类器官OCT三维成像及智能分析系统—BST-Holo

类器官OCT三维成像及智能分析系统—BST-Holo 

随着生命科学研究的深入，类器官、肿瘤球等三维培养模型已经成为发育生物学、疾病模型构建和药物筛选的重要工具 。然而，当研究对象从平面的二维细胞转变为结构更加复杂、更接近真实生理微环境的“厚样本”时，研究人员在实验中常常面临难以完整看清内部结构的深度缺失问题，传统的成像技术显得力不从心。对同一个类器官进行长达数周的连续追踪，对肿瘤类器官等复杂3D结构进行无损深层成像等应用需要新的技术手段来解决。 2026年01月01日，北京佰司特科技有限责任公司开了一款基于光学相干断层扫描技术的3D成像技术，并成功讲该技术商业化，推出类器官OCT三维成像及智能分析系统—BST-Holo。

从二维平面走向三维时空的探索

类器官、肿瘤球等三维培养模型越来越多的应用于疾病模型构建和药物筛选等场景，然而，传统的显微镜技术无法成像结构更加复杂、更接近真实生理微环境的“厚样本”。研究人员在实验中常常面临难以完整看清内部结构的深度缺失问题，也经常被迫在高分辨率、高通量与长效活体追踪之间做出妥协 。

类器官能够在体外形成具有一定空间组织和功能特征的三维细胞结构，已广泛用于器官发育、疾病模型、药物筛选、毒理评价、再生医学和个体化治疗研究。随着模型复杂度提高，科研问题已由“类器官是否形成”进一步发展为：样本在不同培养阶段如何生长，内部腔体和层状结构如何形成，不同区域活动状态是否一致，给药后结构和活性如何改变，以及不同个体之间是否存在稳定可重复的差异。

上述问题需要对同一样本开展多时间点、三维、可量化的观察。若只采用二维明场图像，样本内部结构和深度方向信息难以完整呈现；若完全依赖荧光、共聚焦或组织学，则需要额外标记、固定、切片或透明化处理，难以在保留样本的前提下持续获得全过程数据。因此，建立无标记三维结构成像与功能成像分析能力，是提高类器官研究连续性和定量水平的重要条件。

BST-Holo 类器官OCT三维成像及智能分析系统正是在这样的需求下设计研发的，它为3D培养体系提供了一套完整的解决方案，旨在实现无损的三维结构获取与科学的定量分析 。

基于光学相干断层扫描（OCT）的无损探测

现有检测方法难以同时满足结构、活性、通量和重复定位要求

明场和相差成像。适合快速观察样本轮廓、数量、面积和整体生长状态，但其主要信息来自二维投影或焦平面变化，难以直接获得样本内部的深度分辨结构和真实三维体积。

荧光和共聚焦成像。能够识别特定细胞类型、分子标志物和空间分布，是类器官研究的重要手段；但实验通常需要染料、抗体或基因标记，长时间重复采集还需要控制光漂白、光毒性和样本制备差异。

组织学、免疫染色和分子检测。适合对细胞组成、组织学特征和分子表达进行终点确认，但会消耗样本，无法对同一个体进行连续三维追踪。

通用OCT平台。能够获得深度分辨的二维截面和三维体数据，但面向类器官研究时还需完成微孔板导航与适配、器官芯片夹具、重复扫描、功能成像及分析、对象分割、形态学定量和群体统计等应用集成。

BST-Holo系统的核心建立在光学相干断层扫描技术之上 。在完全不使用荧光染料或造影剂的前提下，系统利用近红外光源发出的低相干光深入样本内部 。通过精密分析光线在不同组织界面产生的干涉信号，系统能够像“光学手术刀”一样，在不接触样本、不产生物理损伤的前提下，获取毫米级深度的内部结构信息 。这种纯物理的探测机制最大程度地保留了细胞微环境的原始生理底色，为获取真实可靠的三维数据奠定了基础 。

