CN100506187C - 壁虎脑立体定位方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种壁虎脑立体定位方法及装置，属定位技术领域。本发明方法是利用壁虎左右两眼眶后缘靠近下颌骨与上颌骨关节联结处的骨节构具有唯一性，且能定位并夹持的特点，使用这两处定位，并保证了壁虎颅骨左右水平和对中，再通过上颌骨点位的夹持，三点唯一确定一个定位基准平面，将壁虎头部完全固定。本发明装置，由定位校针、三维电极移动装置、U形支座、左右眼杆夹持器、壁虎适配器等组成。本发明方法及装置，具有定位准确、操作简单的特点，填补了国内外壁虎类爬行动物没有专用脑立体定位仪的空白，适合从事爬行动物脑区研究的实验室使用。

Description

壁虎脑立体定位方法及装置

技术领域

本发明的壁虎脑立体定位方法及装置，属定位技术领域，用于壁虎脑的立体定位实验。

背景技术

21世纪是脑的世纪，认识脑内不同区域的功能、获取其脑电信号，均需要把微电极准确地置入预定的部位。精密准确的立体定位方法和设置是实现上述目标的必须工具。当实验对象头部与定位仪彼此固定后，在立体定位仪上就可标记出脑内的靶点。即可以用一个三维坐标来确定神经结构的部位。立体定位系统指示神经结构与三个零平面交叉点或者颅骨上某一点(如囟点、人字缝尖)间的距离，根据研究需要，国内外已有各种常用动物(猴、猫、兔、小鼠、大鼠、豚鼠、等)的脑结构定位图谱。然后按照这些图谱所示的三维坐标位置，把电极插至所要求的神经结构中，即可进行定位引导、刺激、损毁及注射等急性或慢性的实验研究。此类立体定位仪(或定向器)，有直线式和赤道式两类，而以直线式用的最为广泛和普遍。目前公认的立体定向系统是英国学者Horsley和Clarke在1906年提出并完成的。

立体定位仪是根据以下的原则制成的：

1、利用颅骨表面的某些标志，如囟点，人字缝尖、矢状缝、外耳道及眼眶下缘等部位与脑表面及脑深部某些结构的相对恒定的关系，借以从外部确定这些颅内结构的空间位置。

2、利用立体坐标原理，以毫米为单位规定动物脑内某一结构的位置。

3、用一坚固、准确和两侧对称的头夹，将动物的头牢固地固定(移动误差≤00.2mm)。另用一组准确性很高的，三个互成直角的滑动尺构成电极移动架，读数精度≤00.1mm。在电极移动架上装有电极夹。电极装上后可以沿着三个平面作前后，左右，上下移动，并可按一定的平面转动一定的角度，还可在上下移动滑尺上装上各种类型的微推进器，使上下移动的精度更高，可以读到1μm的精度。

下面通过两种实验动物的定位为例说明立体定位的方法：

(1)猫的脑立体定位：按照Horsley—Clarke的规定，猫头固定后，两眼眶下缘最低点与两侧外耳道中心点同在一个水平面上，这个水平面与仪器的框架完全平行。由此平面向上10mm平行的假想平面为水平零平面；通过两外耳道中心的连线并垂直于水平零平面的平面为规定前后方向读数的冠状垂直面，通过猫头部正中线，与水平零平面垂直的平面为矢状零平面。先装上定位校针，通过三个移动滑尺调节两眼眶括弧形的最高点(两眼眶下缘最低点)与两耳杆中心连线的中点在同一水平上。当猫麻醉后，旋松耳杆固定螺母，取下耳杆。将耳杆分别插入猫的外耳道，左右两侧相向推动耳杆，使猫头固定，并使两侧耳杆上的刻度读数相同，然后旋紧螺旋固定耳杆。将上颌固定器推进猫头，使眼眶括的钩压在猫的眼眶下缘的最低部位加以固定。将牙齿固定杆构在两大臼齿之间的较凹部位，尽量上抬并拧紧螺旋。用力推撼猫头，若牢固不动，即可进行开颅等手术。按照猫脑图谱，查到待研究结构的定位坐标读数，即可进行引导电活动或施加刺激等实验。

