基于3D反射式定量相位成像与虚拟H&E染色的无标记无载玻片组织组织学
图像与视频处理
2023-06-02 v1 计算机视觉与模式识别
机器学习
医学物理
定量方法
摘要
组织活检的组织学染色，尤其是苏木精和伊红（H&E）染色，是疾病诊断与组织综合临床评估的基准。然而该过程费力耗时，常限制其在手术切缘评估等关键应用中的使用。为应对这些挑战，我们将一种新兴的3D定量相位成像技术——定量斜背照明显微镜（qOBM）——与无监督生成对抗网络流程相结合，将未处理厚组织（即无标记无载玻片）的qOBM相位图映射为虚拟染色的H&E样（vH&E）图像。我们证明该方法利用来自小鼠肝脏、大鼠胶质肉瘤及人胶质瘤的新鲜组织标本，实现了具亚细胞细节的高保真H&E转换。我们还展示该框架直接具备如体积成像的H&E样对比等额外能力。vH&E图像的质量与保真度通过使用真实H&E图像训练并在虚拟H&E图像上测试的神经网络分类器，以及与神经病理医生的用户研究进行了验证。鉴于其简单低成本的形态及在体内提供实时反馈的能力，这种深度学习赋能的qOBM方法可启用组织病理学新工作流，有望在癌症筛查、检测、治疗指导等方面显著节省时间、人力与成本。
引用
@article{arxiv.2306.00548,
title = {Label- and slide-free tissue histology using 3D epi-mode quantitative phase imaging and virtual H&E staining},
author = {Tanishq Mathew Abraham and Paloma Casteleiro Costa and Caroline Filan and Zhe Guang and Zhaobin Zhang and Stewart Neill and Jeffrey J. Olson and Richard Levenson and Francisco E. Robles},
journal= {arXiv preprint arXiv:2306.00548},
year = {2023}
}
备注
30 pages, 9 main figures, 1 table, 5 supplementary figures