基于光学相干断层扫描（OCT）的技术原理图

从快速筛选到真实3D重建的高效工作流

在实际的实验室台面操作中，面对多孔板和海量样本，BST-Holo 提供了明场与OCT双模态协同的务实工作流 。系统首先通过明场成像进行快速的孔板导航，帮助研究人员直观地完成样本初筛和目标靶点的区域定位 。随后，操作人员可在同一平台内无缝切换至OCT模式，对锁定的位置进行深度的断层扫描 。 在数据获取环节，系统支持灵活的多平面逐层查看，并同步进行高精度的三维重建与实时渲染 。研究人员可以直接在屏幕上旋转、缩放三维模型，透视其内部空腔和组织分布 。针对分布较广的大尺寸样本，系统单次扫描即可覆盖约1平方厘米的宏大视野，并支持多区域数据的智能拼接 。整个操作过程具备极高的工程效率，系统可在30分钟内完成一整块96孔板的三维扫描任务，直接输出标准化的高通量数据 。

自定义范围+自动化移动+高通量扫描=扫描软件：＜30 min/96-well-plate

基于体素的AI智能分割与定量分析

高质量的图像最终需要转化为可分析的数据。有别于传统的二维“像素”处理，BST-Holo 在三维空间中处理带有精确位置与强度信息的“体素”数据 。依托内置的AI算法，系统能够在复杂的基质背景中自动识别并精准分割出类器官或细胞球的独立边界 。 在成功剥离目标后，系统会自动解算出详尽的单体结构参数，包括实体体积、空腔体积、表面积、立体直径以及粗糙度等 。这使得研究人员可以直接用具体的数值来描述类器官的增殖规模与腔体发育的复杂程度，而不再依赖主观的视觉判断 。同时，系统支持对不同加药组别或时间点的数据进行宏观统计对比，自动生成分布差异和生长速率等群体评估指标 。系统开放的底层数据架构，也为未来根据新课题需求扩展分析指标预留了充足的纵深空间 。

三维体素驱动的类器官智能解析与定量分析流程

活体环境控制与连续的纵向动态追踪

为了应对长期扫描中活体样本容易受损或状态改变的现实挑战，BST-Holo 在主机内部集成了一套严密的环境保障系统 。系统配备了UVC紫外灭菌功能，以大幅降低长时间暴露带来的污染风险 。同时，内置的37℃恒温控制与5% CO₂气体支持，在设备内部稳稳复刻了标准的细胞培养微环境 。 这种物理条件的支持，彻底解锁了三维研究中极其关键的能力——对同一活体样本的纵向追踪 。传统的发育曲线绘制往往需要在不同时间点牺牲不同的样本，极易受到个体差异误差的影响 。现在，研究人员可以对同一个类器官进行长达数周的连续、低扰动观测，精准记录其体积变化和形态演化，从而获得完整且具备高说服力的真实生长轨迹 。

面向3D应用的最佳技术平衡与系统组成

在评估三维成像设备时，BST-Holo 并不盲目追求单一指标的极限，而是致力于在各项核心能力间找到最契合实际研究的平衡点 。共聚焦显微镜虽具备极致分辨率但受限于穿透深度，高内涵系统通量惊人但对内部3D解析有限，而Micro-CT和MRI则受到软组织对比度或低分辨率的约束 。BST-Holo 恰好在微米级分辨率与毫米级穿透深度之间、在精细结构获取与活体长效友好性之间实现了有效兼顾 。 在整体硬件架构上，系统提供两套成熟的光源方案：E800型号采用845 nm波段，侧重于高精度结构细节的解析；E1300型号则采用1310 nm波段，专门针对厚重复杂样本的深层探测 。配合高精度电动位移台、双核控制软件以及高性能图像处理工作站，BST-Holo 为用户交付了一套打通硬件采集、数据重建与智能量化的闭环工具体系 。我们希望通过这套系统，提供一种更为全面的观察方式，让三维样本真正告别被降维观察的局限 。

