CN107907845A - 一种用于小动物核磁成像的测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于小动物核磁成像的测量装置，涉及核磁共振技术领域。用于小动物核磁成像的测量装置包括固定组件，滑轨和用于核磁测量的核磁共振仪，固定组件能沿滑轨滑动地设于核磁共振仪内部，滑轨内设有滑槽，固定组件包括下凹槽和上凹槽，下凹槽上设有用于固定小动物的头部固定件和四肢固定件，下凹槽上还设有与滑槽配合的凸起；上凸槽与下凸槽固接，上凸槽和下凹槽配合形成容纳小动物躯干的空腔。本发明通过将小动物的头部、四肢和躯干固定在固定组件内部，同时将固定组件在核磁共振仪内部沿滑轨滑动，可以避免小动物多次取放时产生的非刚体形变误差，从而解决了现有技术中无法使小动物待检测部位的形态长时间保持一致的问题。

Description

一种用于小动物核磁成像的测量装置

技术领域

本发明涉及核磁共振技术领域，尤其涉及一种用于小动物核磁成像的测量装置。

背景技术

小动物核磁共振目前广泛用于评价新型造影剂或靶向药物在体内的生物分布、浓度、代谢及疗效等特性。在体内评价时，通常采用的方法是首先检测造影剂或靶向药物注入前小动物体内各器官的核磁信号和弛豫值，然后静脉注入造影剂或靶向药物后，在不同时间点多次检测小动物体内各器官的核磁信号和弛豫值。定量分析造影剂和靶向药物的生物分布、浓度变化、代谢及疗效时，通常采用基于像素点的图像减法；即对器官内的某一像素点在造影剂或药物注入前后的核磁信号和驰豫值进行减法和除法得到像素点信号和驰豫值的变化率；然后基于每个像素点的信号和驰豫值的变化率构建器官整体变化率图；再结合造影剂或药物的体外评价时测得的驰豫值与浓度对应关系，就可定量分析造影剂和药物在动物体内的生物分布、浓度变化、代谢情况以及疗效等参数随时间的变化率。此外，对小动物全身的像素点的信号和驰豫值变化率进行三维重建，就能以可视化的方式定性描述造影剂和药物在体内的生物分布、浓度变化、代谢情况以及疗效等过程的宏观影像学表现。

研究人员利用小动物核磁共振仪开展了大量造影剂或靶向药物的在体评价。研究发现了三个亟需解决的问题。第一个问题是：多时间点观测核磁造影剂或靶向药物在小动物体内的生物分布、浓度、代谢及疗效等过程时，考虑动物存活率、麻药消耗成本等因素，小动物会多次放入扫描床，由于生物组织并非刚体，不同摆放位置会产生形变，因此体内某一组织不同放入时间点的成像结果的形态存在较大差异。第二个问题是：在现有设备中，线圈是固定在小动物床周边，两者之间无法滑动，但是线圈有效成像范围只有几厘米，如果要对小动物全身成像，则需手动移动小动物将全身各部位依次移动至线圈有效成像范围内，移动过程中有可能造成小动物发生竖直方向上的平移和转动，使小动物的三维重建后的图像效果不佳。第三个问题是：当多只小动物交替成像时，由于现有设备中线圈和小动物床之间无法滑动，如需更换小动物，则每次均需将小动物床连同线圈一起拉出磁共振成像系统，然后摘下线圈将要做的小动物放入床中再套好线圈，再将二者推进磁共振成像系统中。该过程反复多次，占用较多的实验时间，工作效率不高。

因此，亟待需要一种新型用于小动物核磁成像的测量装置来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于小动物核磁成像的测量装置及方法，以解决现有技术中无法使小动物待检测部位的形态长时间保持一致的问题。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于小动物核磁成像的测量装置，包括固定组件，滑轨和用于核磁测量的核磁共振仪，固定组件能沿滑轨滑动地设于核磁共振仪内部，滑轨内设有滑槽，固定组件包括：

