CN219166501U - 一种头颅组织封闭装置及开颅成像装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种头颅组织封闭装置及开颅成像装置，该头颅组织封闭装置包括成像玻片及封闭环，成像玻片的光轴与封闭环的中轴线重合，且封闭环的一端与成像玻片密封配合形成一容器，容器内部形成用于容纳水凝胶体的容腔，封闭环的另一端形成开口；封闭环的外表面设有用于与颅骨密封粘结的胶层。该头颅组织封闭装置在使用过程时，先在成像玻片与封闭环配合形成的容器内形成水凝胶，然后将封闭环放入颅骨开设的小孔中，通过封闭环外表面设有的胶层与颅骨密封粘结，从而能够对颅骨开孔后暴露的脑组织进行良好的密封。同时，容器内的水凝胶与脑组织的相容性较好，进而能够尽量减少脑组织发炎等症状，进而有利于长期实验动物活体脑组织成像。

Description

一种头颅组织封闭装置及开颅成像装置

技术领域

本实用新型涉及实验动物脑神经成像领域，具体涉及一种头颅组织封闭装置及开颅成像装置。

背景技术

大脑是支配生物认知和活动的主要器官，研究脑内神经细胞的功能及其对外界信息编码的机制，可为构建完整的神经网络系统和治疗一些神经性疾病提供重要的理论依据。由于中枢神经系统是对感知和行为进行编码的完整网络，所以一些离体条件下的研究结果并不能准确反应出活体内神经细胞的正常生理功能，也无法实现神经细胞在机体感觉处理环路、学习记忆环路中形态功能的研究。因此，在体实验研究神经细胞的功能及对感知信息的处理成为新的热点。

目前，双光子显微成像技术作为一种新型的活体成像技术已被广泛应用于神经科学研究领域。双光子显微镜可以利用飞秒脉冲激光器来快速释放两个低能光子，从而能够达到聚焦平面小、损伤小等成像效果。因此，利用双光子显微镜成像的技术被广泛应用到从离体到活体、从分子到网络、从结构到功能、从生理到病理等神经生物学研究领域的各个方面。

但是，在活体脑成像中，开颅暴露脑组织后进行双光子成像时，开颅暴露的脑组织由于开窗压力等原因，脑组织成像层面随着呼吸节律的抖动会更加明显，难以获得长期高质量的成像效果。而且，现有的实验过程中，都是采用将玻片直接覆盖在暴露的脑组织上的方式进行成像，暴露的脑组织由于密封不好而引起炎症，并且玻片与脑组织的组织相容性差，也易引发炎症，不利于长期实验动物活体脑组织成像。

实用新型内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，本实用新型提供了一种头颅组织封闭装置及开颅成像装置，该头颅组织封闭装置能够对开颅暴露的脑组织进行良好的密封，有利于长期实验动物活体脑组织成像。

本申请提供一种头颅组织封闭装置，应用于开颅成像装置，该头颅组织封闭装置包括成像玻片及封闭环，所述成像玻片的光轴与所述封闭环的中轴线重合，且所述封闭环的一端与所述成像玻片密封配合形成一容器，所述容器内部形成用于容纳水凝胶体的容腔，所述封闭环的另一端形成开口；所述封闭环的外表面设有用于与颅骨密封粘结的胶层。

该头颅组织封闭装置在使用过程时，在颅骨上开设与封闭环圆周尺寸匹配的小孔，先在成像玻片与封闭环配合形成的容器内形成水凝胶，具体地，水凝胶可以为HA-A与HB-PEG按照体积比1：1交联形成的水凝胶；然后将封闭环放入颅骨开设的小孔中，通过封闭环外表面设有的胶层与颅骨密封粘结，从而能够对颅骨开孔后暴露的脑组织进行良好的密封。另外，容器内形成的水凝胶与脑组织的相容性较好，因此，上述头颅组织封闭装置能够对开颅暴露的脑组织进行良好的密封，同时，容器内的水凝胶与脑组织的相容性较好，进而能够尽量减少脑组织发炎等症状，进而有利于长期实验动物活体脑组织成像。此外，上述头颅组织封闭装置操作更加方便，一步式扣在开窗区域即可，不需要多步显微操作。

