CN111714788A - 一种动物辐照实验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种动物辐照实验装置，包括动物固定装置和剂量控制组件，动物固定装置位于剂量控制组件的下方，剂量控制组件包括第一剂量控制组件和第二剂量控制组件，第一剂量控制组件和第二剂量控制组件均包括多个剂量控制单元，剂量控制单元包括驱动结构和遮挡结构，第一剂量控制组件的遮挡结构和第二剂量控制组件的遮挡结构均沿第一方向分布，驱动结构能够驱动遮挡结构沿第二方向伸出或缩回，使得剂量控制组件能够沿上下方向完全错开或完全遮蔽或部分遮蔽动物固定装置。通过调节遮挡结构遮挡放射线的位置，满足模拟肿瘤适形与调强放射治疗的要求，使同一射野内产生不均匀的线束强度分布，保证非照射区域的安全性，提高靶区剂量。

Description

一种动物辐照实验装置

技术领域

本发明用于放射生物实验装置技术领域，特别是涉及一种动物辐照实验装置。

背景技术

癌症是严重危害人类生命与健康的常见多发病。放射治疗作为癌症治疗的一种疗效和成本效益均显著的手段，超过70％的肿瘤患者需要进行不同程度的放射治疗。放射治疗理论研究在进入人体临床实验之前，经常需要通过建立动物肿瘤模型进行动物实验来验证。

实验中多采用小型动物为实验对象，如小鼠、大鼠，尤其是裸鼠。由于小型动物体积小、易动、不配合，在进行此类实验时，不得不对实验动物进行整体放射治疗，结果常造成实验动物生长发育障碍，或因射线照射量太大而导致死亡，而影响实验结果的准确性。而目前大多医学中心不具备实验专用X射线机及钴60 等放射源，实验多采用医用直线加速器。在放射线照射肿瘤细胞过程中，医用直线加速器通常采用扩大的放射野进行照射，不能使同一射野内产生不均匀的照射剂量分布，难以模拟肿瘤适形与调强放射治疗。

发明内容

本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种动物辐照实验装置，其能够使同一射野内产生不均匀的线束强度分布，模拟肿瘤适形与调强放射治疗，保护非照射区域的安全性，提高靶区剂量。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种动物辐照实验装置，包括动物固定装置和剂量控制组件，所述动物固定装置位于所述剂量控制组件的下方，所述剂量控制组件包括第一剂量控制组件和第二剂量控制组件，所述第一剂量控制组件和第二剂量控制组件均包括多个剂量控制单元，所述剂量控制单元包括驱动结构和遮挡结构，所述第一剂量控制组件的所述遮挡结构和第二剂量控制组件的所述遮挡结构均沿第一方向分布，所述驱动结构能够驱动所述遮挡结构沿第二方向伸出或缩回，使得所述剂量控制组件能够沿上下方向完全错开或完全遮蔽或部分遮蔽所述动物固定装置。

结合上述实现方式，在本发明的某些实现方式中，所述第一剂量控制组件和第二剂量控制组件均包括上层剂量控制组件和下层剂量控制组件，所述上层剂量控制组件的所述遮挡结构与所述下层剂量控制组件的所述遮挡结构错开分布。

结合上述实现方式，在本发明的某些实现方式中，还包括放置箱，所述遮蔽结构包括栅体，所述驱动结构包括电机和控制器，所述控制器与所述电机电连接，所述电机的输出端设有螺纹轴，所述螺纹轴的端部套设有螺纹套，所述螺纹套与所述栅体连接，所述放置箱包括第一放置箱和第二放置箱，所述第一剂量控制组件的所述驱动结构放置于所述第一放置箱中，所述第二剂量控制组件的所述驱动结构放置于所述第二放置箱中。

