保持形态的全息断层扫描：3D 器官系谱动态的定量分析
摘要
器官系谱是三维(3D)体内模型，用于研究组织发育、疾病进程和生理反应。全息断层扫描(HT)通过重构体积折射率(RI)图实现对 live organoids 的长期、无标签成像，但由于 missing-cone 缺陷，导致各向异性分辨率和轴向失真，从而限制了定量分析。本文提出了一种在图像表示层面而非重建层面解决 missing-cone 问题的定量分析框架。我们引入保持形态的全息断层扫描(MP-HT)，一种 torus 形状的 spatial filtering 策略，以强调高空间频率 RI 纹理，同时抑制最易受 missing-cone 引起失真的低频分量。基于 MP-HT，我们开发了一个用于 robust 分离 epithelial 和 luminal 结构的 3D 分割管线，以及一个 model-based RI 定量方法，纳入 system point spread function 以 enable morphology-independent 估计 dry-mass density 和 total dry mass。我们将该框架应用于 live hepatic organoids 进行长期成像，包括扩张、坍塌和融合。结果表明该方法在 diverse geometries 下实现一致的分割，揭示了 coordinated epithelial-lumen remodeling、坍塌期间形态学 homeostasis 的 breakdown 以及融合期间的暂时性 biophysical 流动。总体而言，本工作建立了一个在 three dimensions 中进行定量、无标签 organoid 动态分析的 physically transparent 和 reproducible 方法。
关键词
引用
@article{arxiv.2512.22486,
title = {Morphology-Preserving Holotomography: Quantitative Analysis of 3D Organoid Dynamics},
author = {ChulMin Oh and Jimin Cho and Juyeon Park and Hoyeon Lee and YongKeun Park},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.22486},
year = {2025}
}