细胞的力学特性是细胞感知、传递外力的重要性质，测量细胞的力学特性可帮助区分外表相同、结构已发生变化的细胞，对于疾病诊断、药物研发有着重要的意义和广泛的应用前景。本文针对血细胞在不同疾病机理背景下的力学特性变化，利用双光阱对细胞实施操控从而产生形变，研究了基于光镊技术的细胞力学特性测量方法。
　　阐述了细胞力学特性测量的研究意义及国内外研究现状。介绍了用于细胞力学研究的不同研究方法，说明了光镊对比这些技术方法的优势与适用背景。列举了细胞形貌测量常用的显微方法，说明了选择离轴数字全息显微方法的原因。
　　分析了基于光镊技术的细胞力学特性测量原理。分别从光镊捕获技术中涉及的力学分析、光镊关键参数的调节及光阱刚度的标定方法几个方面阐明了光镊操控的原理。阐述了细胞膜波动力的理论原理，对细胞膜的力学模型进行分析。分别说明了细胞产生大形变时的剪切模量测量原理和细胞受到微弱拉伸力产生微小形变时使用离轴数字全息恢复细胞三维形貌的原理。
　　提出了基于双光阱操控与细胞拉长比的剪切模量测量方法，测量了血红细胞膜的剪切模量。建立了血红细胞的力学模型，建立了对测量结果有效性的评价方法。测量了不同浓度H2O2溶液及CaCl2溶液处理过的血细胞的剪切模量，分析了氧化应激和细胞外钙离子浓度对血红细胞弹性的影响。将测量结果与仿真结果进行对比，验证了测量结果的准确性。
　　提出了基于光镊技术和离轴数字全息显微的测量方法，阐述了系统的结构，说明了干涉条纹的可见度调节、物参夹角调节及光阱位置标定方法。通过使用该系统对血红细胞及不同直径的微球进行形貌测量，结合微球形貌的电镜扫描结果，评价了测量系统的精度。
　　使用基于光镊技术和离轴数字全息显微的测量系统测量了红细胞二维形变量小于200nm时的三维形貌变化。测量了处于不同程度氧化应激状态下的血红细胞的轴向高度及体积变化，研究了微小形变时氧化应激对血红细胞形变能力和体积的影响，还对血红细胞受到拉力后的形貌恢复进行了测量研究，对帕金森综合症等疾病的临床医学检测的准确性和可靠性都具有重要的作用和意义。