(2)大鼠脑立体定位：装上耳杆、上颌固定器、电极移动架，调整主框架至水平，测试两耳杆中心接触处是否在系统的定位中线上。装上定位校针，用定位校针测定耳杆中心的高度，然后将电极移到门齿板上缘，调整门齿板比耳间线低5mm(该调整须根据图谱定，要与图谱中的方法保持一致)。

立体定位仪的核心点是定位可靠、重复定位精度高，系统刚性好。从上面可以看出，实现立体定位，首先要确定定位基准面。即前后(冠状)、左右(矢状)、水平三个基准平面。其次，是确定定位夹持点，设计一坚固、准确和两侧对称的头夹。最后还需要一套精确的三维坐标指示系统，实现对所需点的相对三个基准平面的坐标读取。

壁虎三维空间无障碍运动能力，正在成为国内外研究热点。但研究重点在脚掌粘附机制及其仿生。我们目前着手其脑运动功能的研究。然而目前国内外还没有适用于壁虎科动物颅骨的脑立体定位仪。常用的实验动物如：小鼠、大鼠、豚鼠、家兔、猫、狗、家鸽等均有相应的头部固定适配器，但都不适用于壁虎。传统上的定位仪通过更换耳杆和不同的适配器来实现对不同动物的脑立体定位。如国内较常用的江湾II型、瑞沃得MP800000型等通用立体定向器。大鼠，小鼠、猫等高等哺乳动物以及鸟类均有完全的外耳道，可以用(耳棒)来定位。而壁虎外耳道尚没有形成，无法作为定位的基准。因此，必须确定壁虎的脑力体定位方法，研制夹持头夹。

发明内容

本发明的目的在于，提出一种壁虎脑立体定位方法及装置，实现壁虎的脑立体定位，定位准确，操作灵活方便。

解剖学研究表明，壁虎没有成形的外耳道，不能象大鼠、家兔、猫等哺乳动物那样通过外耳道进行定位。但是壁虎左右两眼眶后缘靠近下颌骨与上颌骨关节联结处的骨节构具有唯一性，能够定位并夹持。这两处一旦定位，则保证了壁虎颅骨左右水平和对中。再通过上颌骨点位的夹持，三点唯一确定一个定位基准平面，将壁虎头部完全固定。根据实验统计，成年大壁虎头部自然帖服水平面时，鼻点一般比囟点低5mm左右。

根据以上原理，本发明的方法及装置如下：

一种壁虎脑立体定位方法，采用三特征点定位夹持方式，其特征在于包括以下步骤：

(1)、麻醉壁虎，使其头部自然帖服水平面，测量该状态下其头部囟点与鼻点的相对高度d，测量误差小于00.1mm；

(2)、用左、右眼杆夹持器夹持壁虎左眼眶夹持点和右眼眶夹持点，并调整左、右眼杆相对位置，使左眼眶夹持点和右眼眶夹持点保持水平与对中，其中左右眼眶夹持点具体位置为：壁虎左右眼眶后缘以及靠近上、下颌骨关节联结处的上颌牙齿下端处；再用壁虎适配器夹持壁虎上颌夹持点；

(3)、初步调节左、右眼杆夹持器及壁虎适配器、使壁虎脑部定位与壁虎自然状态下头部帖服水平面时的状态一致；

(4)、确定水平基准面、矢状平面和冠状平面作为三个工作参考面：以囟点、鼻点为标志点，取鼻点竖直以上高度d处的点为定点，通过该定点与囟点的连线作为标准线，包括该线并与两眼杆平行的平面为水平基准面；包括标准线且垂直于水平基准面的平面为矢状平面；通过囟点垂直于水平基准面和矢状平面的平面为冠状平面；

(5)、利用定位校针和三维电极移动装置，进行夹持点校正：先调节壁虎适配器位置，使鼻点比囟点低d高度，以保证壁虎头部的水平基准面与定位仪的水平面相平行；再调节壁虎头部，使定位校针尖端轨迹刚好同壁虎鼻点及壁虎囟点的连线相重合。