一种优选方式中，为了在使用过程中便于对上述头颅组织封闭装置进行取放，上述头颅组织封闭装置还包括用于拿取所述容器的握持部。

具体地，所述握持部为手柄，所述手柄的一端与所述成像玻片固定连接。

可选地，所述封闭环的直径为2.8-3.2mm，且沿所述成像玻片的光轴方向，所述封闭环的深度为0.8-1.2mm。

可选地，所述胶层为医用耳脑胶EC胶。医用耳脑胶具有粘力强、起效快等优点，可以提高上述头颅组织封闭装置与颅骨粘结的稳定性。

可选地，还包括无菌混合注射器，所述无菌混合注射器具有：

内部含有HA-A溶液的第一注射腔；

内部含有HB-PEG溶液的第二注射腔。

可选地，所述成像玻片为圆形玻片，且所述封闭环外表面为圆柱面，所述成像玻片的直径大于所述封闭环外表面的直径。

可选地，所述成像玻片的直径为3.0-3.4mm，厚度为0.4-0.6mm。

本实用新型还提供了一种开颅成像装置，该开颅成像装置包括上述方案中提供的任意一种的头颅组织封闭装置。

优选地，开颅成像装置还包括头部固定架，所述头部固定架具有镂空部，所述头部固定架的镂空部的中心轴线用于与所述头颅组织封闭装置中成像玻片的光轴重合。

优选地，开颅成像装置还包括双光子物镜，所述双光子物镜用于与所述头颅组织封闭装置中成像玻片配合。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本申请提供的一种头颅组织封闭装置结构示意图；

图2为本申请提供的一种头颅组织封闭装置具有的无菌混合注射器的结构示意图；

图3为本申请提供的一种头颅组织封闭装置的立体结构示意图；

图4为本申请提供的一种开颅成像装置使用时的状态示意图；

图5为应用本申请提供的一种开颅成像装置获取的活体小鼠实验动物视觉皮层小胶质细胞图形。

1、成像玻片；2、封闭环；21、胶层；3、握持部；4、无菌混合注射器；41、第一注射腔；42、第二注射腔；5、双光子物镜；6、头部固定架；7、实验动物小鼠；8、牙科水泥；9、颅骨；10、脑组织；100、头颅组织封闭装置；101、水凝胶。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关申请，而非对该申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

在活体脑成像过程中，对于开颅后脑组织的密封效果以及采用的密封装置与脑组织之间的相容性的好坏，是决定能否对实验动物活体脑组织成像的重要因素。为解决现有技术中存在的技术短板，本申请提供了一种头颅组织封闭装置及开颅成像装置，使用该头颅组织封闭装置能够对开颅暴露的脑组织进行良好的密封，并且，该头颅组织封闭装置在对暴露的脑组织进行密封之后，该头颅组织封闭装置与脑组织之间的相容性较好，从而有利于长期实验动物活体脑组织成像。此外，上述头颅组织封闭装置和开颅成像操作更加方便，一步式扣在开窗区域即可，不需要多步显微操作。

具体的，请参照图1，本实施例提供的应用于开颅成像装置的头颅组织封闭装置100包括成像玻片1及封闭环2，所述成像玻片1的光轴与所述封闭环2的中轴线重合，且所述封闭环2的一端与所述成像玻片1密封配合形成一容器，所述容器内部形成用于容纳水凝胶体的容腔，所述封闭环2的另一端形成开口；所述封闭环2的外表面设有用于与颅骨密封粘结的胶层21。

结合图1、图3和图4，上述头颅组织封闭装置在使用过程中，其具体使用方法可以为：

第一步，麻醉小鼠7，暴露颅骨，使用电钻开孔去掉待观察脑区上方的颅骨，暴露脑组织10。本步骤中，去掉颅骨大小范围可以为直径3.1mm左右的圆形区域。

第二步，在头颅组织封闭装置100中封闭环2与成像玻片1配合形成的容器内形成水凝胶101。

第三步，将本申请提供的头颅组织封闭装置100放置在实验小鼠7暴露的脑组织10上。本步骤中，上述封闭环2的外表面上带有用于粘连封闭环2与颅骨9的胶层，封闭环2可直接与颅骨9进行粘连。且上述头颅组织封闭装置100中封闭环2的外径可以尽量与颅骨9上开孔的大小一致，可以使封闭环2正好可以卡在小孔中。进一步地，为了提高上述头颅组织封闭装置100与实验小鼠颅骨9之间密封的稳定性，再进一步地，可以使用牙科水泥8将成像玻片1与周边的颅骨9粘连。

