CN109870413A - 青春期大鼠精索静脉曲张模型的光声检测实验装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种青春期大鼠精索静脉曲张模型的光声检测实验装置，包括容水器皿，水中用以放置大鼠睾丸；激光发射器，发出激光束用以照射大鼠睾丸；针状水听器，绕大鼠睾丸旋转，以获得光声信号；驱动器为针状水听器绕转提供动力；计算机，控制激光发射器，接收针状水听器获得的光声信号并进行计算，以重建血管网图像。本发明还公开了一种光声检测实验装置的实验方法。本发明能够通过光声成像进行大鼠精索静脉曲张的检测实验，以供教学和验证。

Description

青春期大鼠精索静脉曲张模型的光声检测实验装置及方法

技术领域

本发明属于精索静脉曲张的光声检测实验技术、具体涉及一种青春期大鼠精索静脉曲张模型的光声检测实验装置及方法。

背景技术

精索静脉曲张(varicocele，VC)是指由于静脉回流受阻或瓣膜失效血液返流等因素，导致蔓状静脉丛伸长、扩张和迂曲。近20年的临床研究发现精索静脉曲张是男性不育症最重要的原因之一，本病的人群发病率为10％～15％，在成年男性大约40％的原发性不育及80％继发性不育者患有精索静脉曲张，目前通过外科手术及其他治疗手段已使20％～50％的患者恢复生育能力。但目前的辅助诊断方式并不能及时反应病情，寻找一种更及时、无创的检测方法，对精索静脉曲张的手术时机判断具有重要意义。

静脉血液淤积造成的组织低氧为精索静脉曲张的重要表现，而近年来应用于医学领域的光声检测对组织血氧的变化有独特的优势，据此推测：光声检测能对精索静脉曲张的病情做出及时、有效的评估。

医用光声的基本原理是：不同波长的脉冲激光照射生物组织并被吸收，产生瞬态的微小温升，由于热弹效应，生物组织将释放超声信号，即光声信号；这些信号携带了组织的光学、弹性、热力学和结构等丰富的信息，并且可以通过灵敏度很高的超声换能器检测；接收到的光声信号可以用于重建生物组织的图像，以用于疾病诊断和组织评估：

①通过使用光声成像可以高分辨显示睾丸血管网以及附睾管的形态，②同时，在功能成像中用光声成像分别观测有氧和脱氧血红细胞可以进一步测定睾丸血管网中的血氧代谢。由于光声可以同时检测血管的截面积、血红蛋白浓度、血红蛋白氧化水平，以及血流速度这几个参数，因此光声在反映睾丸代谢水平上具备了其他技术没有的优势。并且，光声检测方便、低价、无辐射，在理论上与应用上完全适合对精索静脉曲张病情的做出及时评估。

据此，通过建立青春期大鼠精索静脉曲张模型，并利用该动物模型来验证光声检测的可行性及效果，为今后建立青少年精索静脉曲张高分辨率功能成像的评估系统提供研制基础，是目前迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种青春期大鼠精索静脉曲张模型的光声检测实验装置及方法，能够通过光声成像进行大鼠精索静脉曲张的检测实验。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

一方面，一种青春期大鼠精索静脉曲张模型的光声检测实验装置，包括：

容水器皿，内容纳有水，水中用以放置被测的大鼠睾丸；

激光发射器，发出激光束用以照射大鼠睾丸；

针状水听器，置于水中并绕大鼠睾丸水平旋转，以获得光声信号；

驱动器，采用步进电机，与针状水听器相连，为针状水听器绕转提供动力；

计算机，控制激光发射器，接收针状水听器获得的光声信号并进行计算，以重建血管网图像。

还包括信号放大器和数字示波器，信号放大器输入端与针状水听器相连，输出端与数字示波器相连，数字示波器同时接收经信号放大器放大后的光声信号以及激光发射器的激光触发信号，并输出至计算机。

所述的水听器的额定带宽为0.1-10MHz。

另一方面，一种青春期大鼠精索静脉曲张模型的光声检测实验装置的实验方法，包括以下步骤：

A.将老鼠处死，取出睾丸，用凝胶包埋固定，置于容水器皿内；

B.利用激光发射器发出激光束，照射放在容水器皿内中的睾丸，并调整光束使其完全覆盖睾丸；

C.通过步进电机驱动水听器围绕睾丸水平旋转以获取光声信号；

D.将获取的光声信号经信号放大器放大后由数字示波器进行采集显示；

E.采用计算机获取激光能量及光声信号并进行计算，以重建血管网图像。

在步骤B中，所述的激光发射器发出532nm激光束，光能量密度为6mJ/cm²。

在步骤D中，所述的光声信号经放大器放大为40dB后，由采样率为250MHz的数字示波器进行采集显示。

采用本发明的青春期大鼠精索静脉曲张模型的光声检测实验装置及方法，具有如下优点：

1、能够通过光声成像实现对大鼠精索静脉曲张的检测实验，以供教学和研究(非疾病诊疗目的)；

2、有助于对青少年精索静脉曲张光声成像技术的验证和研究(非疾病诊疗目的)；

3、根据大鼠睾丸的体积及血管分布，设计了能够绕大鼠睾丸旋转的光声检测系统，能够无创、无辐射地显示精索血管及睾丸血管网的形态、粗细，从而能实现动态观察大鼠精索血管及睾丸血管网的变化。

