胰腺癌和胰腺炎是最为常见的胰腺外分泌部的病变。胰腺癌是恶性程度最高的肿瘤之一，在肿瘤致死率中排名第四，其五年存活率仅为1-5%。慢性胰腺炎是胰腺癌的高危风险因素，且急性胰腺炎也具有较高的致死率。传统的医学影像检查手段难以快速和准确地检测异常胰腺组织中较小的病变。同时，外分泌部胰腺疾病的现有研究手段通常局限于培养的细胞或组织切片的水平，无法同时识别在病变过程中发挥作用的多种组分，因而只能间接地提供各组分之间的相互关联与作用信息。过去的二十多年来，基于双光子吸收和二次谐波的无标记非线性光学显微成像技术逐渐成为一种新兴的活体成像模式，可在无需对样品染色或其它处理的情况下实时地获得厚组织的高分辨三维图像。在本文的研究中，我们根据胰腺疾病研究所面临的挑战，首次将无标记非线性光学显微成像技术应用于外分泌部胰腺组织的观察，并评价了其用于胰腺癌和胰腺炎研究的潜力。对新鲜的正常胰腺、胰腺癌组织和不同阶段的皮下肿瘤组织进行无标记非线性光学显微成像，并比较分析其在组织学形态的差异。通过对正常胰腺组织进行成像，我们观察到了包括腺泡和胶原纤维在内的外分泌部胰腺组织的细节结构形态。与胰腺癌组织成像结果比较，我们发现了二者在细胞形态和胶原纤维含量上的差异。对不同阶段皮下肿瘤的成像结果中也可以观察到细胞尺寸、胶原纤维含量与形态等特征随肿瘤生长而发生的变化。此外，我们还发展了方向依赖的灰度共生矩阵方法，用于胶原纤维形态的精确定量分析。研究结果证明了无标记非线性光学显微成像技术能有效地描述新鲜胰腺外分泌组织的高分辨率三维细节结构，并分析病变组织与正常组织在形态结构上差异的规律，从而为病变的快速准确检测与病变过程的研究提供一种有效的新方法。利用对内源性光学信号的多通道探测和细胞形态分析，对慢性胰腺炎发生发展过程中多种参与病变的组分进行同时观察与描述。分别对诱导胰腺炎1天、7天和28天的组织进行成像，观察到了包括胰腺星形细胞(Pancreatic Stellate Cells, PSCs)、炎症细胞、腺泡细胞和胶原纤维等在内的多种组分，同时对上述组分在病变过程中的变化进行了分析，包括炎症细胞浸润、基质纤维化、PSCs的形态变化和活化等。上述结果表明，无标记非线性光学显微成像技术能实现在3-D组织环境中的PSCs和其它多种参与胰腺病变的组分的同时识别，有望用于自然生理或病理状态下动态过程的观察，从而有助于外分泌部胰腺疾病关键机制的研究和相关治疗手段的发展。为了实现在接近生理或病理状态下对外分泌部胰腺疾病的研究，设计了用于大鼠胰腺组织活体成像的装置，并用于急性胰腺炎模型中活体动态过程的观察。从活体动物胰腺组织的连续时间图像中，我们观察到了白细胞在管道内的运动、与血管内皮的粘附和在炎症组织间质中的变形虫样运动形式。更重要的是，利用基于无标记非线性光学显微成像技术的活体成像方法，也能同时观察到PSCs的形态变化和活化以及腺泡结构的破坏等多种组分的变化，从而使得各组分之间相互作用的直接观察成为可能。利用无标记非线性光学显微成像技术对实验动物胰腺组织进行活体水平的研究，将有助于观察到多种参与病变组分之间相互作用的动态过程，并为与外分泌部胰腺疾病相关的病理机制研究提供新的视角。