一种用于小鼠中枢神经系统影像采集的躯体固定夹具的制作方法

1.本发明涉及一种小鼠身体固定夹具，特别涉及一种用于小鼠中枢神经系统影像采集的躯体固定夹具。


背景技术：

2.由于小鼠与人类基因具有同源性，相似比例比较接近，同时小鼠具有繁殖快、性格温顺，近几百年来一直被作为医学研究的首选动物对象。在对小鼠进行活体影像检查时，需要小鼠在麻醉状态下保持绝对制动来完成。静息态功能磁共振成像（resting-state fmri, rsfmri）常被用于研究生理可及的相关方面研究，在观察小鼠的功能神经网络、神经递质及神经耦合基础等方面研究提供了契机。为了确保小鼠姿势在图像采集过程中为静止状态，以防止产生运动相关伪影，迄今为止绝大多数做法是，在小鼠处于麻醉状态下进行小鼠rsfmri研究的。虽然在麻醉状态下可进行rsfmri网络系统的功能和动态结构观察，然而麻醉剂可以改变血流动力学和神经血管的耦合，或者产生不必要的基因或药理学上的相互作用，这会混淆rsfmri信号的机制解释，如图11所示。研究发现，通过比较清醒网络特征与麻醉状态网络特征，证实清醒状态下小鼠rsfmri网络拓扑配置最大化神经群落之间的集成和独特的共激活模式中，包括了唤醒相关核的主导参与，视觉、听觉和默认模式网络(default-mode network, dmn)区域之间的反协调，以及向独特网络吸引状态的特殊时间过渡，见图12-13。这些结果表明，清醒小鼠的rsfmri活动是由基础前脑唤醒系统的状态特异性参与关键形成的，并表现出一种固定的时空结构，重构了高等哺乳动物物种意识网络状态的基本原则。因此，研究小鼠清醒状态下的rsfmri已成为国内外研究的热点。这就需要设计一种固定小鼠姿势的装置，以保证在进行小鼠活体影像检查过程中，小鼠既处于清醒状态又能保持固定的姿势。
3.由于mri检查具有成像时间长、噪声大、绝对制动要求高，以及金属材料绝对禁忌等方面的要求和制约，小鼠又不具有人类的主观意识控制力，常无法配合长时间绝对的静止，导致图像伪影较大，影响mri结果的判读。因此，国内外不同研究机构想用各种手段来实现小鼠行micro-mri检查时的头颈绝对固定。
4.现存问题：（1）目前对于小鼠绝对固定的效果却很难实现统一标准，同时对于不同体型的小鼠，固定装置关于大小方面的调制尚存不足。不合体的模型可导致小鼠气道压迫窒息而死或小鼠脊柱折断，无法再进进行后面的实验研究；（2）由于小鼠行micro-mri检查时，时间较久，提高固定模型的舒适度也很关键，如采用小鼠四肢伸展位、设计符合小鼠生理解剖位置的模具、提高卡扣、关节固定位置等处材料的柔软度等。因此，如何实现个体化定制小鼠固定模型显得尤为重要。
5.现有小鼠固定装置如图14-17，9.4t小动物磁共振成像（mri）系统如图17所示。
6.综上所述，目前在进行小鼠中枢神经系统影像采集的过程中，没有针对性的姿势固定装置，为了保证小鼠的姿势为固定而将小鼠麻醉，但这会影响研究效果，或者只是使用简易的固定夹具对小鼠进行固定，例如，板子配合绳子固定，但固定效果很差。


技术实现要素：

7.本发明的目的是为了解决现有的小鼠身体固定夹具研究不足的问题，而提出一种用于小鼠中枢神经系统影像采集的躯体固定夹具。