三维成像性能平衡与系统架构全景图

探索三维生命科学的真实数据边界

科学研究的每一次突破，往往都伴随着底层观测工具的革新。在三维培养体系快速发展的今天，科研人员需要的不再是勉强适配的传统设备，而是真正契合3D样本特性的专属解决方案。BST-Holo 系统凭借无损的深层成像、基于体素的智能量化以及严密的环境保障，跨越了以往在深度、通量与活体追踪之间的技术鸿沟。它不仅让宏大的三维结构得以完整呈现，更让原本难以定量的动态演化过程，转化为标准化、可复现的严谨科学证据。我们致力于为类器官发育、疾病模型构建以及药物干预等领域提供真实、连贯的数据支撑，期待与广大科研工作者并肩，共同探索三维生命科学的更多可能性。

类器官3D成像及智能分析系统的主要功能 BST-HOLO E1300

• 主要用途：用于类器官、肿瘤球、器官芯片、三维组织模型、生物打印构建体和组织工程样本的无标记明场与结构OCT成像、功能成像及分析、三维重建、对象分割、单体定量和群体统计。
• 系统组成：系统应包含中心波长为1310 nm的OCT成像主模块、明场同步成像模块、扫描光学与探头组件、高精度电动X-Y平台、微孔板导航与适配组件、器官芯片适配组件、图像采集与高级观察模块、三维重建与AI分析模块、功能成像及分析模块、数据与图像处理工作站、显示器和必要附件。
• 建立无标记三维结构测量能力。获得类器官、肿瘤球、器官芯片和三维构建体的截面、体积、表面、腔体及内部反射结构信息。
• 建立活性相关功能成像能力。在结构成像基础上增加LIV值、内部信号动态变化及其空间分布等结果，用于比较样本内部不同区域、不同时间点、培养状态和处理条件下的活动状态。
• 建立标准化批量实验能力。通过微孔板导航与适配、电动位移、多点多条件拍摄和扫描进程追踪，提高多样本采集、同孔复测和跨批次实验的一致性。
• 建立器官芯片成像能力。通过专用适配器和0～50 mm工作距离，对芯片内培养腔、样本区域和构建体开展定位、重复扫描和三维分析。
• 建立自动化定量与数据共享能力。利用AI分割、表面积和体积等形态学定量、单体分析、群体统计及开放数据格式，形成可复核、可比较、可归档的类器官三维数据。

产品特点 BST-HOLO E1300

• 从三维结构观察扩展到活性相关功能评价：结构OCT能够获得样本的截面、体积、腔体和内部反射结构；功能成像及分析进一步利用时序OCT信号计算LIV值并显示内部信号动态分布。结构数据回答“样本长成什么样”，功能成像数据回答“样本内部哪些区域的信号正在发生变化”。两类数据在同一设备、同一样本坐标下获得，可用于比较培养阶段、处理组和药物作用前后的差异。
• 1310 nm近红外OCT适合较厚三维样本：系统采用中心波长1310 nm的近红外超辐射二极管光源，空气中成像深度≥3 mm，兼顾三维组织样本的深度覆盖与微米级结构分辨。≤15 μm的轴向和横向分辨率适合对类器官整体轮廓、腔体、层状区域、表面变化和内部结构差异进行定量观察。
• 明场与OCT在统一坐标下同步成像：明场和OCT同步成像使研究人员可以先通过直观的明场画面确定孔位与样本位置，再获取同一区域的OCT断层和三维数据。该设计减少在不同设备间转移样本、重新寻找目标和人工匹配图像的工作量，特别适合微孔板和器官芯片中的小样本、多样本实验。
• 高精度运动与多规格导航支持标准化实验：大于等于100 mm × 100 mm的X-Y行程能够覆盖常用微孔板和多区域芯片；≤±2 μm的重复精度和≤±3 μm的绝对定位精度为孔位切换、同孔复测和跨时间重定位提供机械基础。系统直接支持6孔至96孔的5种标准微孔板，配合多点多条件拍摄和扫描进度显示，有利于把复杂实验转化为可重复执行的采集任务。
• 器官芯片适配拓展三维模型研究范围：器官芯片通常具有外形、盖板高度、培养腔位置和观察窗口差异。系统通过0～50 mm工作距离、专用适配器和自定义多点坐标，能够针对芯片建立稳定的承载和成像位置。研究人员可在同一芯片上比较多个腔室、多个区域或多个时间点，并把芯片内样本的结构、体积和动态结果纳入统一分析。
• AI分割、形态学定量与开放数据格式提高结果复核能力：基于体素的AI分割以三维数据为对象，可减少逐层人工勾画的工作量，并进一步分析表面积、体积等不少于10种形态学参数，支持单体结果与群体统计。OBJ和GLB适合三维展示及跨平台查看，NPY适合算法和科学计算。开放数据格式使原始体数据、三维模型和统计结果能够进入后续分析流程，也便于多中心协作和结果复核。