结合上述实现方式，在本发明的某些实现方式中，还包括连接装置，所述连接装置的顶部设有凹槽，所述动物固定装置嵌入所述凹槽中，所述连接装置于所述凹槽的两侧设有第一导向结构，所述第一放置箱和第二放置箱的底部均设有与所述第一导向结构配合的第二导向结构。

结合上述实现方式，在本发明的某些实现方式中，所述动物固定装置包括第一动物固定装置和第二动物固定装置，所述第一动物固定装置设有第一空腔，所述第二动物固定装置设有第二空腔，所述第一动物固定装置和第二动物固定装置之间设有隔板，所述隔板上设有将所述第一空腔和第二空腔连通的开口，所述第二动物固定装置于所述第二空腔中设有与所述开口连通的防水套，所述防水套中设有动物四肢固定架，所述防水套连接负压吸引装置。

结合上述实现方式，在本发明的某些实现方式中，所述防水套设有可伸缩结构和第三导向结构，所述可伸缩结构的一端固定在所述隔板上，所述可伸缩结构的另一端可沿所述防水套的长度方向来回移动，并可拆卸地安装在所述第二动物固定装置于所述隔板相对的一侧，所述第三导向结构位于所述防水套的底部的两侧，所述防水套于所述第三导向结构的外侧设有沿所述防水套的长度方向设置的密封结构，所述密封结构包括相配合的上密封结构和下密封结构，所述可伸缩结构穿过所述密封结构，并通过若干滑块与所述第三导向结构配合。

结合上述实现方式，在本发明的某些实现方式中，还包括气体交换装置，所述第一动物固定装置设有均与所述第一空腔连通的第一进气口、第一出气口、第一插口和第二插口，所述进气口和出气口与所述气体交换装置对应连接，所述第一插口连接氧浓度监测仪，所述第二插口连接气体麻醉机。

结合上述实现方式，在本发明的某些实现方式中，还包括水体灌注装置，所述第二动物固定装置设有均与所述第二空腔连通的第二进气口、第二出气口、进水口和出水口，所述进水口和出水口均与所述水体灌注装置对应连接，所述第二进气口连接鼓风干燥装置。

结合上述实现方式，在本发明的某些实现方式中，所述第一进气口和第一出气口处均设有疏水性微孔滤膜，所述进水口和出水口处均设有亲水性微孔滤膜，所述第二进气口处设有过滤膜。

结合上述实现方式，在本发明的某些实现方式中，还包括剂量测试组件，所述剂量测量组件位于所述动物固定装置的顶部和 /或底部，所述剂量测试组件用于检测照射剂量。

上述技术方案中的一个技术方案至少具有如下优点或有益效果之一：当对动物进行辐照实验时，实验人员根据模拟肿瘤适形与调强放射治疗所需的照射剂量分布要求，通过驱动结构驱动相对应的遮挡结构伸出或缩回，使得遮挡结构遮挡或避开辐照射线，达到同一射野内产生不均匀的射线剂量分布的目的。该技术方案的动物辐照实验装置通过调节遮挡结构遮挡放射线的位置，满足模拟肿瘤适形与调强放射治疗的要求，使同一射野内产生不均匀的线束强度分布，保证非照射区域的安全性，提高靶区剂量。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1是本发明一个实施例的结构示意图；

图2是图1所示一个实施例的动物固定装置的结构示意图；

图3是图1所示一个实施例的俯视图。

具体实施方式

本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。

本发明中，如果有描述到方向(上、下、左、右、前及后)时，其仅是为了便于描述本发明的技术方案，而不是指示或暗示所指的技术特征必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本发明中，“若干”的含义是一个或者多个，“多个”的含义是两个以上，“大于”“小于”“超过”等理解为不包括本数；“以上”“以下”“以内”等理解为包括本数。在本发明的描述中，如果有描述到“第一”“第二”仅用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明中，除非另有明确的限定，“设置”“安装”“连接”等词语应做广义理解，例如，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，还可以是一体成型；可以是机械连接，也可以是电连接或能够互相通讯；可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

