荧光显微镜具有对样品损伤小、可特异性成像等优点，是生物医学研究的主流成像手段。随着人工智能技术的快速发展，深度学习在逆问题求解中取得了巨大成功，被广泛应用于诸多领域。近年来，深度学习在荧光显微成像中的应用掀起了一个研究热潮，为荧光显微技术发展提供了性能上的突破与新思路。基于此，首先介绍了深度学习的基本网络模型，然后对基于深度学习的荧光显微成像技术在荧光显微的空间分辨率、图像采集及重建速度、成像通量和成像质量提升方面的应用进行阐述。最后，对目前深度学习在荧光显微成像中的研究进行总结与展望。

基于激光诱导超声机制的光声成像技术结合了光学成像的高对比度和超声成像的深穿透性，能无标记、非侵入反映生命体内源性吸收物质的分布，适合啮齿类动物模型全脑的即时成像。为了证明光声技术在脑科学研究和脑疾病监测中的应用，搭建了光声显微成像系统，其空间分辨率可达几十微米，有效成像深度可达1 mm以上，并以APP/PS1转基因阿尔茨海默症（Alzheimer’s disease, AD）模型小鼠和野生型WT小鼠为研究对象，从脑组织切片、离体全脑和活体全脑三个层面探究了光声成像在表征AD鼠和WT鼠脑结构变化和血管网络的能力，证明了光声技术在研究脑疾病发展过程中监控脑结构变化和脑血管网络特征的巨大潜力，可以为诸多脑科学研究和神经退行性疾病发展机制提供更深入的见解。

光片显微镜是近些年来研究较多的生物成像技术，相较于传统的激光共聚焦扫描显微镜而言，光片显微镜能够实现快速、低光毒性的体积成像。光片显微镜的照明光束可以选择高斯光束或其他无衍射光束（如贝塞尔光束、艾里光束等）。艾里光片显微镜是目前研究较多的技术，但是普通的艾里光片显微镜存在一个较大的问题，艾里光束具有自弯曲的特性，导致艾里光片在视场的两端超出探测物镜的景深范围，无法发挥出最优的成像效果。将艾里光束旋转45°形成平板艾里光片，使艾里光片不超出探测物镜的景深，以增大光片显微镜的成像视场。并利用双光子荧光激发技术，免除图像的后处理过程，大大提高了成像的效率。利用Matlab进行光学仿真，得到平板艾里光片显微镜的成像视场（~900 μm）比普通艾里光片显微镜的成像视场（~600 μm）增加了50% 。搭建的平板艾里光片显微镜利用荧光微球进行校正实验，得到成像系统的横向分辨率为(1.93±0.17) μm，轴向分辨率为(3.19±0.41) μm。对斑马鱼脑出血模型的实时观测中，可以得到时间分辨率为x×y×z = 0.60 mm×0.60 mm×0.40 mm/60 s 的成像结果，并可以对局部血管的生长和发育进行实时监测，有利于脑出血疾病的机制探究。

荧光显微成像具有高分辨率、高灵敏度、高分子特异性以及非介入性的优点，可以在微米乃至纳米尺度下表征样本的形态学与分子功能学信息，成为了生命科学研究的重要工具。随着微观生物学研究的不断深入，荧光显微成像被期待能够动态且立体地观测微观生物结构与分子事件。文中系统性地梳理了近年来快速三维荧光显微成像技术的研究进展，包括点扫描式成像、宽场成像与投影断层成像在提高成像速度、拓展成像维度以及增强成像质量等方面的主要技术手段、改进策略与代表性研究成果，并展望了快速三维荧光显微成像技术的未来挑战与发展前景。

观察细胞器间动态相互作用，深入分析作用规律，对于揭示生理病理过程现象背后的机制具有十分重要的意义。传统光学显微镜受到由光波波长和孔径造成的衍射极限的限制，无法观测细胞器纳米级精细结构及细胞器间相互作用的动态变化规律。超分辨显微成像技术的出现为细胞器相互作用研究提供了重要手段，在深入揭示细胞器相互作用规律，阐明生理病理现象深层的机制研究中发挥了重要的作用。文中介绍了受激发射损耗（Stimulated emission depletion, STED）显微成像、结构光照明显微成像（Structured illumination microscopy, SIM）、单分子定位显微成像（Single molecule localization microscopy, SMLM）技术，并总结了这三类超分辨显微成像技术在细胞器相互作用中的应用与现状，为超分辨显微成像技术在细胞器相互作用研究中的应用提供思路拓展。最后，对超分辨显微成像技术在细胞器相互作用研究中的优势与不足进行分析总结，展望了超分辨显微成像技术在活细胞内细胞器相互作用成像中的需求发展趋势，为光学与医学及生物学的交叉融合发展提供一定的参考。

