快速定量体积成像在研究三维复杂系统中具有重要意义，包括细胞生物学、肿瘤研究、神经科学研究等。光片显微镜和光学投影断层扫描是实现快速定量容积成像的两种典型方法，但这两种技术都需要荧光标记才能识别复杂系统的三维化学成分信息。拉曼光谱解决了荧光标记带来的问题，可以无标记的方式识别和观察复杂系统中的化学成分。基于拉曼散射效应和投影断层成像技术的发展，将投影断层成像策略与拉曼光谱技术相结合，可实现大体积复杂系统的高速、无标记和高分辨率的体积化学成像。首先，将投影层析成像策略与受激拉曼散射显微技术相结合，开发出基于贝塞尔光束的受激拉曼投影层析成像技术，可实现三维容积样品的高速、高分辨率、无标记定量显微成像。其次，将投影断层成像策略与宽视场拉曼光谱成像技术相结合，开发出了双模式光学-拉曼投影断层成像技术，该技术可实现三维体积样品的高速、高分辨率、无标记定量显微成像。此外，将人工智能技术与SERS相结合，开发计算拉曼光谱技术，可以基于血液、脑脊液等样本进行疾病的快速鉴别与诊断，助力临床体外诊断。