附图说明

图1为本发明的光声检测实验装置的原理图。

具体实施方式

本发明的青春期大鼠精索静脉曲张模型的光声检测实验装置如图1所示，其主要包括一容水器皿1，例如水缸等，其内容纳有水，水中用以放置被测的大鼠睾丸2；一激光发射器3，发出532nm的激光束用以照射放入容水器皿1的大鼠睾丸2；一针状水听器4，额定带宽为0.1-10MHz，水平置于容水器皿1的水中，通过绕大鼠睾丸2水平旋转，以获得光声信号；一驱动器5，可采用步进电机，可通过连接支架6等连接方式与针状水听器4相连，为针状水听器4的水平绕转提供动力；一计算机7，控制激光发射器3的光能量密度等，同时接收针状水听器4获得的光声信号并进行相应计算，以重建血管网图像。该检测实验装置还包括信号放大器8和数字示波器9，信号放大器8输入端与针状水听器4相连，输出端与数字示波器9相连，用以对接收的光声信号进行放大处理。数字示波器9，其采样率为250MHz，输入端与信号放大器8相连，用以进行采集显示，输出端与计算机7相连，将同时接收经信号放大器8放大后的光声信号以及激光发射器3的激光触发信号输至计算机7。

采用本发明的检测实验装置的实验方法如下：

A.将老鼠处死，取出睾丸2，用凝胶包埋固定，置于容水器皿1内；

B.利用激光发射器3发出激光束，照射放在容水器皿1内中的睾丸2，并调整光束使其完全覆盖睾丸；所述的激光发射器3发出532nm激光束，光能量密度控制为6mJ/cm²；

C.通过步进电机驱动水听器水平围绕睾丸旋转以获取光声信号；

D.获取的光声信号经信号放大器8放大为40dB后，由采样率为250MHz的数字示波器9进行采集显示；

E.采用计算机7将实验中使用所记录的激光能量对所采集的光声信号强度进行归一化，并在Matlab软件中计算结果(该计算方法并非本发明的创新点，在此不再赘述)，以重建血管网图像。

但是，本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (6)

1.一种青春期大鼠精索静脉曲张模型的光声检测实验装置，其特征在于，包括：

容水器皿，内容纳有水，水中用以放置被测的大鼠睾丸；

激光发射器，发出激光束用以照射大鼠睾丸；

针状水听器，置于水中并绕大鼠睾丸水平旋转，以获得光声信号；

驱动器，采用步进电机，与针状水听器相连，为针状水听器绕转提供动力；

计算机，控制激光发射器，接收针状水听器获得的光声信号并进行计算，以重建血管网图像。

2.根据权利要求1所述的青春期大鼠精索静脉曲张模型的检测实验装置，其特征在于，还包括信号放大器和数字示波器，信号放大器输入端与针状水听器相连，输出端与数字示波器相连，数字示波器同时接收经信号放大器放大后的光声信号以及激光发射器的激光触发信号，并输出至计算机。

3.根据权利要求1所述的青春期大鼠精索静脉曲张模型的光声检测实验装置，其特征在于:所述的水听器的额定带宽为0.1-10MHz。

4.根据权利要求1所述的青春期大鼠精索静脉曲张模型的光声检测实验装置的实验方法，其特征在于，包括以下步骤：

A.将老鼠处死，取出睾丸，用凝胶包埋固定，置于容水器皿内；

B.利用激光发射器发出激光束，照射放在容水器皿内中的睾丸，并调整光束使其完全覆盖睾丸；

C.通过步进电机驱动水听器围绕睾丸水平旋转以获取光声信号；

D.将获取的光声信号经信号放大器放大后由数字示波器进行采集显示；

E.采用计算机获取激光能量及光声信号并进行计算，以重建血管网图像。

5.根据权利要求4所述的青春期大鼠精索静脉曲张模型的光声检测实验装置的实验方法，其特征在于，在步骤B中，所述的激光发射器发出532nm激光束，光能量密度为6mJ/cm²。

6.根据权利要求4所述的青春期大鼠精索静脉曲张模型的光声检测实验装置的实验方法，其特征在于，在步骤D中，所述的光声信号经放大器放大为40dB后，由采样率为250MHz的数字示波器进行采集显示。