金纳米团簇（AuNCs）因兼具优异荧光特性、超小尺寸、精确化学组成及良好生物相容性等优势，使其成为近些年备受关注的新型荧光探针。为了推动荧光AuNCs在成像领域的应用，研究者们一直致力于发展高性能荧光AuNCs的设计与制备策略。基于对AuNCs结构与发光机制的理解，诸如提高荧光量子产率和细胞摄取率等策略陆续被提出以增强AuNCs的细胞成像效果，极大提升了其作为荧光成像探针的潜力，并将AuNCs的应用推广至荧光寿命成像、多光子成像等新兴荧光成像技术。近些年发展的具有近红外二区荧光的AuNCs进一步推动了其在活体成像的应用。文中概述了AuNCs的制备方法、提高AuNCs细胞荧光成像效果的各种策略，以及AuNCs荧光成像应用的最新进展，并对该领域的挑战和未来发展进行了展望。

共聚焦显微镜具有较高的空间分辨率和信号背景比，能对生物样品进行三维层析成像，在医学与生物学领域有着广泛的应用。近红外二区（NIR-II，900~1 880 nm）波段的光在生物组织中具有适中的吸收、较低的散射，以及非常弱的生物组织自发荧光，因此，NIR-II荧光活体成像具有大深度、高对比度等优势。点激发、点探测的NIR-II共聚焦显微技术结合了上述二者的优势，在大深度生物成像中具有高空间分辨率和高信号背景比等优点，因此在生物医学领域得到了广泛应用。此综述将从NIR-II共聚焦显微技术的原理出发，阐述其发展进程、以及基于此项技术开展的生物医学成像应用，探讨NIR-II共聚焦显微技术未来的改进和发展方向。

双光子显微成像具备高分辨率、天然层析能力和大穿透深度等特点，在活体动物成像中发挥着重要作用。然而，如何在维持高分辨率的条件下，扩大双光子的成像视场，来满足生物医学中对大规模动态反应的监测需求，一直以来都是光学显微成像领域的难点，也是科研关注的重点。综述了大视场双光子成像技术的研究进展。首先介绍了双光子显微成像系统的产生背景和设计原理，并从光学不变量的角度阐述了实现大视场双光子成像的理论基础。然后重点回顾了现有的几种大视场双光子成像方法,分别包括了扫描中继系统的边缘像差校准、高通量物镜的设计研发和自适应光学方法的使用。基于双光子成像的高时间和空间分辨特性，大视场双光子成像技术将成为一种在脑科学等需介观高分辨成像领域的应用中实现大区域动态监测的强有力的工具。

空间分辨率是光学显微成像系统的核心指标，根据光学衍射理论，成像系统的空间分辨率由照明光波长与显微物镜的数值孔径共同决定。而在实际成像过程中，根据不同判据得出的显微成像系统分辨率略有差异，需要根据光源的相干性和被观测目标的结构等特征选择合适的判据来准确计算成像系统分辨率。通过理论分析和数值模拟，给出了不同情况下成像分辨率的计算方法，并对比了在相干光源和非相干光源照明下，对双缝目标和双点目标成像时成像分辨率的差异。

CRISPR/Cas9系统因其高效、操作简便、物种适应性广等优势被广泛应用于基因编辑领域，该系统是由靶向目标DNA序列的引导RNA （sgRNA）和具有切割酶活性的Cas9蛋白组成。近年来，通过将核酸酶失活的Cas9突变体dCas9 （dead Cas9）或sgRNA与荧光蛋白（FPs）、有机染料、量子点（QDs）结合开发出一系列超分辨活细胞成像技术，该技术有助于在更高分辨率下研究不同基因、染色体以及基因与染色体之间的时空关系，对促进遗传学、细胞生物学和生物医学等领域的快速发展具有重要意义。文中主要总结基于CRISPR/Cas9系统的活细胞成像技术的最新进展，有望进一步扩大活细胞成像技术在生物医学领域的广泛应用。