8.一种用于小鼠中枢神经系统影像采集的躯体固定夹具，所述的固定夹具包括核磁床板、电磁加热块、保温箱、保温管、身体固定架、通气管；核磁床板为左右对称结构，核磁床板的内侧面设置核磁板凹槽，核磁板凹槽的长度与所述核磁床板的长度相适应，核磁板凹槽分为第一凹槽和第二凹槽两段；核磁床板的主体内部设置保温仓，保温仓的末端与核磁床板的尾端端面连通；电磁加热块的内表面设置第三凹槽，第三凹槽的末端与电磁加热块的侧壁连通；电磁加热块的头端横截面的宽度大于连接端横截面的宽度，电磁加热块内部设有电磁线圈；保温箱为箱体结构，内部盛装有导热液体；保温管为中空管结构；身体固定架为中空筒形结构；身体固定架的两端为开口结构，身体固定架的一端渐缩；通气管为中空管体；核磁床板位于整套机构的底部，保温管镶嵌安装在核磁床板内的保温仓内；身体固定架滑动安装在第一凹槽内，身体固定架的前端插接有通气管；核磁床板的上方从头部到尾部排布有电磁加热块和保温箱，保温箱盖装在身体固定架的上方；其中，所述的身体固定架还包括舱体口、2个滑槽块、前孔、下孔、4个腿孔、2个半轴销；身体固定架为中空的左右对称结构，身体固定架的主体部分为薄壁壳体结构；舱体口开设于身体固定架的后端；身体固定架的前端，沿身体固定架底部的对称线上由前至后依次设置前孔和下孔；前孔、下孔为通孔；身体固定架的前端，于身体固定架两侧各设置一个半轴销；身体固定架后段底部设有一对左右对称的2个滑槽块，滑槽块滑插在核磁床板上的身体架滑槽内；身体固定架的后端，于身体固定架两侧的中下部各设置2个腿孔，且腿孔位于滑槽块下方。
9.优选地，所述的核磁床板还包括咬合器、2个头部定位孔、2个身体架滑槽、加热槽孔；核磁板凹槽沿着核磁床板长度方向设置在其中部，于核磁板凹槽的第一凹槽上且至第二凹槽的方向，依次设有咬合器、2个头部定位孔和2个身体架滑槽；咬合器两端插装在的第一凹槽的两内侧壁，2个头部定位孔对应设置在第一凹槽的两侧壁上，2个身体架滑槽对应设置在第一凹槽的两侧壁上；保温仓的末端与核磁床板的侧壁连通处为加热槽孔；且加热槽孔空间上位于核磁板凹槽的下方；其中，咬合器还包括，咬合孔位于咬合器主体的中部，并且为方形通孔。
10.优选地，所述的通气管为中空的管状结构，所述的通气管的一侧侧壁为平直结构，
所述的通气管上与平直结构相对的一侧侧壁上，沿管体长度方向上设置两道向管内方向内陷的凹槽通道；通气管的一端端口处，且在平直部与凹槽之间的弧形侧壁上，设有通气卡槽口，通气卡槽口与咬合器卡接配合。本发明的有益效果为：本发明是用于对小鼠进行中枢神经系统影像采集的辅助固定夹具，整个装置的结构完全符合小鼠的身体构造，且装置包含的各部件之间是完美配合的，例如：1. 将实验用小鼠从身体固定架的后部放入舱体口内，使小鼠的口鼻部位从前孔探出，通过下孔调节小鼠身体体位，将小鼠四支腿分别由4个腿孔伸出，顺小鼠腿部关节弯曲后使用胶布将腿固定在身体固定架的外表面，使小鼠的四支腿没有着力点，避免小鼠挣扎；2. 滑槽块是对准核磁床板上的身体架滑槽的，先将小鼠装入身体固定架后再讲身体固定架装入核磁床板内，并与核磁床板上的身体架滑槽装配起来，拆卸过程相反，所以具有方便安装和拆卸的优点。
11.3. 咬合器用于小鼠咬合使用，咬合孔用于套装固定小鼠的门牙，进而实现对小鼠头部的固定。另外，通气卡槽口可卡接在咬合器上，内部装置装配后不易移位。所以本装置的整体结构更加紧凑，也体现了结构布局的合理性和强稳定性。
12.4. 核磁床板与第二凹槽配合组装时，保温仓位于第二凹槽的下方，电磁加热块内部设有加热使用的电磁线圈。在实验过程中启动电磁加热块能实现从上下两个方向对身体固定架内的小鼠实施加热保温，令实验小鼠处于较为舒适的温度，从而保证小鼠的身体和姿势不会乱动，进而提高小鼠脑部磁共振成像的采集质量。