第四步，将头部固定架6具有中间镂空圆形的中心对准已经固定好的成像玻片1的中心，然后将头部固定架6粘在实验小鼠的头部。将完成上述操作的实验小鼠安装在成像固定装置上。本步骤中，除可以使用牙科水泥外，还可使用其他材料将头部固定架固定在实验小鼠的颅骨9上。多款成像固定装置均可使用，在此不作详细描述。

第五步，将实验小鼠转移至双光子显微镜下进行观察。将显微镜的双光子物镜5对准成像玻片1，聚焦到待观察层面，调节显微镜参数，获得光学图像，如图5所示。

使用上述颅骨组织封闭装置对实验小鼠进行脑组织成像时，需要在实验小鼠的颅骨上开设与封闭环2圆周尺寸匹配的小孔，小孔的孔径可稍大于封闭环2的外径，先在成像玻片1与封闭环2配合形成的容器内形成水凝胶101，具体地，水凝胶101可以为HA-A与HB-PEG按照体积比1：1交联形成的水凝胶；然后将封闭环2对准颅骨上开设的小孔并放入小孔中，通过封闭环2外表面设有的胶层21与实验小鼠的颅骨9密封粘结，从而能够对颅骨9开孔后暴露的脑组织10进行良好的密封，另外，容器内形成的水凝胶101与脑组织10的相容性较好，因此，上述头颅组织封闭装置能够对开颅暴露的脑组织10进行良好的密封，同时，容器内的水凝胶101与脑组织10的相容性较好，进而能够尽量减少脑组织发炎等症状，进而有利于长期实验动物活体脑组织成像。

一种优选方式中，为了在使用过程中便于对上述头颅组织封闭装置进行取放，如图1和图3所示，上述头颅组织封闭装置还包括用于拿取所述容器的握持部3。具体使用过程中，可以通过镊子夹取上述握持部3来取放头颅组织封闭装置。

具体地，所述握持部3为手柄，所述手柄的一端与所述成像玻片1固定连接。手柄的具体尺寸可以根据产品的大小进行设置，如，具体可以为，沿成像玻片的光轴方向，手柄的尺寸为0.8-1.2mm左右，如0.8mm、0.9mm、1.0mm、1.1mm、1.2mm；沿手柄的长度方向，上述手柄露出成像玻片1的长度可以为4.3-4.6mm，如可以为4.3mm、4.4mm、4.5mm、4.6mm；手柄的宽度可以为1.5mm左右。

一种可选实施方式中，为了能够使上述头颅组织封闭装置能够与常用的颅骨开孔钻具开孔的尺寸匹配，所述封闭环2的直径为2.8-3.2mm，如，可以为2.8mm、2.9mm、3.0mm、3.1mm、3.2mm；且沿所述成像玻片1的光轴方向，所述封闭环2的深度为0.8-1.2mm，如，可以为0.8mm、0.9mm、1.0mm、1.1mm、1.2mm。

一种可选的实施方式中，上述封闭环2外表面设有的胶层21可以为医用耳脑胶EC胶。医用耳脑胶具有粘力强、起效快等优点，可以提高上述头颅组织封闭装置与颅骨粘结的稳定性。

一种具体实施方式中，为了便于在封闭环2与成像玻片1配合形成的容器内形成水凝胶，如图2所示，上述头颅组织封闭装置还包括无菌混合注射器4，所述无菌混合注射器4具有：

内部含有HA-A溶液的第一注射腔41；

内部含有HB-PEG溶液的第二注射腔42。

具体使用过程中，可以通过第一注射腔41向上述容器内推入HA-A材料，然后通过第二注射腔42向上述容器内推入HB-PEG材料，两种材料可以根据需求调整混合的体积比例，如体积比可以为1：1。

在上述各实施方式的基础上，如图3所示，上述头颅组织封闭装置中的成像玻片1为圆形玻片，且所述封闭环2的外表面为圆柱面，所述成像玻片1的直径大于所述封闭环2外表面的直径。成像玻片1与封闭环2的尺寸设计，可以使封闭环2伸入颅骨上的小孔后，成像玻片1起到覆盖颅骨上开孔的作用，进而能够进一步提高上述头颅组织封闭装置与颅骨开孔之间的密封性。

