Histological examination is a crucial step in an autopsy; however, the traditional histochemical staining of post-mortem samples faces multiple challenges, including the inferior staining quality due to autolysis caused by delayed fixation of cadaver tissue, as well as the resource-intensive nature of chemical staining procedures covering large tissue areas, which demand substantial labor, cost, and time. These challenges can become more pronounced during global health crises when the availability of histopathology services is limited, resulting in further delays in tissue fixation and more severe staining artifacts. Here, we report the first demonstration of virtual staining of autopsy tissue and show that a trained neural network can rapidly transform autofluorescence images of label-free autopsy tissue sections into brightfield equivalent images that match hematoxylin and eosin (H&E) stained versions of the same samples, eliminating autolysis-induced severe staining artifacts inherent in traditional histochemical staining of autopsied tissue. Our virtual H&E model was trained using >0.7 TB of image data and a data-efficient collaboration scheme that integrates the virtual staining network with an image registration network. The trained model effectively accentuated nuclear, cytoplasmic and extracellular features in new autopsy tissue samples that experienced severe autolysis, such as COVID-19 samples never seen before, where the traditional histochemical staining failed to provide consistent staining quality. This virtual autopsy staining technique can also be extended to necrotic tissue, and can rapidly and cost-effectively generate artifact-free H&E stains despite severe autolysis and cell death, also reducing labor, cost and infrastructure requirements associated with the standard histochemical staining.


翻译:组织学检查是尸检过程中的关键步骤;然而,传统尸检样本的组织化学染色面临多重挑战,包括因尸体组织固定延迟导致的自溶现象造成的染色质量下降,以及覆盖大面积组织的化学染色流程资源密集,需要大量人力、成本和时间。在全球卫生危机期间,当组织病理学服务可及性受限时,这些挑战可能更加突出,导致组织固定进一步延迟并产生更严重的染色伪影。本文首次报道了尸检组织的虚拟染色技术,证明经过训练的神经网络可以快速将无标记尸检组织切片的自动荧光图像转化为与同一样本苏木精-伊红(H&E)染色版本匹配的明场等效图像,从而消除传统尸检组织化学染色中因自溶引起的严重染色伪影。我们利用超过0.7 TB图像数据以及将虚拟染色网络与图像配准网络相结合的数据高效协作方案,训练了虚拟H&E模型。该训练模型在经历严重自溶的新尸检组织样本(例如从未见过的COVID-19样本)中有效突出了细胞核、细胞质和细胞外特征,而传统组织化学染色无法为这些样本提供一致的染色质量。这种虚拟尸检染色技术还可扩展应用于坏死组织,且能在严重自溶和细胞死亡的情况下快速、经济地生成无伪影H&E染色,同时减少标准组织化学染色相关的人力、成本和基础设施需求。

0
下载
关闭预览

相关内容

Networking:IFIP International Conferences on Networking。 Explanation:国际网络会议。 Publisher:IFIP。 SIT: http://dblp.uni-trier.de/db/conf/networking/index.html
【ACL2020】多模态信息抽取,365页ppt
专知会员服务
151+阅读 · 2020年7月6日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
Layer Normalization原理及其TensorFlow实现
深度学习每日摘要
32+阅读 · 2017年6月17日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
5+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年9月22日
Arxiv
0+阅读 · 2023年9月19日
VIP会员
最新内容
综述 | 3D场景图:开放挑战与未来方向
专知会员服务
4+阅读 · 6月22日
21世纪的无人机战争
专知会员服务
4+阅读 · 6月22日
《量子技术的军事任务技术适配与利用》
专知会员服务
5+阅读 · 6月22日
美国从乌克兰无人机战争中学习经验
专知会员服务
7+阅读 · 6月21日
ICML 2026 | 面向视觉语言模型的语义鲁棒性认证
专知会员服务
5+阅读 · 6月21日
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
Layer Normalization原理及其TensorFlow实现
深度学习每日摘要
32+阅读 · 2017年6月17日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
5+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员