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意义：准确且可重复的光极放置对于在个体和群体水平的神经影像研究中获取高质量 fNIRS 数据至关重要。传统的光极/探头蒙太奇设计工具通常使用质量-弹簧模型，将在二维笛卡尔空间中定义的探头布局转换到三维头表面上。这种机械变换，加之二维探头定义与三维目标空间之间的间接映射，可能会在不同头表面和受试者之间引入放置差异。 目的：我们介绍 NeuroCaptain v2，这是一款基于 Blender 的开源插件，旨在为 fNIRS 头帽和探头创建提供交互式、解剖引导的光极设计、配准以及皮层敏感性可视化功能。 方法：NeuroCaptain v2 使研究人员能够直接在三维头表面网格上添加、移动和编辑 fNIRS 光源与探测器，从而定义锚定的光极位置，并设置相邻光极之间弹簧的刚度。随后，它利用 Blender 内置的物理仿真引擎对初始探头布局进行松弛，以满足机械约束。借助内置的基于网格的蒙特卡罗方法（MMC）和扩散求解器 Redbird，NeuroCaptain v2 可计算并渲染三维敏感性图，以指导光极的迭代调整。最终得到的三维光极布局以在 10-20 标志点网格上定义的重心坐标形式存储，从而实现探头在不同头模型之间的一致转移。 结果：我们展示了在多种头部几何模型上的交互式三维蒙太奇设计、跨头部图谱的探头配准以及皮层敏感性可视化。在七个神经发育头部图谱之间配准同一探头时，所提出的解剖坐标方法得到的每个光极平均标准差为 2.29 mm；与传统二维到三维配准得到的 8.68 mm 相比，受试者间放置变异性大约降低了 74%。 结论：NeuroCaptain v2 为 fNIRS 探头蒙太奇设计提供了一套可重复、完全开源的工作流程，可直接在三维解剖环境中促进解剖引导的探头开发与跨受试者配准。
意义：准确且可重复的光极放置对于在个体及群体水平神经影像研究中获取高质量 fNIRS 数据至关重要。传统的光极/探头蒙太奇设计工具通常采用质量-弹簧模型，将在二维笛卡尔空间中定义的探头布局映射到三维头表面。这种机械变换方式，加之二维探头定义与三维目标空间之间的间接映射，可能会在不同头表面和受试者之间引入放置差异。
目的：我们提出 NeuroCaptain v2，这是一款基于 Blender 的开源插件，旨在支持用于 fNIRS 头帽和探头创建的交互式、解剖引导的光极设计、配准及皮层敏感度可视化。
方法：NeuroCaptain v2 使研究人员能够直接在三维头表面网格上添加、移动和编辑 fNIRS 光源与探测器，从而定义锚定的光极位置，并设置相邻光极之间弹簧的刚度。随后，它利用 Blender 内置的物理仿真引擎对初始探头布局进行松弛，以满足机械约束。借助内置的基于网格的蒙特卡罗（MMC）和扩散求解器 Redbird，NeuroCaptain v2 可计算并渲染三维敏感度图，以指导光极的迭代调整。最终得到的三维光极布局以在 10-20 标志点网格中定义的重心坐标形式存储，从而实现不同头模型之间一致的探头迁移。
结果：我们展示了跨多种头部几何结构的交互式三维蒙太奇设计、跨头部图谱的探头配准以及皮层敏感度可视化。在七个神经发育头部图谱之间对探头进行配准时，所提出的解剖坐标方法实现了每个光极平均标准差为 2.29 mm；相比传统二维到三维配准所得到的 8.68 mm，该方法将跨受试者放置变异性大约降低了 74%。
结论：NeuroCaptain v2 为 fNIRS 探头蒙太奇设计提供了一套可重复、完全开源的工作流程，能够在三维解剖环境中直接促进解剖引导的探头开发和跨受试者配准。
📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.06.02.729322v1?rss=1
🏷️ fNIRS 三维探头设计 光极配准 神经影像 蒙特卡罗模拟 Blender插件