一种壁虎脑立体定位装置，包括定位校针、三维电极移动装置、底座、安装在底座上的U形支座、分别安装在U形支座U字形两端的位于同条水平线上的左眼杆夹持器和右眼杆夹持器，安装在U形支座U字形底端且垂直与左、右眼杆夹持器轴线的壁虎适配器，且所述左眼杆夹持器、右眼杆夹持器和壁虎适配器都设有游标刻度，其特征在于：

(1)、所述的左眼杆夹持器包括左眼杆和左眼杆上夹头，其中左眼杆上夹头通过锁紧螺钉I安装于左眼杆上，套于锁紧螺钉I上且位于左眼杆和左眼杆上夹头之间还装有复位弹簧I，在左眼杆上还装有锁紧螺钉II，在上述锁紧螺钉I、锁紧螺钉II及复位弹簧I共同作用下使左眼杆上夹头与左眼杆夹紧，上述左眼杆上夹头的夹持端面有一圆弧形缺口；

(2)、所述的右眼杆夹持器结构与左眼杆夹持器完全相同；

(3)、所述的壁虎适配器由竖直移动部件和上颌夹持器组成，且所述上颌夹持器包括上颌下夹头和鼻骨上压头，其中鼻骨上压头通过锁紧螺钉III安装于上颌下夹头上，套于锁紧螺钉III上且位于上颌下夹头和鼻骨上压头之间还装有复位弹簧II，在上颌下夹头上还装有锁紧螺钉IV，在上述锁紧螺钉III、锁紧螺钉IV及复位弹簧II共同作用下使上颌下夹头和鼻骨上压头夹紧，上述上颌下夹头上设有圆柱压头。

本发明的左、右眼杆夹持器下夹头端部轴线重合，两眼杆上夹持面处于同一水平面上。左右眼杆的位置由眼杆上的游标刻度保证，使壁虎左右眼眶夹持点保持水平与对中。壁虎左右下眼眶后缘由左右眼杆夹持器的上夹头夹持。上夹头夹持点设计有凹槽，不仅可靠夹持，而且不易脱落，不对壁虎造成损伤。

本发明的壁虎适配器，用于壁虎上颌的夹持。为了夹持可靠，并且不损伤壁虎上颌，在上颌下夹头前端设计有小圆柱形压头，用于卡住壁虎吻部上颌骨。由于壁虎上颌的细牙，以及壁虎吻部鼻骨的自然斜面，使得上颌在上下夹头的夹持力下，自然夹紧，可靠不脱落、且不造成损伤。考虑到使壁虎脑部定位尽可能与壁虎自然状态下头部帖服地面时的状态相一致，上颌下夹头设计成一水平的并可上下调节的机构，配以游标刻度尺。调节上颌下夹头可以调节壁虎颅骨表面的标志点—囟点和鼻点的相对高度，使夹持定位满足要求。

附图说明

图1是壁虎脑立体定位装置示意图。

图2是眼杆夹持器的结构示意图。其中(a)为正面观察示意图；(b)为俯视观察示意图。

图3是壁虎适配器的结构示意图。其中(c)为正面观察示意图；(d)为俯视观察示意图。

图4是壁虎头部位置的定位与夹持点示意图。其中(e)为正面观察示意图；(f)为俯视观察示意图。

图1中标号名称：1-左眼杆固紧螺钉；2-左眼杆夹持器；3-右眼杆夹持器；4-右眼杆固紧螺钉；5-底座；6-U形支座；7-适配器固紧螺钉；8-壁虎适配器。

图2中标号名称：9-锁紧螺钉I；10-眼杆上夹头；11-眼杆；12-复位弹簧I；13-锁紧螺钉II。

图3中标号名称：14-联结板；15-螺钉；16-固定支架；17-上下移动架；18-锁紧手柄；19-联结头；20-锁紧螺钉IV；21-复位弹簧II；22-上颌下夹头；23-圆柱压头；24-鼻骨上压头；25-锁紧螺钉III；26-锁紧螺钉V；27-锁紧螺钉VI。