参见图1，本发明的实施例提供了一种动物辐照实验装置，包括动物固定装置和剂量控制组件，动物固定装置1位于剂量控制组件的下方，剂量控制组件用于调节放射线对动物固定装置1 照射的位置，动物固定装置1用于固定动物，使动物能够接受放射线的辐照。剂量控制组件包括第一剂量控制组件21和第二剂量控制组件22，参见图1和图3，第一剂量控制组件21和第二剂量控制组件22均包括多个剂量控制单元，剂量控制单元包括驱动结构和遮挡结构23，第一剂量控制组件21的遮挡结构23 和第二剂量控制组件22的遮挡结构23均沿第一方向y分布，驱动结构能够驱动遮挡结构23沿第二方向x伸出或缩回，使得剂量控制组件能够沿上下方向完全错开或完全遮蔽或部分遮蔽动物固定装置1。实验人员根据模拟肿瘤适形与强调放射治疗的照射剂量分布要求，当放射线从剂量控制组件的上方往下照射时，通过调节遮挡结构23的遮挡位置，来设置放射线所照射的动物的位置，可以使同一射野内产生不均匀的线束强度分布，保护非照射区域的安全性，提高靶区剂量。优选的，第一剂量控制组件 21和第二剂量控制组件22对称分布在照射野中心的两侧，方便进行辐照实验。

当对动物进行辐照实验时，实验人员根据模拟肿瘤适形与调强放射治疗所需的照射剂量分布要求，通过驱动结构驱动相对应的遮挡结构23伸出或缩回，使得遮挡结构23遮挡或避开辐照射线，达到同一射野内产生不均匀的射线剂量分布的目的。该技术方案的动物辐照实验装置通过调节遮挡结构23遮挡放射线的位置，满足模拟肿瘤适形与调强放射治疗的要求，使同一射野内产生不均匀的线束强度分布，保证非照射区域的安全性，提高靶区剂量。

为方便相邻两个遮挡结构23能够伸出或缩回，相邻两个遮挡结构23之间具有间隙。参见图1，在一些实施例中，第一剂量控制组件21和第二剂量控制组件22均包括上层剂量控制组件和下层剂量控制组件，上层剂量控制组件的遮挡结构23与下层剂量控制组件的遮挡结构23错开分布，即上层剂量控制组件的遮挡结构23位于下层剂量控制组件的相邻两个遮挡结构23之间的间隙的上方，可通过同侧的上层剂量控制组件和下层剂量控制组件的配合使用达到将动物完全遮蔽或部分打开的目的。可以理解的是，上层剂量控制组件或上层剂量控制组件的相邻两个遮挡结构23之间的间隙可控制在0.1mm至1mm之间，上层剂量控制组件的遮挡结构23与下层剂量控制组件的遮挡结构23之间的间隙可控制在0.1mm至2mm之间。其中，第一剂量控制组件21和第二剂量控制组件22还可根据实验的精度需求设置3层以上的剂量控制组件。

参见图1和图3，在一些实施例中，动物辐照实验装置还包括放置箱，遮蔽结构包括栅体，驱动结构包括电机和控制器，控制器与电机电连接，电机的输出端设有螺纹轴，螺纹轴的端部套设有螺纹套，螺纹套与栅体连接，最终通过电机的运转带动栅体移动，即沿第二方向x伸出或缩回。放置箱包括第一放置箱24 和第二放置箱25，第一剂量控制组件21的驱动结构放置于第一放置箱24中，第二剂量控制组件22的驱动结构放置于第二放置箱25中，可节约空间，有利于优化空间布局，方便安装与拆卸。可以理解的是，栅体可采用如铅或铅玻璃等防辐射材料制造，电机可采用步进电机或伺服电机进行驱动，可满足栅体移动位置的精度要求。