主要技术参数 BST-HOLO E1300

• 无标记成像：无需任何荧光染料、造影剂和基因转染，可对类器官、肿瘤球、器官芯片和三维组织构建体进行重复成像。
• 同步成像：支持明场与光学相干断层扫描同步成像，明场预览与OCT采集使用统一样本坐标。
• 中心波长：光源中心波长为1310 nm。
• 光源类型：采用近红外超辐射二极管光源。
• 光源功率：≥5 mW。
• 信噪比：≥50 dB。
• 扫描速率：≥50,000 A-scan/s。
• 轴向分辨率：≤15 μm。
• 横向分辨率：≤15 μm。
• 成像深度：空气中成像深度≥3 mm。
• 横向成像范围：横向成像范围可在0～10 mm范围内设定，最大成像范围为10 mm × 10 mm。
• 运动行程与定位精度：X、Y方向行程≥100 mm × 100 mm；重复精度≤±2 μm；绝对定位精度≤±3 μm。
• 工作距离：0～50 mm。
• 微孔板导航与适配：内置微孔板导航地图，支持微孔板规格种类≥5，至少包含6孔、12孔、24孔、48孔和96孔标准微孔板，并配置相应的支撑与定位组件。
• 器官芯片适配：配置器官芯片适配器或专用夹具，支持芯片稳定放置、观察区域定位、多点多条件拍摄和同一位置重复成像。
• 大视野三维拼接：具有大视野三维图像拼接功能，可对相邻扫描区域进行三维拼接显示。
• 高级观察：仪器支持图像拼接和多点、多条件拍摄，可按不同孔位、芯片区域、处理组或时间点建立采集任务。
• 进程追踪：支持实时追踪扫描进程，可显示当前孔位、扫描位置、采集状态和任务进度。
• 三维数据格式：可导出三维格式数据种类≥3，至少包含OBJ、GLB和NPY。
• AI分割与形态学定量：采用基于体素的AI分割算法，可自动对检测对象进行分割，并可分析表面积、体积等≥10种形态学参数。
• 功能成像及分析：支持同一位置时序OCT数据采集与分析，可计算LIV值并显示样本内部散射信号动态变化及其空间分布，形成活性相关表型，用于比较不同时间点、培养状态和处理条件下的变化。
• 统计功能：具有单体分析与群体统计对比功能，可输出单个样本结果、组内分布和组间比较结果。
• 数据与图像处理工作站：CPU核心数≥10，线程数≥20，基础频率≥3.70 GHz；内存≥32 GB；显存≥8 GB；固态硬盘容量≥1 TB；机械硬盘容量≥2 TB；配置≥27英寸液晶显示器。