下凹槽，其上设有用于固定小动物的头部固定件和四肢固定件，下凹槽上还设有与滑槽配合的凸起；

上凸槽，其与下凸槽固接，上凸槽和下凹槽配合形成容纳小动物躯干的空腔。

作为优选，下凹槽内嵌有恒温的循环水路，上凸槽内嵌有呼吸门控的压力垫。

作为优选，还包括气体麻醉面罩，下凹槽的一端设有支架，气体麻醉面罩可拆卸地固定于支架上。

作为优选，循环水路与保温模块连接，气体麻醉面罩与气体麻醉模块连接。

作为优选，头部固定件和四肢固定件均由钝头螺钉组成。

作为优选，还包括定位调节组件，下凹槽的另一端设有紧固件，定位调节组件包括：

滑动连杆，其一端与紧固件固定；

步进电机，其与滑动连杆的另一端连接；

控制器，其与步进电机电连接；

距离调节器，其与控制器电连接；

LED显示屏，其与距离调节器电连接。

作为优选，滑轨的外部设有刻度线，刻度线的刻度精度为0.1cm。

作为优选，滑轨的中间位置处设有插槽，插槽插接有线圈，线圈能套设于固定组件的外部。

作为优选，线圈的中线与核磁共振仪梯度场为零的位置对应。

作为优选，还包括两组支撑杆，其可拆卸地固定于滑轨的底部，每组支撑杆至少为两根。

本发明的有益效果：

本发明通过提供一种用于小动物核磁成像的测量装置，利用固定组件中的头部固定件和四肢固定件，以及通过下凹槽和上凸槽的配合容纳小动物的躯干，更加方便、精确地对小动物进行长时间的固定，避免小动物多次取放时产生的非刚体形变误差，便于采用图像减法精确的定量评价造影剂和药物的生物分布和代谢；同时利用定位调节组件驱动固定组件沿滑轨水平滑动，使得小动物不会发生竖直方向上的位移，从而可以对小动物进行全身的三维重建，消除手动移动时小动物带来的非刚体形变误差，便于可视化评价造影剂和药物的全身分布和代谢特征；将线圈固定于核磁共振仪内部梯度场为零的位置，使得更换小动物时，仅需将固定组件从线圈中取出即可，避免了线圈移动，提高了实验效率。

附图说明

现将仅通过示例的方式，参考所附附图对本发明的实施方式进行描述，其中

图1是本发明实施方式提供的用于小动物核磁成像的测量装置其中一个状态的示意图；

图2是本发明实施方式提供的用于小动物核磁成像的测量装置另一个状态的示意图；

图3是图1中去掉核磁共振仪后的俯视图；

图4是图1中固定组件和滑轨的侧视图。

图中：

1、固定组件；11、下凹槽；12、上凹槽；111、头部固定件；112、四肢固定件；113、凸起；114、循环水路；115、支架；

2、滑轨；21、插槽；22、线圈；3、核磁共振仪；4、气体麻醉面罩；

51、滑动连杆；52、步进电机；53、控制器；54、距离调节器；55、LED显示屏；

6、气体麻醉模块；7、保温模块；8、支撑杆。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

如图1和图2所示，用于小动物核磁成像的测量装置包括固定组件1，滑轨2和用于核磁测量的核磁共振仪3，固定组件1能沿滑轨2滑动地设于核磁共振仪3的内部，其中，图1所示的固定组件1处于滑轨2的中间位置处，图2所示的固定组件1为检测之后取出时的状态。

具体地，用于小动物核磁成像的测量装置还包括定位调节组件，定位调节组件由滑动连杆51、步进电机52、控制器53、距离调节器54和LED显示屏55等组成，其中滑动连杆51的一端与固定组件1固定，另一端与步进电机52连接。工作时，通过利用距离调节器54设定滑动连杆51的滑动距离，将信号传递给LED显示屏55和控制器53，LED显示屏55上显示相应滑动距离的设定值，控制器53自动控制步进电机52工作，从而步进电机52驱动滑动连杆51移动，并带动固定组件1沿着滑轨2滑动，达到自动控制小动物固定组件1滑动的目的。