先将栅体全部收缩回去，即全部归零，使栅体与动物固定装置1沿上下方向完全错开，再依靠医用加速器已有的激光线定位，配合治疗床，使得照射野中心置于动物肿瘤位置中心。位置校准后，按辐照实验要求，调整剂量控制单元的栅体位置，使栅体对应伸出或缩回，生成肿瘤辐照照射区域。

参见图1，在一些实施例中，动物辐照实验装置还包括连接装置3，连接装置3的顶部设有凹槽，动物固定装置1嵌入凹槽中，以将动物固定装置1固定。可以理解的是，连接装置3可采用组织等效固体水材质制造，可吸收射线的散射剂量，最大限度地降低了射线散射。凹槽中设有组织等效胶体，组织等效胶体材料具有优良的可塑性和变形性能，能够紧密贴合动物固定装置1，可确保动物固定装置1安装的稳固性。

参见图1，连接装置3于凹槽的两侧设有第一导向结构31，第一放置箱24和第二放置箱25的底部均设有与第一导向结构 31配合的第二导向结构32，可实现连接装置3与第一放置箱24、第二放置箱25的滑动连接。可以理解的是，第一导向结构31和第二导向结构32之间可采用如导轨和滑槽的配合方式，也可采用如导轨和导向轮的配合方式等。其中，导轨或滑槽上可设有用于限制滑动行程的限位结构，保证连接装置3和放置箱之间滑动连接的安全性，防止脱落。

参见图1、图2和图3，在一些实施例中，动物固定装置1 包括第一动物固定装置11和第二动物固定装置12，第一动物固定装置11设有第一空腔，第二动物固定装置12设有第二空腔，第一动物固定装置11和第二动物固定装置12之间设有隔板13，隔板13上设有将第一空腔和第二空腔连通的开口14。实验动物的身体放置于第二动物固定装置12，实验动物的头部从开口14 穿过，并将实验动物的头部放置于第一动物固定装置11中，开口14则用于固定实验动物的颈部。其中，开口14处设有胶体材料，可用于保护动物的颈部。实验过程可向第二动物固定装置 12中灌注水，使第二空腔中形成一定深度的水层，从而解决电子平衡问题，克服放射线的剂量建成效应。

参见图2和图3，第二动物固定装置12于第二空腔中设有与开口14连通的防水套，防水套起到防水作用，将动物的身体放置在防水套中，避免动物在实验过程中直接与水接触，损害动物健康，不利于长期的观察实验。防水套中设有动物四肢固定架，可用于固定实验动物的四肢。参见图3，防水套连接负压吸引装置4，当固定好动物并保证防水套密封后，再向第二空腔中灌水，同时可通过负压吸引装置4将防水套中的气体排出，使防水套紧密贴附在动物体表，在克服放射线的剂量建成效应的同时，能够避免动物受水浸泡，保证实验动物的健康。可以理解的是，负压吸引装置4可采用如负压风机、鼓风机、吸气筒、负压吸引器等对防水套排气。

灌注水体可采用人工灌注的方法，也可采用恒流泵的方式向第二空腔中泵注水体。参见图3，在一些实施例中，动物辐照实验装置还包括水体灌注装置5，第二动物固定装置12设有均与第二空腔连通的第二进气口17、第二出气口、进水口15和出水口16，进水口15和出水口16均与水体灌注装置5对应连接，通过水体灌注装置5可保证第二动物固定装置12中水体的循环，保证一定的水体深度，从而克服放射线的剂量建成效应，提高实验的精度。第二进气口17连接鼓风干燥装置6，辐照实验结束后，可通过鼓风干燥装置6快速风干第二空腔以及防水膜表面残留的水分，方便下次实验。