应用场景 BST-HOLO E1300

• 类器官内部活动与功能状态研究：类器官研究不仅关注整体生长、腔体形成、壁厚和形态变化，也关注样本内部不同区域在培养、损伤和处理过程中的活动差异。系统可通过结构OCT获得三维体数据，通过功能成像及分析显示内部散射信号动态变化与LIV空间分布，并按相同样本编号、位置和时间点进行结构—功能联合比较。活性相关结果应与独立生物学检测配对验证后再作具体解释。
• 肿瘤类器官、肿瘤球与药物反应评价：肿瘤类器官和肿瘤球常表现出不规则外形、内部致密区、坏死样核心和明显的个体差异。系统可重复测量同一样本的体积、表面积和内部结构，并通过LIV值及其空间分布观察药物处理后活动区域的变化。单体分析适合追踪个体反应，群体统计适合比较剂量组、时间组和不同来源样本。时序OCT功能成像研究已经在乳腺癌和结肠癌细胞球中显示不同药物、剂量和处理时间对应的结构与动态信号变化。
• 肝、肾、胰腺及消化道类器官：肝、肾、胰腺和消化道类器官在生长过程中会出现腔体、分支、出芽、局部膨大和结构不均一。OCT截面和三维体数据可用于观察整体轮廓、腔体、厚度和内部反射分布；微孔板导航与适配、AI分割和形态学定量适合比较不同培养基、基质条件、接种密度和处理组的形态差异。功能成像及分析可在结构数据基础上增加内部信号动态变化的观察维度。
• 肺泡类器官与纤维化模型：肺泡类器官具有囊腔、上皮和间质相关结构，适合同时开展结构OCT与功能成像观察。LIV成像研究已显示肺泡样囊性结构周围与网状区域具有不同的活动信号，并可显示纤维化模型中的区域变化。系统可用于比较正常模型与处理模型的腔体形态、体积、壁区结构和LIV分布。
• 脑和视网膜类器官：脑和视网膜类器官研究关注整体发育、腔样结构、层状区域、玫瑰花结样结构和长期形态变化。系统可提供多平面断层、三维体积、厚度和空间分布信息，并支持同一样本跨时间复测。对于需要确定细胞类型或分子表达的研究，可按统一样本编号与荧光成像、免疫染色或组织学结果联合分析。
• 器官芯片研究：器官芯片实验需要在限定的培养腔和观察窗口内，对多个位置进行稳定、重复的成像。器官芯片适配器、高精度X-Y平台和0～50 mm工作距离可用于建立芯片坐标、固定观察区域并执行多点采集。系统能够比较不同通道、不同处理条件及不同时间点下样本的结构和动态变化，适用于芯片培养质量评价、刺激响应实验和药物作用研究。
• 组织工程、生物材料和3D生物打印构建体：对于水凝胶支架、生物打印组织和复合构建体，OCT可用于观察整体尺寸、内部孔隙、层间结构、厚度和形变。大视野三维拼接可覆盖超过单视野的构建体，OBJ、GLB和NPY数据可用于三维展示、结构复核及后续算法分析。该能力可服务材料制备一致性、结构稳定性和细胞培养过程研究。
• 平台化纵向研究与共享使用：系统支持多规格微孔板、器官芯片和多点多条件拍摄，可服务发育生物学、肿瘤学、药理毒理、再生医学、组织工程和生物材料等方向。通过统一样本编号、孔位坐标、采集条件、三维结果和功能成像指标，可逐步建立标准化的类器官影像与分析方法。

北京佰司特科技有限责任公司 (https://www.best-sciences.com/)

灌流式类器官培养及代谢分析仪—IMOLA；类器官串联芯片系统—HUMIMIC；类器官OCT三维成像及智能分析系统—BST-Holo；便携式活细胞类器官运输箱—Cellbox；光片显微镜—LSM-200；

蛋白稳定性分析仪—PSA-16；分子稳定性分析仪（磁镊力谱测量仪）—HiMT；单分子质量光度计—TwoMP；超高速视频级原子力显微镜—HS-AFM；

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