具体地，滑轨2设置为两条，且水平设置于核磁共振仪3的内部，滑轨2采用工程塑料制成，滑轨2的内部设置有用于固定组件1滑动的滑槽(图中未示出)，滑槽的规格优选为：长250cm、宽0.5cm、高2cm，两条滑轨的间距优选为2cm。滑轨2的外部标有刻度线，刻度精度为0.1cm，可以方便技术人员更加直观地观测到固定组件1沿滑轨2滑动的距离。滑动连杆51采用工程塑料制成，规格优选为：长300cm、截面直径0.3cm。步进电机52固定在核磁共振仪3一侧的固定板上，且为核磁共振兼容的电机，通过滑动连杆51与小动物的固定组件1连接，可驱动固定组件1沿着滑轨2前后移动，步进电机52的步进精度为0.1cm，步进速度为0.1～1cm/s。控制器53整体镶嵌在一个方形盒子中，盒子规格为长10cm、宽10cm、高10cm，该控制器53与步进电机52、距离调节器54和LED显示屏55通过磁共振兼容的导线连接，并根据距离调节器54设定的距离自动控制步进电机52按照设定距离自动完成对固定组件1的定位和滑动，并将相应的设定距离显示在LED显示屏55上。

如图1至图4所示，用于小动物核磁成像的测量装置还包括气体麻醉模块6和保温模块7，气体麻醉模块6通过软管与气体麻醉面罩4连接，气体麻醉面罩4可拆卸地固定于固定组件1的支架115上，气体麻醉面罩4套在小动物头部，气体麻醉模块6可为小动物提供氧气和异氟烷混合气体，即对小动物进行气体麻醉。保温模块7与固定组件1的下凹槽11内嵌的循环水路114连接，循环水路114采用导热良好的保温工程塑料制成，且循环水路114设置为回形管路的形状，更有利于循环水路114的导热与小动物的保温。

具体地，固定组件1包括下凹槽11和上凸槽12，其中下凹槽11上设有用于固定小动物的头部固定件111和四肢固定件112，下凹槽11上还设有与滑轨2上开设的滑槽相配合的凸起113；上凸槽12与下凹槽11固接，上凸槽12和下凹槽11配合形成容纳小动物躯干的空腔。通过将小动物固定在本实施方式提供的固定组件1中，可以更加方便、精确地对小动物进行长时间的固定，便于检测小动物全身的生物分布和代谢过程，避免小动物多次取放时产生的非刚体形变误差。同时利用定位调节组件驱动固定组件1沿滑轨2水平滑动，使得小动物不会发生竖直方向上的位移，从而可以对小动物进行全身的三维重建，消除手动移动小动物时带来的非刚体形变误差，便于可视化评价造影剂和药物的全身分布和代谢特征。

具体地，头部固定件111固定于下凹槽11上，并位于支架115的一侧，头部固定件111由两根左右对称设置的钝头螺钉组成；四肢固定件112由四根前后且左右对称设置的钝头螺钉组成，可将小动物的四肢系上尼龙绳索分别拴在四个钝头螺钉上，上述钝头螺钉均采用工程塑料制成。上凸槽12内嵌有呼吸门控的压力垫，可以测量小动物的心率呼吸。

具体地，上述用于小动物核磁成像的测量装置的工作过程，可根据实验需求分为三种模式，具体步骤如下：

模式一、多时间点检测小动物的某个特定的组织。

1、将小动物预先用液体麻药进行腹腔麻醉后，并固定在固定组件1中，然后连接好循环水路114与保温模块7；

2、调节好固定组件1在滑轨2上的位置，确保小动物检测部位处于线圈22有效范围内；

3、将线圈22插接在滑轨2上的插槽21上；

4、将上述组件全部放入核磁共振仪3中，并将线圈22中线对准核磁共振仪3内部梯度场为零的位置；

5、按照时间点开始逐一检测造影剂的特定组织的生物分布和代谢。

模式二、多时间点检测小动物的全身组织。

1、将小动物预先用液体麻药进行腹腔麻醉后，并固定在固定组件1中，然后连接好循环水路114与保温模块7；

2、调节好固定组件1在滑轨2上的位置，确保小动物检测部位处于线圈22有效范围内；

3、将线圈22插接在滑轨2上的插槽21上；

4、将上述组件全部放入核磁共振仪3中，并将线圈22中线对准核磁共振仪3内部梯度场为零的位置；

5、在距离调节器54上设定好滑动连杆51的滑动距离；

6、首先检测造影剂在小动物头部的生物分布和代谢，利用控制器53驱动固定组件1沿滑轨2水平滑动，确保小动物的颈部、胸部和腹部依次处于线圈的有效范围内，并依次检测造影剂或纳米药物在这些部位的生物分布和代谢。