参见图2，在一些实施例中，防水套设有可伸缩结构18和第三导向结构19，可伸缩结构18的一端固定在隔板13上，可伸缩结构18的另一端可沿防水套的长度方向来回移动，并可拆卸地安装在第二动物固定装置12于隔板13相对的一侧，第三导向结构19位于防水套的底部的两侧，防水套于第三导向结构19 的外侧设有沿防水套的长度方向设置的密封结构，密封结构包括相配合的上密封结构和下密封结构，可伸缩结构18穿过密封结构，即从上密封结构和下密封结构之间穿过，并通过若干滑块与第三导向结构19配合，密封结构可保证防水套在实现伸缩功能的同时能够确保防水套侧边的密封性。

可伸缩结构18通过滑块的滑动实现伸展或收缩。当需要对动物进行辐照实验时可展开可伸缩结构18以将动物包裹在其内部，当完成实验时可将可伸缩结构18收起并对第二空腔风干。可以理解的是，上密封结构和下密封结构均可采用如弹性橡胶密封条、防水拉链等具有防水功能的密封结构。将动物固定好后，再通过滑块和第三导向结构19的配合对伸缩结构进行伸展，并对伸缩结构的伸展端进行固定，可采用如密封封条、防水贴条等将其密封安装在第二动物固定装置12于隔板13相对的一侧。与此同时，将密封结构进行密封，即可灌注水体进行后续辐照实验。

参见图2和3，在一些实施例中，动物辐照实验装置还包括气体交换装置7，第一动物固定装置11设有均与第一空腔连通的第一进气口71、第一出气口72、第一插口73和第二插口74，进气口和出气口与气体交换装置7对应连接，可为动物提供满足其实验过程中所需的空气。第一插口73连接氧浓度监测仪，氧浓度监测仪用于监测第一动物固定装置11的氧气浓度。第二插口74连接气体麻醉机，可根据实验需要对动物进行无创气体麻醉，保证实验动物的自然存活状态。

参见图3，在一些实施例中，第一进气口71和第一出气口 72处均设有疏水性微孔滤膜，适用于空气过滤，进水口15和出水口16处均设有亲水性微孔滤膜，适用于溶液过滤。通过疏水性微孔滤膜和亲水性微孔滤膜的设置，可滤过微生物，避免实验环境受污染，保证动物的存活环境。第二进气口17处设有过滤膜，确保空气洁净。

参见图1和图3，在一些实施例中，动物辐照实验装置还包括剂量测试组件，剂量测量组件位于动物固定装置1的顶部和/ 或底部，剂量测试组件用于检测照射剂量。更进一步地，剂量测量组件应分布在辐照范围的中心和边缘，可对不同位置的表面入射量进行监测，从而为处于不同位置的组织进行相对生物学效应测量提供准确的物理剂量数据。可以理解的是，剂量测试组件8 可采用如热释光剂量片、电离室、剂量学胶片、剂量探测器和多通道剂量仪中的一个或多个。其中，剂量测试组件8的测量点不少于5个，剂量测试组件8可采用对角线排布、错位排布或同位排布的方式进行排布。

参见图2和图3，在一些实施例中，动物四肢固定架包括弹性固定环33和定位卡槽34，弹性固定环33可滑动地安装于定位卡槽34上，从而调节不同实验动物的固定位置。弹性固定环 33的内部设有软胶体结构，可减少对实验动物的不良刺激。

在一些实施例中，第一动物固定装置11和第二动物固定装置12均采用可拆卸的连接方式，容易清洗、进行灭菌消毒，实现无菌的实验环境，利于长期反复使用，具有实用性。

在本说明书的描述中，参考术语“示例”、“实施例”或“一些实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

当然，本发明创造并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种动物辐照实验装置，其特征在于：包括动物固定装置和剂量控制组件，所述动物固定装置位于所述剂量控制组件的下方，所述剂量控制组件包括第一剂量控制组件和第二剂量控制组件，所述第一剂量控制组件和第二剂量控制组件均包括多个剂量控制单元，所述剂量控制单元包括驱动结构和遮挡结构，所述第一剂量控制组件的所述遮挡结构和第二剂量控制组件的所述遮挡结构均沿第一方向分布，所述驱动结构能够驱动所述遮挡结构沿第二方向伸出或缩回，使得所述剂量控制组件能够沿上下方向完全错开或完全遮蔽或部分遮蔽所述动物固定装置。

