乳腺癌由于亚型的多样性,被认为是一种高度异质性的疾病,并且随着肿瘤的侵袭和转移易造成患者死亡,所以对于乳腺癌病理分析和疾病演变的研究具有重要意义。尽管组织病理学和生物医学成像技术被用作乳腺癌诊断的标准方法,但这些技术依赖病理学家的经验,容易造成误诊。因此,面对乳腺癌病理诊断的实际需求,迫切需要研发新的技术,以在分子水平上实现对肿瘤的准确鉴别和诊断。共聚焦拉曼显微光谱成像技术（Confocal Raman Microspectral Imaging,CRMI）可在无标记、快速、无损检测组织生化成分的基础上,准确、高效地实现乳腺癌病理成像分析。除了使用CRMI技术可视化特定分子组成以及分布外,组织或细胞的结构差异还可以通过一些其他的光学技术来描述和评估。多光子显微成像技术（Multiphoton Microscopy,MPM）基于非线性光学效应的双光子激发荧光（TwoPhoton Excited Fluorescence,TPEF）和二次谐波（Second-Harmonic Generation,SHG）原理,具有高分辨、低光漂白和低光损伤以及实时成像等优势,非常适合人体组织成像。两种技术的结合可以提供互补信息,从而多角度表征癌组织的病理状态所蕴含的生化和结构特点。本文主要从成分成像结合形貌成像的角度出发,利用CRMI和MPM技术多角度表征乳腺癌病理演化特征,具体工作如下:首先,通过对比福尔马林固定石蜡包埋（Formalin-Fixed Paraffin-Embedded,FFPE）和冰冻乳腺组织的拉曼光谱,评估拉曼技术对FFPE乳腺切片的病理诊断能力。结果表明,以冰冻组织切片作为参考,FFPE组织的制备过程会导致成分流失,无法反应组织完整的生化组成信息,但可保留正常与乳腺癌组织之间的成分差异特征。通过建立多变量分析算法模型,进一步识别并区分FFPE的健康（Healthy,H）、导管原位癌（Ductal Carcinoma in Situ,DCIS）和浸润性导管癌（Invasive Ductal Carcinoma in Situ,IDC）组织类型之间的光谱特征。以上工作证实了基于拉曼光谱技术的FFPE切片在疾病回顾性研究中的可行性,但对于组织生化成分的病理研究,冰冻切片更具优势性。其次,在保证样品生化信息完整性的基础上,基于CRMI技术对不同TNM分期（健康、0期、Ⅰ期、Ⅱ期和Ⅲ期）冰冻乳腺组织切片开展病理分析。在实验中,通过获取不同TNM分期乳腺癌组织的单光谱来探讨与肿瘤演变相关的成分信息,结果表明,肿瘤生长和演变等过程伴随着类胡萝卜素、蛋白质、核酸和脂类含量以及分子构象的改变。在此基础上,基于PCA-LDA方法建立光谱判别模型准确区分了不同组织类型。此外,基于K-均值聚类分析（K-means cluster analysis,KCA）和单变量成像方法,可视化了肿瘤演变过程中组织结构和生化成分的分布变化。这项工作有助于从分子水平理解肿瘤演变机制,证实了CRMI结合多变量分析在疾病分期方面的潜力。然而,对于从细胞水平上实现肿瘤组织的细微结构成像,CRMI技术仍具有挑战性。最后,将CRMI和MPM技术相结合对IDC组织切片进行多角度病理评估。基于TPEF和SHG非线性光学效应的MPM技术在大范围组织细微结构成像方面具有优势性,SHG信号显示了IDC癌周围胶原结构的特征,TPEF信号显示了癌细胞结构,主要表现为胶原束丢失、恶性细胞浸润、基底膜损伤及血管生长。与此同时,采用CRMI技术在IDC组织相同区域内开展拉曼光谱成像,可视化了肿瘤边缘轮廓和生化成分的空间分布特征。两种成像方法的结合为乳腺癌快速诊断提供了全面的病理信息,也为开发多模光学成像技术对于肿瘤边缘判定的临床应用提供了数据支持。