图4中标号名称：28-囟点 29-鼻点 30-上颌夹持点 31-左右眼眶后缘夹持点。

具体实施方式

图1为壁虎脑立体定位装置示意图。如图所示，U形支座6通过三个支柱固定在底座5上。左、右眼杆夹持器2和3分别通过眼杆固紧螺钉1、4与U形支座6相联。通过旋动两个眼杆固紧螺钉1、4可以调节左、右眼杆夹持器2和3的相互位置。壁虎适配器8通过适配器固紧螺钉7与U形支座6相联。旋动适配器固紧螺钉7可以调节壁虎适配器8的在U形支座6上的悬伸位置。

图2为左、右眼杆夹持器的装配结构图。如图所示，眼杆上夹头10上钻有一个通孔和一个盲孔，锁紧螺钉I和II通过这两个孔与眼杆11上的两个螺纹孔相联，调节锁紧螺钉II至适当伸长，然后旋紧锁紧螺钉I便可方便地实现夹紧。在复位弹簧I的弹力作用下，旋松锁紧螺钉I眼杆上夹头11可以自然抬起，解除夹紧。

图3为壁虎适配器的结构示意图。如图所示，壁虎适配器通过连接板14利用适配器固紧螺钉7与U形支座6相连接。固定支架16通过两个内六角螺钉15同连接板14固联在一起。上下移动架17有燕尾结构与固定支架16上的上下向的燕尾槽相配合，可以沿着固定支架16作上下移动调节。固定支架16和上下移动架17的侧面标有游标刻度(图3，B向视图)。壁虎上颌固夹持装置原理同左、右眼杆夹持器，由锁紧螺钉IV、III，复位弹簧II，上颌下夹头22，圆柱压头23，鼻骨上压头24等组成。壁虎上颌夹持装置通过锁紧螺钉V与联结器19联结；联结器19再通过锁紧手柄18与上下移动架17相联结。

下面结合图1、图2、图3、图4用一具体实施例说明本发明方法。

1、将壁虎麻醉后，掀开头皮暴露囟点28与鼻点29，测量其头部在自然水平帖服状态下两点的相对竖直高度，测量3次取平均值，精度为00.1mm。

2、轻轻打开其上下颌，使其嘴角张开；旋松左、右两眼杆锁紧螺钉1、4，旋开上夹头锁紧螺钉I、II，将左右眼杆伸进嘴角，在保持自然状态下使嘴角根部(不压迫颅骨，不使其变形)顶住左、右眼杆的内侧面。然后调节左、右两眼杆上夹头100，使其能完全卡住壁虎左、右下眼眶后缘。最后轻轻旋住左、右两眼杆锁紧螺钉I，同时调节两眼杆刻度至左右完全对称，然后旋紧两眼杆锁紧螺钉1、4。

3、将壁虎适配器8的上颌下夹头22的圆柱形压头23伸进壁虎嘴尖，轻轻旋紧鼻骨上压头24的锁紧螺钉III，使其压住鼻骨，同时注意向前轻拉上颌夹持装置(20、21、22、23、24、25)，使壁虎上颌前部细牙内侧刚好卡住上颌下夹头22上的圆柱压头23而不脱落。

4、初步调节左眼杆夹持器2、右眼杆夹持器3及壁虎适配器8、使壁虎脑部定位与壁虎自然状态下头部帖服水平面时的状态基本一致；

5、装上定位校针，调节三维电极移动装置，使校针尖端刚好对准壁虎囟点28，先调节壁虎上颌夹持点30，使鼻点29比囟点28低适当高度，使壁虎头部的水平基准面与定位仪的水平面相平行。高度值即为第1步所测值。然后前后移动定位校针，调节壁虎头部，使定位校针尖端轨迹刚好同壁虎鼻骨与顶骨结合点(鼻点29)和壁虎囟点28的连线相重合。接着小心旋紧左右眼杆的上夹头10。最后再夹紧鼻骨上压头24。此时壁虎头部便被完全固定在脑立体定位仪上面了。

根据实验统计，体重相同的壁虎，头部自然帖服水平面时，鼻点29同囟点28的相对高度差基本一致，所以实际实验中，可根据称得体重结果，参考历史数据省略第一步。

将本发明的立体定位夹持装置：左、右眼杆夹持器2、3和壁虎适配器8安装在商品化的脑立体定位仪上，通过实际操作表明，该夹持定位方法和装置能完全满足我们的实验需要。即便是取下壁虎，只要记住先前壁虎囟点坐标，下次重复定位精度也能满足实验要求。