2.根据权利要求1所述的动物辐照实验装置，其特征在于：所述第一剂量控制组件和第二剂量控制组件均包括上层剂量控制组件和下层剂量控制组件，所述上层剂量控制组件的所述遮挡结构与所述下层剂量控制组件的所述遮挡结构错开分布。

3.根据权利要求2所述的动物辐照实验装置，其特征在于：还包括放置箱，所述遮蔽结构包括栅体，所述驱动结构包括电机和控制器，所述控制器与所述电机电连接，所述电机的输出端设有螺纹轴，所述螺纹轴的端部套设有螺纹套，所述螺纹套与所述栅体连接，所述放置箱包括第一放置箱和第二放置箱，所述第一剂量控制组件的所述驱动结构放置于所述第一放置箱中，所述第二剂量控制组件的所述驱动结构放置于所述第二放置箱中。

4.根据权利要求3所述的动物辐照实验装置，其特征在于：还包括连接装置，所述连接装置的顶部设有凹槽，所述动物固定装置嵌入所述凹槽中，所述连接装置于所述凹槽的两侧设有第一导向结构，所述第一放置箱和第二放置箱的底部均设有与所述第一导向结构配合的第二导向结构。

5.根据权利要求1所述的动物辐照实验装置，其特征在于：所述动物固定装置包括第一动物固定装置和第二动物固定装置，所述第一动物固定装置设有第一空腔，所述第二动物固定装置设有第二空腔，所述第一动物固定装置和第二动物固定装置之间设有隔板，所述隔板上设有将所述第一空腔和第二空腔连通的开口，所述第二动物固定装置于所述第二空腔中设有与所述开口连通的防水套，所述防水套中设有动物四肢固定架，所述防水套连接负压吸引装置。

6.根据权利要求5所述的动物辐照实验装置，其特征在于：所述防水套设有可伸缩结构和第三导向结构，所述可伸缩结构的一端固定在所述隔板上，所述可伸缩结构的另一端可沿所述防水套的长度方向来回移动，并可拆卸地安装在所述第二动物固定装置于所述隔板相对的一侧，所述第三导向结构位于所述防水套的底部的两侧，所述防水套于所述第三导向结构的外侧设有沿所述防水套的长度方向设置的密封结构，所述密封结构包括相配合的上密封结构和下密封结构，所述可伸缩结构穿过所述密封结构，并通过若干滑块与所述第三导向结构配合。

7.根据权利要求5所述的动物辐照实验装置，其特征在于：还包括气体交换装置，所述第一动物固定装置设有均与所述第一空腔连通的第一进气口、第一出气口、第一插口和第二插口，所述进气口和出气口与所述气体交换装置对应连接，所述第一插口连接氧浓度监测仪，所述第二插口连接气体麻醉机。

8.根据权利要求7所述的动物辐照实验装置，其特征在于：还包括水体灌注装置，所述第二动物固定装置设有均与所述第二空腔连通的第二进气口、第二出气口、进水口和出水口，所述进水口和出水口均与所述水体灌注装置对应连接，所述第二进气口连接鼓风干燥装置。

9.根据权利要求8所述的动物辐照实验装置，其特征在于：所述第一进气口和第一出气口处均设有疏水性微孔滤膜，所述进水口和出水口处均设有亲水性微孔滤膜，所述第二进气口处设有过滤膜。

10.根据权利要求1所述的动物辐照实验装置，其特征在于：还包括剂量测试组件，所述剂量测量组件位于所述动物固定装置的顶部和/或底部，所述剂量测试组件用于检测照射剂量。

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