中國貴州省中三疊世胡氏貴州龍（爬行綱：鰭龍超目）頭骨μCT掃描數據集

殷亞磊，周敏，魯昊

1.北京大學，地球與空間科學學院，北京 100871

2.北京大學，考古文博學院，北京 100871

數據庫（集）基本信息簡介

數據庫（集）名稱 中國貴州省中三疊世胡氏貴州龍（爬行綱：鰭龍超目）頭骨μCT掃描數據集數據作者 殷亞磊、周敏、魯昊數據通信作者 魯昊（luchengze@pku.edu.cn）樣品地質年代 中三疊世拉丁期法郎組竹桿坡段，240.8±1.8百萬年前。地理區域 化石產自貴州省興義市掃描精度 7.1 μm數據量 75.6 GB數據格式 *.tiff, *.xteckt, *.stl, *.pdf, *.avi數據服務系統網址 http://www.dx.doi.org/10.11922/sciencedb.j00001.00271基金項目 國家自然科學基金（41920104001、41572008、40920124002、41372016）數據庫（集）組成數據集由7部分數據組成：（1）Keichousaurus1.zip為頭骨第一段CT掃描投影圖（.tiff）和一個掃描參數文本文件（.xteckt），數據量21 GB；（2）Keichousaurus2.zip為頭骨第二段CT掃描投影圖（.tiff）和一個掃描參數文本文件（.xteckt），數據量21.5 GB；

數據庫（集）組成（3）Keichousaurus3.zip為頭骨第三段CT掃描投影圖（.tiff）和一個掃描參數文本文件（.xteckt），數據量21.8 GB；（4）Keichousaurus4.zip為完整頭骨圖像堆棧（.tiff），數據量11 GB；（5）Keichousaurus5.zip為頭骨動畫視頻（.avi），數據量12.9 MB；（6）Keichousaurus6.zip為三維模型（.stl），數據量222.4 MB；（7）Keichousaurus7.zip為頭骨的3D pdf，數據量171.6 MB。

引 言

鰭龍類是中生代海生爬行動物中物種多樣性最為豐富的類群之一，由楯齒龍類和始鰭龍類組成。胡氏貴州龍是一種產自貴州省興義市及其鄰區的中三疊世拉丁期法郎組竹竿坡段的小型鰭龍類[1]，平均吻臀距在15 cm左右[2]。該物種的發現為始鰭龍類在亞洲的首次報道[3]，也標志著我國三疊紀海生爬行動物研究的開始[4]。胡氏貴州龍處于鰭龍超目較基干位置，對于理解該類群的早期演化及古地理遷移極其重要。60多年來，大量標本的發現為胡氏貴州龍個體發育中的異速發育現象[5]，胎生的生殖方式[6-7]，性雙形現象[6-9]等研究提供了充足的化石證據。

盡管數量豐富的胡氏貴州龍化石被發現，但其中大部分的頭骨卻未被良好的修復[9]。目前的研究良好揭示了胡氏貴州龍頭骨外部的形態學信息[2-3,5]。然而，由于受到圍巖和膜質骨骼的隱埋，其頭骨的內部形態學研究依然有待進一步深入[2]。由于形態學信息的不足，胡氏貴州龍在鰭龍超目中的系統分類位置也存有一定爭議。傳統及最新觀點認為胡氏貴州龍屬于腫肋龍科[10]，但一些研究顯示其屬于幻龍次亞目[2]。

近幾十年來，顯微CT掃描技術由于其高效性且對化石無損，以及能夠展現出傳統體視鏡下觀察不到的化石內部的形態學信息，被越來越多地應用于古生物化石研究當中[11]。本文提供了一件產自貴州省興義市中三疊世拉丁期法郎組竹竿坡段，完整且近三維立體保存的胡氏貴州龍頭骨化石顯微CT數據集。本數據集包括胡氏貴州龍CT原始圖片數據，拼合的完整頭骨圖像堆棧，3D pdf，視頻和可用于3D打印的stl 格式文件。所有數據均上傳到Science Data Bank（http://www.dx.doi.org/10.1192 2/sciencedb.j00001.00271），供科研人員和公眾下載，可用于胡氏貴州龍形態學和系統學的進一步研究。此外，視頻，3D pdf和3D打印后的模型可用于華南三疊紀海生爬行動物的科研、教學、科普和文創。

1 數據采集和處理方法

1.1 化石樣品機械修理

標本頭骨首先通過機械修理與其他骨骼分離開來，以方便進行CT掃描。之后，在實體顯微鏡下對頭骨周圍的圍巖進行剝離，以提高掃描效果。最后，在化石表面涂抹一層B72（甲基丙烯酸乙酯共聚物），以加固化石和防止化石被腐蝕。該步驟在北京大學地質博物館完成。

