生物医学工程
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梁文轩
特任研究员、博士生导师
梁文轩，特任研究员，博士生导师，入选中科院人才计划。本科和硕士毕业于清华大学生物医学工程系，博士毕业于约翰斯霍普金斯大学生物医学工程系，后在美国哥伦比亚大学祖克曼研究所（Zuckerman Institute）从事博士后研究，于2022年入职中国科学技术大学。
电子邮箱：wenxuan_liang(AT)ustc.edu.cn
联系地址：江苏省苏州市工业园区仁爱路188号 明德楼A300
个人主页：https://faculty.ustc.edu.cn/liangwenxuan/
ORCID：https://orcid.org/0000-0001-9143-7256
主要研究方向
活体光学显微成像旨在无创（或微创）地观察活体组织或模式动物体内的（亚）细胞结构并跟踪其功能动态，在生命科学和临床诊疗中都有广泛应用。不同于离体的组织切片或细胞培养基等薄样本，活体组织的成像有两大特点，同时也是技术挑战：一是需要具有三维分辨（也称深度层析）能力以直接探查厚样本，二是需要具备足够的时空分辨率来捕捉活体的动态功能信息。
随着新型钙离子敏感荧光蛋白和能分辨单个动作电位的电压敏感分子荧光探针的发展，神经科学界对具备更高时空分辨率的新型三维活体显微成像技术的需求尤为迫切。如何创新成像原理和采集策略，不断提升时空分辨率、视场范围、成像深度等核心性能指标，是本课题组未来的战略方向之一。
另一方面，在活检辅助、精微手术导航等临床诊疗应用，以及自由行走模式动物的钙成像等脑科学应用中，成像装置的小型化或微型化至关重要。如何在架构设计和核心器件等方面求得突破，在手持式、内窥式等小型或微型化显微探头上集成实现媲美大型台式设备的成像性能，是本课题组未来的另一个战略方向。
学术成就及创新点
1. 主导研发了两代基于柔性光纤扫描的微型双光子显微内窥成像技术
a) 在一根直径仅约2毫米、重量不足1克的成像探头内集成了双光子荧光激发、扫描和荧光收集等全部功能，并通过一系列物理原理和技术创新，突破了多项技术瓶颈，将探测灵敏度比前代技术大幅提升了20-50倍，取得了世界领先的综合成像性能指标。
b) 实现了可实用的、无需外部染色、仅靠内源性双光子荧光的活体动态结构与功能成像，能清晰分辨小肠、肝脏、肾脏等器官内上皮和皮下组织的亚细胞结构，并首次实现了基于线粒体自发荧光的全内窥式动态双光子结构与代谢功能双重成像。
c) 开创了数值孔径级联放大的设计策略，成功研制了比前一代视场扩大了9倍或者帧率提高了3倍的新型探头，可以更灵活的适应不同的应用场景。
2. 主导（或联合）开发了若干款新型共焦斜照（swept confocally-aligned planar excitation; SCAPE）三维显微体成像系统
a) 设计开发了首台用于临床实时在体荧光体成像的小型化共焦斜照显微镜样机，在整机台面面积缩至标准台式系统的20%的同时保证了同等水平的信号强度和三维分辨率，实现了仅依靠内源性自体荧光的无标记高速三维体成像。
b) 首创了基于纤维光锥的跨介质中间图像耦合机制，一举解决了长期制约介观尺度（mesoscale）共焦斜照显微镜的信号效率瓶颈，能够对5×5×0.5 mm3长宽深的大视场以~10 volume/sec的体帧率和微米级别的三维分辨率实施高时空分辨率体成像。
重要科研获奖情况
2021年 入选中科院人才计划。
2019年 哥伦比亚大学School of Engineering and Applied Science (SEAS) Translational Fellows Award
2018年 入选北美Phi Beta Kappa荣誉学会
2010年 2009~2010年度德州仪器（Texas Instruments）DSP设计大奖赛算法组一等奖
近五年主要学术论文
1. 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
2. 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)
https://doi.org/10.1038/s41551-022-00849-7
3. 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)
https://doi.org/10.1109/TMI.2020.3005067
4. Li K*, Liang W*, Yang Z, Liang Y, and Wan S. Robust, accurate depth-resolved attenuation characterization in optical coherence tomography. Biomedical Optics Express 11(2), 672-687 (2020) *Equal contribution https://doi.org/10.1364/BOE.382493
5. Voleti V, Patel KB, Li W, Campos CP, Bharadwaj S, Yu H, Ford C, Casper MJ, Yan RW, Liang W, Wen C, Kimura KD, Targoff KL, and Hillman EMC. Real-time volumetric microscopy of in vivo dynamics and large-scale samples with SCAPE 2.0. Nature Methods 16(10), 1054–1062 (2019) https://doi.org/10.1038/s41592-019-0579-4
6. Li K, Liang W, Mavadia-Shukla J, Park HC, Li D, Yuan W, Wan S, and Li X. Super-achromatic optical coherence tomography capsule for ultrahigh‐resolution imaging of esophagus. Journal of Biophotonics 12(3), e201800205 (2019) https://doi.org/10.1002/jbio.201800205
7. Liang W*, Hall G*, and Li X. Spectro-temporal dispersion management of femtosecond pulses for fiber-optic two-photon endomicroscopy. Optics Express 26(18), 22877-22893 (2018) *Equal contributionhttps://doi.org/10.1364/OE.26.022877
8. Liang W, Hall G, Messerschmidt B, Li MJ, and Li X. Nonlinear optical endomicroscopy for label-free functional histology in vivo. Light: Science and Applications 6, e17082 (2017)https://doi.org/10.1038/lsa.2017.82