可选地，所述成像玻片1的直径为3.0-3.4mm，如3.0mm、3.1mm、3.2mm、3.3mm、3.4mm，成像玻片1的直径尺寸可以根据封闭环2外表面的尺寸选择进行调整，使成像玻片1的直径大于所述封闭环2外表面的的直径即可。

另外，成像玻片1的厚度为0.4-0.6mm，具体如，0.4mm、0.5mm、0.6mm。

基于相同的发明构思，本实用新型还提供了一种开颅成像装置，该开颅成像装置包括上述方案中提供的任意一种的头颅组织封闭装置。

一种优选实施方式中，如图4所示，开颅成像装置还包括头部固定架6，所述头部固定架6具有镂空部，所述头部固定架6的镂空部的中心轴线用于与所述头颅组织封闭装置中成像玻片1的光轴重合。

优选地，开颅成像装置还包括双光子物镜5，所述双光子物镜5用于与所述头颅组织封闭装置中成像玻片1配合成像。

使用上述头颅组织封闭装置100及包含该头颅组织封闭装置100的开颅成像装置的一种具体方式可以为：

准备Cx3cr1^CreERT2/+::Ai14^fl/+小鼠，通过他莫西芬灌胃诱导后一周，麻醉小鼠，剪开头皮，使用电钻将头骨去掉大小直径为3mm的圆形头骨。

将上述头颅组织封闭装置100中具有的无菌混合注射器4内的HA-A与HB-PEG分别添加在上述颅骨组织封闭装置中封闭环2与成像玻片1配合形成的容器内，等待5s，形成水凝胶。

形成水凝胶后，将上述头颅组织封闭装置100卡扣在去掉头骨的区域。

将头架部件6粘连在小鼠7的头骨9上，固定于成像架上，用于活体小胶质细胞成像。定位于100μm深度之下的视觉皮层，调至1000nm波长，根据双光子显微镜操作流程，获取光学图片，如图5所示。

以上实施例的成像结果显示，本实用新型操作便利，对于所属领域的普通技术人员均可快速操作。利用本实用新型获得的光学图像，效果良好，且克服了现有双光子成像手术过程中常伴随着暴露脑组织炎症发生的缺陷，有利于长时程活体双光子成像，在实验动物活体双光子成像实验中有着很高的实用意义。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (10)

1.一种头颅组织封闭装置，应用于开颅成像装置，其特征在于，包括成像玻片及封闭环，所述成像玻片的光轴与所述封闭环的中轴线重合，且所述封闭环的一端与所述成像玻片密封配合形成一容器，所述容器内部形成用于容纳水凝胶体的容腔，所述封闭环的另一端形成开口；所述封闭环的外表面设有用于与颅骨密封粘结的胶层。

2.根据权利要求1所述的头颅组织封闭装置，其特征在于，还包括用于拿取所述容器的握持部。

3.根据权利要求2所述的头颅组织封闭装置，其特征在于，所述握持部为手柄，所述手柄的一端与所述成像玻片固定连接。

4.根据权利要求1所述的头颅组织封闭装置，其特征在于，所述封闭环的直径为2.8-3.2mm，且沿所述成像玻片的光轴方向，所述封闭环的深度为0.8-1.2mm。

5.根据权利要求1所述的头颅组织封闭装置，其特征在于，所述胶层为医用耳脑胶EC胶。

6.根据权利要求1-5任一项所述的头颅组织封闭装置，其特征在于，所述成像玻片为圆形玻片，且所述封闭环外表面为圆柱面，所述成像玻片的直径大于所述封闭环外表面的直径。

7.根据权利要求6所述的头颅组织封闭装置，其特征在于，所述成像玻片的直径为3.0-3.4mm，厚度为0.4-0.6mm。

8.一种开颅成像装置，其特征在于，包括如权利要求1-7任一项所述的头颅组织封闭装置。

9.根据权利要求8所述的开颅成像装置，其特征在于，还包括头部固定架，所述头部固定架具有镂空部，所述头部固定架的镂空部的中心轴线用于与所述头颅组织封闭装置中成像玻片的光轴重合。

10.根据权利要求8所述的开颅成像装置，其特征在于，还包括双光子物镜，所述双光子物镜用于与所述头颅组织封闭装置中成像玻片配合。

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