附图说明
13.图1为本发明涉及的小鼠中枢神经系统影像研究的辅助固定夹具整体安装图；图2为本发明涉及的小鼠中枢神经系统影像研究的辅助固定夹具爆炸图；图3为本发明涉及的核磁床板结构示意图；图4为本发明涉及的核磁床板侧后视图；图5为本发明涉及的核磁床板侧局部视图；图6为本发明涉及的身体固定架侧后视图；图7为本发明涉及的身体固定架前下侧视图；图8为本发明涉及的身体固定架仰视图；图9为本发明涉及的身体固定架及辅助部件安装剖视图；图10为本发明涉及的通气管结构示意图；图11为本发明涉及的清醒和麻醉小鼠大脑中的rsfmri网络图；图12为本发明涉及的在麻醉和清醒条件下，小鼠视觉刺激后的功能激活图和不同bold时间成像的图示；图13为本发明涉及的麻醉下视觉刺激时脊髓后区和丘下复合体的激活的图示；图14为本发明涉及的现有小鼠固定装置i的图示；图15为本发明涉及的现有小鼠固定装置ii的图示；
图16为本发明涉及的现有小鼠固定装置iii的图示；图17为本发明涉及的9.4t小动物磁共振成像（mri）系统。
具体实施方式
14.具体实施方式一：本实施方式的一种用于小鼠中枢神经系统影像采集的躯体固定夹具，如图1和2所示，所述的固定夹具包括核磁床板1、电磁加热块2、保温箱3、保温管4、身体固定架5、通气管8；核磁床板1为左右对称结构，核磁床板1的内侧面设置核磁板凹槽1a，核磁板凹槽1a的长度与所述核磁床板1的长度相适应，核磁板凹槽1a按照两侧壁之间的宽度的不同分为第一凹槽9和第二凹槽10两段；核磁床板1的主体内部设置保温仓，核磁床板1与第二凹槽10配合组装时，保温仓位于第二凹槽10的下方，保温仓的末端与核磁床板1的尾端端面连通；电磁加热块2的内表面设置第三凹槽11，第三凹槽11的末端与电磁加热块2的侧壁连通；电磁加热块2的头端横截面的宽度大于连接端横截面的宽度，电磁加热块2内部设有加热使用的电磁线圈；保温箱3为箱体结构，内部盛装有导热液体；保温管4为中空管结构，可供导热液体流过；身体固定架5为中空筒形结构；身体固定架5的两端为开口结构，身体固定架5的一端渐缩；通气管8为中空管体；核磁床板1位于整套机构的底部，保温管4镶嵌安装在核磁床板1内的保温仓内；身体固定架5滑动安装在第一凹槽9内，身体固定架5的前端插接有通气管8；核磁床板1的上方从头部到尾部排布有电磁加热块2和保温箱3，保温箱3盖装在身体固定架5的上方；其中，如图6-9所示，所述的身体固定架5还包括舱体口5a、2个滑槽块5b、前孔5c、下孔5d、4个腿孔5e、2个半轴销5f；身体固定架5为中空的左右对称结构，身体固定架5的主体部分为薄壁壳体结构；舱体口5a开设于身体固定架5的后端；身体固定架5的前端，沿身体固定架5底部的对称线上由前至后依次设置前孔5c和下孔5d；前孔5c、下孔5d为通孔；身体固定架5的前端，于身体固定架5两侧各设置一个半轴销5f；身体固定架5后段底部设有一对左右对称的2个滑槽块5b，滑槽块5b滑插在核磁床板1上的身体架滑槽1d内，以与核磁床板1形成整体；身体固定架5的后端，于身体固定架5两侧的中下部各设置2个腿孔5e，且腿孔5e位于滑槽块5b下方；在实验过程中启动电磁加热块2能实现从上下两个方向对身体固定架5内的小鼠实施加热保温，令实验小鼠处于较为舒适的温度，进而提高小鼠脑部磁共振成像的采集质量。
15.具体实施方式二：与具体实施方式一不同的是，本实施方式的一种用于小鼠中枢神经系统影像采集
