背景介绍
活体光学显微成像旨在在体、原位、无创地观察活体生物组织或模式动物体内的（亚）细胞结构并跟踪其功能动态。相比于离体组织切片或贴壁培养细胞等薄样本，活体光学三维显微成像有两大特点，同时也是技术挑战：一是需要具备光学层析（也称深度层析）能力，从而在无需物理切片的情况下实现活体“厚样本”的在体原位三维成像；二是需要足够的四维（三维空间 Í一维时间）时空分辨率，以记录活体样本或模式动物的高通量三维结构与功能动态信息，并有效对抗活体组织运动的干扰。
基础生命科学（尤其是神经科学）和精准临床医学的发展，对活体光学层析显微成像方法不断提出新的挑战，具体而言：
（1）从神经元水平解析线虫、果蝇（幼虫）、斑马鱼等自由行为小型模式动物的全脑乃至全身神经活动动态，是理解大脑工作原理、研究神经活动与生物体行为相互作用的关键；然而常见的光学层析荧光显微成像方法在三维体积成像速率（以下简称“体积率”）、低光毒性、样本空间结构等方面尚存在诸多局限，无法满足系统性全脑神经元活动解析与长时程观测的需求。
（2）传统活检与组织病理学分析作为当前临床诊断的金标准，本质上仍是一种有创性、离体式和非实时的检测手段。该方法丢失了组织的三维空间结构，也无法反映生理状态下的动态功能信息，存在实时性不足、漏诊误诊等固有局限。因此，发展在体原位、高通量的三维病理学新技术，实现无需切片，胜似切片的成像效果，在提供实时病理影像反馈的同时最大程度保护正常组织结构，将成为提升诊疗效率、改善患者预后的重要突破口，也是未来精准医学发展的关键方向。
研究方向
围绕上述两大方面应用的需求与挑战，梁文轩研究员带领团队深度整合中国科大的学术与平台资源，广泛开展理工生医交叉科研合作：
一方面推进下一代共焦斜光片扫描（swept confocally-aligned planar excitation, SCAPE）显微方法与仪器研究，大幅提升时空分辨率、荧光收集效率、视场大小等核心性能指标，为自由行为模式动物全脑神经元活动的长时程观测提供平台支持。
另一方面，针对不同临床科室的诊疗需求与痛点，定制化构建具有创新架构设计的手持式或内窥式、小（微）型化显微（内窥）体积成像探头，为早期病变筛查、光学活检辅助、精微手术导航等临床诊疗应用提供高时空分辨、无创或微创的原位三维病理学影像与诊断信息，推进医工交叉融合研究与转化。
招生信息
欢迎感兴趣理工生医交叉学科训练，有志于运用物理原理创造新方法和新工具，助力生命科学研究和临床诊疗，发展自主知识产权科研与医疗仪器的同学加入我们！！
招生联系邮箱：liangwenxuan@ustc.edu.cn。
团队近年来代表成果：
1. Zixian Cao, Jiapeng Zhu, Cheng Zhang, Qianqian Wang, Yankan Huang, Wei Liu, Bingxin Shen, Yuming Chai, Zhaomin Zhong, Li He, Quan Wen, Han Wang, and Wenxuan Liang#. Mesoscopic SCAPE Microscope with a Rescanned, Super-oblique Illumination Plane. bioRxiv 2025.04.25.650616;DOI:https://doi.org/10.1101/2025.04.25.650616
2. Shen B, Cao Z, Huang Y, Zhu J, Huang H, and Liang W#. Computationally designing a dual-aspheric compound lens towards multi-depth endomicroscopy imaging. Applied Physics Letters (2025) #Correspondence (Accepted)
3. Liang W#, Liu Y, Guan H, Sakulsaengprapha V, Luby-Phelps K, Mahendroo M, and Li X. Cervical Collagen Network Porosity Assessed by SHG Endomicroscopy Distinguishes Preterm and Normal Pregnancy - a Pilot Study. IEEE Transactions on Biomedical Engineering 72(2), 777-785 (2025) #Correspondence
4. Li K, Yang J, Liang W, Li X, Zhang C, Chen L, Wu C, Zhang X, Xu Z, Wang Y, Meng L, Zhang Y, Chen Y, Zhou SK. O-PRESS: Boosting OCT axial resolution with Prior guidance, Recurrence, and Equivariant Self-Supervision. Medical Image Analysis, 99, 103319 (2025)
5. Hall G*, Liang W*‚#, Bhujwalla ZM, and Li X#. SHG fiberscopy assessment of collagen morphology and its potential for breast cancer optical histology. IEEE Transactions on Biomedical Engineering 71(8), 2414-2420 (2024). *Equal contribution, #Correspondence
6. Liang W, Chen D, Guan H, Park HC, Li K, Li A, Li MJ and Li X. Label-Free metabolic imaging in vivo by two-photon fluorescence lifetime endomicroscopy. ACS Photonics 9(12), 4017-4029 (2022) https://doi.org/10.1021/acsphotonics.2c01493
7. Patel KB, Liang W, Casper MJ, Voleti V, Zhao HT, Perez-Campos C, Liu JM, Coley SM, and Hillman EMC. High-speed light-sheet microscopy for the in-situ acquisition of volumetric histological images of living tissue. Nature Biomedical Engineering 6, 569–583 (2022)
8. Liang W, Park HC, Li K, Li A, Chen D, Guan H, Yue Y, Gau YT, Bergles DE, Li MJ, Lu H, and Li X. Throughput-speed product augmentation for scanning fiber-optic two-photon endomicroscopy. IEEE Transactions on Medical Imaging 39(12), 3779-3787 (2020)
9. Li K*, Liang W*, Yang Z, Liang Y, and Wan S. Robust, accurate depth-resolved attenuation characterization in optical coherence tomography. Biomedical Optics Express11(2), 672-687 (2020)*Equal contribution