模式三、多只小动物的交替成像。

1、将小动物预先用液体麻药进行腹腔麻醉后，并固定在固定组件1中，然后连接好循环水路114与保温模块7；

2、调节好固定组件1在滑轨2上的位置，确保小动物检测部位处于线圈22有效范围内；

3、将线圈22插接在滑轨2上的插槽21上；

4、将上述组件全部放入核磁共振仪3中，并将线圈22中线对准核磁共振仪3内部梯度场为零的位置；

5、在距离调节器54上设定好滑动连杆51的滑动距离；

6、检测完一只小动物的造影剂生物分布和代谢后，在不移动线圈22的情况下，从滑轨2上取出固定组件1，并将另外一只固定好小动物的固定组件1放入滑轨2上，重复上述步骤检测该小动物，依次完成所有动物的检测。如需对每只小动物的全身进行成像，则每只小动物成像模式参考模式二。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于小动物核磁成像的测量装置，其特征在于，包括固定组件(1)，滑轨(2)和用于核磁测量的核磁共振仪(3)，所述固定组件(1)能沿所述滑轨(2)滑动地设于所述核磁共振仪(3)内部，所述滑轨(2)内设有滑槽，所述固定组件(1)包括：

下凹槽(11)，其上设有用于固定小动物的头部固定件(111)和四肢固定件(112)，所述下凹槽(11)上还设有与所述滑槽配合的凸起(113)；

上凸槽(12)，其与所述下凹槽(11)固接，所述上凸槽(12)和所述下凹槽(11)配合形成容纳小动物躯干的空腔。

2.根据权利要求1所述的用于小动物核磁成像的测量装置，其特征在于，所述下凹槽(11)内嵌有恒温的循环水路(114)，所述上凸槽(12)内嵌有呼吸门控的压力垫。

3.根据权利要求2所述的用于小动物核磁成像的测量装置，其特征在于，还包括气体麻醉面罩(4)，所述下凹槽(11)的一端设有支架(115)，所述气体麻醉面罩(4)可拆卸地固定于所述支架(115)上。

4.根据权利要求3所述的用于小动物核磁成像的测量装置，其特征在于，所述循环水路(114)与保温模块(7)连接，所述气体麻醉面罩(4)与气体麻醉模块(6)连接。

5.根据权利要求1所述的用于小动物核磁成像的测量装置，其特征在于，所述头部固定件(111)和所述四肢固定件(112)均由钝头螺钉组成。

6.根据权利要求1所述的用于小动物核磁成像的测量装置，其特征在于，还包括定位调节组件，所述下凹槽(11)的另一端设有紧固件，所述定位调节组件包括：

滑动连杆(51)，其一端与所述紧固件固定；

步进电机(52)，其与所述滑动连杆(51)的另一端连接；

控制器(53)，其与所述步进电机(52)电连接；

距离调节器(54)，其与所述控制器(53)电连接；

LED显示屏(55)，其与所述距离调节器(54)电连接。

7.根据权利要求1所述的用于小动物核磁成像的测量装置，其特征在于，所述滑轨(2)的外部设有刻度线，所述刻度线的刻度精度为0.1cm。

8.根据权利要求1所述的用于小动物核磁成像的测量装置，其特征在于，所述滑轨(2)的中间位置处设有插槽(21)，所述插槽(21)插接有线圈(22)，所述线圈(22)能套设于所述固定组件(1)的外部。

9.根据权利要求8所述的用于小动物核磁成像的测量装置，其特征在于，所述线圈(22)的中线与所述核磁共振仪(3)梯度场为零的位置对应。

10.根据权利要求1～9中任一项所述的用于小动物核磁成像的测量装置，其特征在于，还包括两组支撑杆(8)，其可拆卸地固定于所述滑轨(2)的底部，每组所述支撑杆(8)至少为两根。