利用相位衬度X射线CT在完整组织中进行基于细胞核的三维细胞定量成像框架

在完整的三维生物样本中对细胞进行定量仍然是一项重大挑战，因为标准光学和组织学技术本质上是二维的、破坏性的，或受限于光散射。光学透明化能够扩展成像深度，但其过程耗时、会扰乱组织完整性，并且往往与后续分析不兼容，从而限制了其在常规三维定量中的实际应用。X射线计算机断层成像能够克服这些限制，然而传统微型CT缺乏进行细胞尺度分析所需的软组织对比度。 在此，我们引入了一种集成成像框架，将基于传播的相位衬度X射线CT与体积核分割相结合，以实现对未染色体积组织中细胞的三维定量。我们对离体人肝组织进行了成像，并在重建体积内对细胞核进行了分割，提取了定量的细胞核指标和空间组织指标，包括等效直径、短轴与长轴比以及最近邻距离。我们评估了两个互不重叠感兴趣体积之间测量结果的一致性，并将逐切片分辨的细胞核指标与苏木精-伊红组织学进行了基准比较。 所得的高对比度体积数据集保留了组织背景，使定量测量能够结合周围结构和微观结构进行解释。综上，这些结果表明，实验室相位衬度X射线CT支持在完整未染色组织中基于细胞核的体积细胞定量，并为在三维中保留组织背景的定量分析提供了一个框架。

在完整的三维生物样本中对细胞进行定量仍然是一项重大挑战，因为标准的光学和组织学技术本质上是二维的、破坏性的，或受限于光散射。光学透明化能够扩展成像深度，但其过程耗时、会破坏组织完整性，并且常常与后续分析不兼容，从而限制了其在常规三维定量中的实际应用。X射线计算机断层成像能够克服这些限制，然而传统微米CT缺乏细胞尺度分析所需的软组织对比度。在此，我们提出一种集成成像框架，将基于传播的相位衬度X射线CT与体积核分割相结合，以实现对未染色体积组织中细胞的三维定量。我们对离体人肝组织进行了成像，并在重建体积内对细胞核进行了全体积分割，提取了定量核指标及空间组织指标，包括等效直径、短轴与长轴比以及最近邻距离。我们评估了两个互不重叠的感兴趣体积之间测量结果的一致性，并将逐切片分辨的核指标与苏木精-伊红组织学结果进行了基准比较。所得的高对比度体积数据集保留了组织背景信息，使定量测量能够结合周围结构与微观结构进行解释。综上，这些结果表明，实验室相位衬度X射线CT支持在完整未染色组织中开展基于细胞核的体积细胞定量，并为在保留组织背景的前提下进行三维定量分析提供了一个框架。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.06.03.729871v1?rss=1

🏷️ 相位衬度X射线CT 三维细胞定量成像 细胞核分割 完整组织成像 人肝组织