基于三维多色摄影测量的高精度动物立体定位

立体定位脑手术是一项基础性神经外科技术，用于向特定脑区递送化学、药理学或遗传材料，或精确植入电极和刺激器。准确定位有赖于可靠识别颅骨标志，尤其是前囟（bregma）和人字点（lambda）。在此，我们提出了一种基于摄影测量的自动化小动物立体定位平台，该平台使用单个可自由手持的相机（如普通智能手机）生成高分辨率、多彩色三维颅骨重建图。由于摄影测量不需要固定的顶部硬件，手术区域可始终完全用于放置器械、显微镜及其他设备。与单色方法相比，所得彩色重建图显著提高了前囟和人字点的识别效果；更高的空间分辨率也直接转化为更高的定位精度和更快的手术速度。该系统的运行方式是由操作者手持相机围绕暴露的颅骨移动。平台能够自动生成精细的三维网格模型，并在无需人工测量的情况下计算立体定位坐标。综合而言，这些特性构成了一个实用、易于使用且精准的自动化小动物神经外科平台。我们此前曾描述过一种与Steward平台结合使用的结构光照明方法；然而，该系统需要固定的投影仪和相机阵列，占用了关键的手术操作空间，并生成了使标志识别复杂化的单色网格模型。本文所述的基于摄影测量的方法克服了这两项局限，同时仍与作为立体定位基座的Steward平台完全兼容。

立体定位脑外科手术是一项基础性神经外科技术，可用于向特定脑区递送化学、药理学或遗传物质，也可用于精准植入电极和刺激器。准确定位取决于对颅骨标志点的可靠识别，尤其是前囟点和人字点。本文介绍一种基于摄影测量的自动化小动物立体定位平台，该平台使用单台可自由手持的相机（如普通智能手机）生成高分辨率、多色三维颅骨重建图像。由于摄影测量无需固定的头顶硬件，手术区域可完全开放，便于使用手术器械、显微镜及其他设备。与单色方法相比，生成的彩色重建图像显著提升了前囟点和人字点的辨识度；更高的空间分辨率也直接提高了定位精度并加快了手术速度。该系统的操作方式是由用户手持相机围绕暴露的颅骨拍摄。平台随后自动生成精细的三维网格，并计算立体定位坐标，无需人工测量。综合而言，这些特性使该平台成为一种实用、易于使用且精准的自动化小动物神经外科解决方案。我们此前曾介绍一种与 Steward 平台结合使用的结构光照明方法；然而，该系统需要固定的投影仪和相机阵列，占用了关键手术空间，且生成的单色网格使标志点辨识更加困难。本文介绍的摄影测量方法克服了这两项局限，同时仍可与作为立体定位基座的 Steward 平台完全兼容。

部分作者在科罗拉多大学和 PopNeuron LLC 兼任职务。

感谢您……

感谢您有意帮助宣传 bioRxiv。

注意：索取您的电子邮件地址仅用于确认您是本文的发送者。

关键词：动物立体定位 · 三维摄影测量 · 颅骨标志识别 · 神经外科导航

原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.07.27.741054v1?rss=1