形状参数来表征无药物作用、药物作用12小时、药物作用48小时这三种情况下细胞形状的变化。结果表明,药物作用后的细胞形状具有时间依赖性。而针对细胞三维形貌图像数据的特点,采用了功率谱密度(Power Spectral Density,PSD)方法对肺癌细胞表面粗糙度进行了分析,然后分别使用k-相关模型和分形模型对PSD曲线低频和高频区域进行拟合,计算出分形维数、赫斯特指数、等效均方根粗糙度等参数的值。这些参数对药物作用后细胞表面粗糙度的变化进行了表征。