Claims (3)

1、一种壁虎脑立体定位方法，采用三特征点定位夹持方式，其特征在于包括以下步骤：

(1)、麻醉壁虎，使其头部自然帖服水平面，测量该状态下其头部囟点与鼻点的相对高度d，测量误差小于0.1mm；

(2)、用左、右眼杆夹持器夹持壁虎左眼眶夹持点和右眼眶夹持点，并调整左、右眼杆相对位置，使左眼眶夹持点和右眼眶夹持点保持水平与对中，其中左右眼眶夹持点具体位置为：壁虎左右眼眶后缘以及靠近上、下颌骨关节联结处的上颌牙齿下端处；再用壁虎适配器夹持壁虎上颌夹持点；

(3)、初步调节左、右眼杆夹持器及壁虎适配器、使壁虎脑部定位与壁虎自然状态下头部帖服水平面时的状态一致；

(4)、确定水平基准面、矢状平面和冠状平面作为三个工作参考面：以囟点、鼻点为标志点，取鼻点竖直以上高度d处的点为定点，通过该定点与囟点的连线作为标准线，包括该线并与两眼杆共同轴线平行的平面为水平基准面；包括标准线且垂直于水平基准面的平面为矢状平面；通过囟点垂直于水平基准面和矢状平面的平面为冠状平面；

(5)、利用定位校针和三维电极移动装置，进行夹持点校正：先调节壁虎适配器位置，使鼻点比囟点低d高度，以保证壁虎头部的水平基准面与定位仪的水平面相平行；再调节壁虎头部，使定位校针尖端轨迹刚好同壁虎鼻点及壁虎囟点的连线相重合。

2、一种壁虎脑立体定位装置，包括定位校针、三维电极移动装置、底座(5)、安装在底座(5)上的U形支座(6)、分别安装在U形支座(6)U字形两端的位于同条水平线上的左眼杆夹持器(2)和右眼杆夹持器(3)，安装在U形支座(6)U字形底端且垂直与左、右眼杆夹持器轴线的壁虎适配器(8)，且所述左眼杆夹持器(2)、右眼杆夹持器(3)和壁虎适配器(8)都设有游标刻度，其特征在于：(1)、所述的左眼杆夹持器(2)包括左眼杆(11)和左眼杆上夹头(10)，其中左眼杆上夹头(10)通过锁紧螺钉I(9)安装于左眼杆(11)上，套于锁紧螺钉I(9)上且位于左眼杆(11)和左眼杆上夹头(10)之间还装有复位弹簧I(12)，在左眼杆(11)上还装有锁紧螺钉II(13)，在上述锁紧螺钉I(9)、锁紧螺钉II(13)及复位弹簧I(12)共同作用下使左眼杆上夹头(10)与左眼杆(11)夹紧，上述左眼杆上夹头(10)的夹持端面有一圆弧形缺口；

(2)、所述的右眼杆夹持器(3)结构与左眼杆夹持器(2)完全相同；

(3)、所述的壁虎适配器(8)由竖直移动部件和上颌夹持器组成，且所述上颌夹持器包括上颌下夹头(22)和鼻骨上压头(24)，其中鼻骨上压头(24)通过锁紧螺钉III(25)安装于上颌下夹头(22)上，套于锁紧螺钉III(25)上且位于上颌下夹头(22)和鼻骨上压头(24)之间还装有复位弹簧II(21)，在上颌下夹头(22)上还装有锁紧螺钉IV(20)，在上述锁紧螺钉III(25)、锁紧螺钉IV(20)及复位弹簧II(21)共同作用下使上颌下夹头(22)和鼻骨上压头(24)夹紧，上述上颌下夹头(22)上设有圆柱压头(23)。

3、根据权利要求2所述的壁虎脑立体定位装置，其特征在于：所述的竖直移动部件由固定支架(16)、与固定支架(16)相连的上下移动架(17)、通过锁紧手柄(18)与上下移动架(17)相连的联结头(19)组成。

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