的躯体固定夹具，如图3、图4和图5所示的核磁床板的结构示意图，所述的核磁床板1还包括咬合器1b、2个头部定位孔1c、2个身体架滑槽1d、加热槽孔1e；核磁板凹槽1a沿着核磁床板1长度方向设置在其中部，于核磁板凹槽1a的第一凹槽9上且至第二凹槽10的方向，依次设有咬合器1b、2个头部定位孔1c和2个身体架滑槽1d；咬合器1b两端插装在的第一凹槽9的两内侧壁，2个头部定位孔1c对应设置在第一凹槽9的两侧壁上，2个身体架滑槽1d对应设置在第一凹槽9的两侧壁上；保温仓的末端与核磁床板1的侧壁连通处为加热槽孔1e；且加热槽孔1e空间上位于核磁板凹槽1a的下方；其中，咬合器1b还包括1b1，咬合孔1b1位于咬合器1b主体的中部，并且为方形通孔，咬合器1b用于小鼠咬合使用，咬合孔1b1用于套装固定小鼠的门牙，进而实现对小鼠头部的固定。
16.具体实施方式三：与具体实施方式二不同的是，本实施方式的一种用于小鼠中枢神经系统影像采集的躯体固定夹具，如图10所示，所述的通气管8为中空的管状结构，所述的通气管8的一侧侧壁为平直结构，所述的通气管8上与平直结构相对的一侧侧壁上，沿管体长度方向上设置两道向管内方向内陷的凹槽通道8b；通气管8的一端端口处，且在平直部与凹槽之间的弧形侧壁上，设有通气卡槽口8a，通气卡槽口8a可卡接在咬合器1b上。
17.工作原理：在使用时，首先要将实验用小鼠从身体固定架5的后部放入舱体口5a内，使小鼠的口鼻部位从前孔5c探出，通过下孔5d调节小鼠身体体位，将小鼠四支腿分别由4个腿孔5e伸出，顺小鼠腿部关节弯曲后使用胶布将腿固定在身体固定架5的外表面，使小鼠的四支腿没有着力点，避免小鼠挣扎。
18.此时已经实现对小鼠身体的固定和加紧，然后要对小鼠的身体状态进行观察，检查小鼠是否存在明显的不适，若能明显发现小鼠处于不适状态，则要对相应的不适部位的夹紧固定程度进行调整，若经过调整后依然没能解决，则大概率是由于小鼠的精神状态较为紧张所致，可以更换另外一只小鼠采用相同方式进行夹紧固定。
19.将装载有小鼠的身体固定架5放置在核磁床板1上表面的中部；将身体固定架5两侧的滑槽块5b对准核磁床板1上的身体架滑槽1d，并使滑槽块5b滑插进入身体架滑槽1d内，实现核磁床板1对身体固定架5在上下、左右方向的固定；然后将身体固定架5上左右两个半轴销5f与核磁床板1上的左右两个头部定位孔1c分别对准并进行卡接固定，完成对身体固定架5前后方向的固定，从而实现将身体固定架5完全固定在核磁床板1上；小鼠的口鼻部位是从前孔5c探出的，令小鼠的门牙咬在咬合器1b的咬合孔1b1内，以便对小鼠完全固定；将通气管8固定在前孔5c的前部位置，通气管8对准小鼠的口鼻部位，通气管8可与氧气管和麻醉气体管相连，以便在实验过程中对小鼠供氧和麻醉；当对实验小鼠完成固定夹紧和保温措施后，并在通气管8上连接氧气管和麻醉气体管路，将处于固定状态的小鼠放入磁共振设备中，先在通气管8内通入氧气，通过磁共振成像采集小鼠的脑部图形数据，然后在通气管8内通入氧气和适当比例的麻醉气体，令小鼠处于麻醉状态，再通过磁共振成像采集小鼠的脑部图形数据，从而获得该只小鼠的脑部活
动状态；实验结束后可将小鼠取出，并重复上述过程对另外一只小鼠的脑部图形数据进行采集。
20.本发明的实施例公布的是较佳的实施例，但并不局限于此，本领域的普通技术人员，极易根据上述实施例，领会本发明的精神，并做出不同的引申和变化，但只要不脱离本发明的精神，都在本发明的保护范围内。