基于立体成像的颞骨解剖结构原位非接触式3D显微测量系统

《Scientific Reports》：An in situ non-contact 3D microscopic measurement system for temporal bone anatomy based on stereo imaging

　　

摘要

对颞骨微观结构进行精确的定量评估对于耳科研究及手术规划至关重要。然而，现有的测量方法，包括手工工具、离体显微镜检测以及高分辨率计算机断层扫描，都存在需要接触样本、测量方式间接、空间分辨率不足，或在显微观察下无法提供有效定量反馈等局限。为解决这些问题，本研究基于立体成像技术，开发了一种用于颞骨解剖结构的原位非接触式三维显微测量系统。该系统集成了显微立体校准、基于深度学习的视差估计、三维重建功能以及交互式测量流程。研究人员使用高精度扫描的乐高模型来评估重建精度，而通过带有已知几何尺寸的定制3D打印模块来验证测量精度。此外，还通过对两具新鲜冷冻尸体头部中的四块颞骨的典型解剖结构进行测量，进一步证明了该系统的可行性。测试结果显示，三维重建的均方根误差在0.05–0.13毫米之间；对于几何尺寸的测量，平均误差低于1.7%，各项指标的最大误差也低于4.0%。该系统能够在显微条件下实现各种解剖参数的原位非接触式测量。这些结果表明，所提出的系统能够为颞骨微观结构提供准确可靠的定量三维测量数据。作为一种技术原型，它为解剖学研究提供了实用工具，也为未来在耳显微手术中实现术中非接触式原位定量评估奠定了基础。