脑肿瘤是一种常见的神经系统疾病,占全身肿瘤发生率的20%。当脑部发生肿瘤时,无论是良性肿瘤,还是恶性肿瘤,都会对脑功能造成损伤,严重时还会危及生命。肿瘤类型和肿瘤级别不同,治疗和手术的方案会有很大的区别。因此,术前术中定位与定性诊断以及鉴别诊断,对治疗的是否成功及患者的预后尤为重要。现有临床诊断脑肿瘤技术其分辨率一般都为"毫米"量级,无法对脑肿瘤进行准确的诊断。因此,探索一种新的技术,既具有超高成像分辨率,又同时具备进行原位无损无标记诊断的优势,是脑肿瘤临床诊断乃至医学发展的热点研究方向之一。近年来,多光子显微技术被广泛应用于肿瘤诊断和治疗之中,并且获得了一些研究成果。该技术具有很多优点,比如其成像深度较深、对生物组织的光漂白和光损伤较低、灵敏度高、具有较高的空间分辨率等。多光子显微技术不仅可以在亚细胞水平上获得生物组织的微结构,还能够获得生物组织的荧光光谱信息。本文中,我们利用多光子显微技术对脑肿瘤进行研究。首先我们利用多光子显微技术对最常见的脑实质内肿瘤（胶质瘤）进行成像研究,探讨了多光子显微技术在脑实质内肿瘤显微特征分析的能力。结果表明（1）多光子显微技术可以对正常脑组织和胶质瘤进行成像,获得识别胶质瘤的光学诊断特征。（2）结合图像处理与多光子显微技术还可以同时对胶质瘤的微环境和代谢进行定性和定量的分析。（3）多光子显微技术可以对胶质瘤的血管显微成像,进一步结合图像处理可以对胶质瘤的血管的形态、血管周围胶原的沉积程度、血管的增生程度进行定量的分析。（4）结合图像处理与多光子还可以进一步自动区分低级别和高级别胶质瘤。其次,我们利用多光子显微技术对最常见的脑实质外肿瘤（脑膜瘤）进行成像研究,探讨了多光子显微技术在脑实质外肿瘤显微特征分析的能力。结果表明（1）多光子显微技术不仅可以识别脑膜瘤还可以区分脑膜瘤的病理类型（上皮型,纤维型,砂粒体型,血管型和过渡型）。（2）多光子显微术还可以探测脑膜瘤对周围脑实质组织的侵袭。再次,我们还拓展到其他脑肿瘤的研究进一步验证多光子显微技术在脑肿瘤显微特征分析的能力。（1）开展了与胶质瘤影像学特征相似的另外两个脑实质内肿瘤:淋巴瘤和生殖细胞瘤的研究,萃取了识别淋巴瘤和生殖细胞瘤的光学显微特征,结合图像处理提取了定量的诊断参数。（2）开展了与脑膜瘤影像学特征相似的脑实质外肿瘤:神经鞘瘤的研究中。获取了识别神经鞘瘤的光学显微特征,结合图像处理提取定量的诊断参数。（3）拓展了多光子显微技术在除诊断外其他方面的应用,定量评估了垂体腺瘤的质地。以上研究结果证明多光子显微技术在脑肿瘤研究应用的可行性。为脑肿瘤的研究提供新的可视化方法,也为多光子显微技术未来在临床脑肿瘤诊断治疗方面的应用提供数据基础。