基于相位对比背光干涉全息术的虚拟3D H&E染色
计算机视觉与模式识别
2026-05-22 v1 人工智能
摘要
三维(3D)组织学的无加工组织具有将潜在变革疾病管理的潜力，通过实现组织微观结构的体积化表征和原位评估。背光干涉全息(BIT)是一种新的相位显微技术，提供对无加工组织的快速、无损体积成像。然而，将BIT体积转化为临床可解释的H&E图像仍具有挑战，尤其是由于移斜变异对比和缺乏定量验证基准。我们引入HistoBIT3D，首个实现BIT与荧光标记核细胞核体素级配对数据集，使可在无监督虚拟染色中对结构保存进行定量评估。基于该数据集，我们提出了新颖的虚拟染色框架，将BIT体积中的移斜变异对比转化为逼真的H&E体积，利用双向多尺度内容一致性和跨域风格复用来增强结构保真度和感知真实性。该方法在现实感指标上实现了最新水平，同时显著提高了3D核细胞核分割精度和边界保持，在零-shot Cellpose 评估中表现突出。正是是这些贡献，构筑了一个在结构保真性、可扩展性方面均达到定量验证、结构忠实、可扩展的3D虚拟H&E染色管道，推动了无片、体积计算组织病理学的范式转变。我们的数据和代码已公开：https://github.com/aasong113/HistoBIT3D_VirtualStaining
引用
@article{arxiv.2605.22000,
title = {Virtual 3D H&E Staining from Phase-contrast Back-illumination Interference Tomography},
author = {Anthony Song and Boyan Zhou and Mayank Golhar and Marisa Morakis and Alex Baras and Nicholas Durr},
journal= {arXiv preprint arXiv:2605.22000},
year = {2026}
}