1.2 μCT掃描與數據預處理

胡氏貴州龍歸入標本的掃描工作在中國地質科學院地質研究所古生物重點實驗室，使用高精度X射線掃描儀（Nikon XT H 225 ST）完成。掃描過程中，X光以垂直于樣品的最長軸方向照射樣品。為了提高掃描的空間分辨率，本研究采用分段掃描的方式進行（圖1）。一段掃描完成后，將標本沿其長軸進行上下移動。移動過程中，確保相鄰兩段掃描存在一定重疊區域，并確保是在相同掃描參數下進行掃描，以便后續圖像拼接。本次頭骨的掃描被分成3段進行。掃描參數設置如下：電壓為180 kV，電流為89 μA，空間分辨率為7.1 μm，曝光時間為1秒。掃描結束后，將CT機產生的投影圖用其自帶的三維重構軟件（CT-pro 3D）進行相位恢復和重構后，將生成的3個體積文件分別導入VG Studio Max 3.0，導出Tiff格式的圖像堆棧。然后將3個圖像堆棧導入Figi軟件進行拼合，得到一個完整的胡氏貴州龍頭骨的圖像堆棧。此完整的胡氏貴州龍頭骨圖像堆棧用于下一步三維建模。

圖1 胡氏貴州龍歸入標本GMPKU-P-3406照片以及μCT掃描方案

1.3 μCT數據的三維重建

本研究使用VG Studio Max 3.0對胡氏貴州龍的頭骨進行三維重建。三維重建于中國地質科學院地質研究所完成。此外，還可用Mimics，Drishiti和Avizo等軟件完成三維重建。重建過程如下：第一步，數據導入。將4755張tiff格式圖像沿頭骨的長軸方向導入軟件VG Studio Max 3.0進行疊覆。并將工程文件保存為vgl格式。第二步，三維重建。針對頭骨、下頜、外翼骨和舌骨分別建立感興趣區。在本文中采用手動的方式進行三維建模。手動重建后，使用平滑和修正的功能對感興趣區進行處理以使其形態以更加自然的方式呈現。第三步，視頻制作。在三維窗口中，將標本移動至屏幕中央。通過軟件自帶默認曲線：圓（C）選項功能，將頭骨保存為沿長軸方向旋轉的視頻文件，格式為avi。第四步，stl文件存儲。將每一個重建的感興趣區進行表面測定，然后導出stl文件。上述步驟完成后，將導出的stl格式的文件，依次導入Adobe 3D Reviewer，調整顏色后，保存為3D pdf。

2 數據樣本描述

本次研究標本是胡氏貴州龍的歸入標本，收藏于北京大學地質博物館，編號為GMPKU-P-3406。CT掃描儀針對該標本的頭骨部分。其頭骨長約30毫米，最大寬約11毫米。胡氏貴州龍系統分類位置如下：

雙孔亞綱 Diapsida Osborn, 1903

鰭龍超目 Sauropterygia Owen, 1860

始鰭龍目 Eosauropterygia Rieppel, 1994

胡氏貴州龍KeichousaurushuiYoung, 1958

對胡氏貴州龍頭骨的CT掃描與三維重建，不僅可以清楚地展示實體顯微鏡下難以觀察到的特征，而且可以更清楚地展示已觀察到的特征。如頂孔，外翼骨出現，舌骨呈棒狀，方骨窩（quadrate fossa）出現，前部邊緣齒不僅呈匍匐狀而且上頜齒向腹側彎曲、下頜齒向背側彎曲（圖2）。

圖2 胡氏貴州龍歸入標本GMPKU-P-3406頭骨三維重建圖

3 數據質量控制和評估

本樣品掃描精度為7.1 μm。掃描結果對頭骨上的孔、跟周圍骨骼分離的骨塊和牙齒有較好的展現，但對其他骨骼展現較差。造成此種情況的原因是標本本身保存的狀況。其一，該頭骨化石內部存在部分黃鐵礦化的現象。其二，該標本為海生爬行動物的化石標本，其骨骼（主要由磷酸鈣組成）和圍巖（主要由碳酸鈣組成）的密度差較小。這兩種情況導致CT掃描圖片中骨骼和圍巖的區分度較低。盡管如此，上述客觀情況并不影響整個頭骨的形態學重建與觀察。

4 數據價值

本數據集提供了中國貴州省中三疊世胡氏貴州龍（爬行綱：鰭龍超目）頭骨 μCT掃描數據。其中，CT原始圖片數據和拼合的完整頭骨圖像堆?？勺鳛轹掿堫愋螒B學和系統學進一步研究的基礎。3D pdf可以360°人機交互式呈現胡氏貴州龍的頭骨形態，有助于科研人員理解該物種的頭骨信息。視頻經下載后，可讓普通大眾和學生來了解和認識中國最早發現的三疊紀海生爬行動物胡氏貴州龍。使用stl文件進行3D打印的胡氏貴州龍模型不僅可用于科研、教學和科普，還可作為文創產品來豐富我們的物質生活。

致 謝

感謝北京大學化石修理技師胡田芬對標本的修復。感謝中國地質科學院地質研究所王壽銘博士和中國地質大學（北京）方勤方老師在CT掃描方面所提供的幫助。