專利名稱：基于方骨及上頜齒頂的大壁虎腦立體定位裝置及方法
技術領域：
本發明的基于方骨及上頜齒頂的大壁虎腦立體定位裝置及方法，屬腦立體定位技術領域，用于大壁虎頭部的立體定位，以進行大壁虎腦功能的相關探索實驗。
背景技術：
發明人已獲授權的發明專利《壁虎腦立體定位方法及裝置》(專利授權號 200610086008. x)確定了大壁虎腦立體定位方法，并設計了相關定位夾持裝置。所設計的定位夾持裝置采用左右眼眶夾持點和壁虎上頜吻部齒頂三點定位夾持的方式，可以完全固定大壁虎上頜以及額骨，適合麻醉狀態下大壁虎的手術、腦內電刺激及其神經信息記錄。大壁虎顱骨解剖學研究表明，其額骨和頂骨具有明顯的冠狀縫。靜息狀態、深度麻醉或者淺麻醉狀態下大壁虎尚未發生肢體動作(尤其是發生上下頜緊咬)時，平臥于軀體墊板上的大壁虎頭部的額骨和頂骨不會發生相對移動。即在上述發明專利的三點定位方式下，大壁虎頂骨和額骨沒有相對位移。然而，隨著研究的深入，當活體大壁虎上下頜緊咬以及在淺麻醉狀態下電刺激大壁虎某些相關腦區，誘發大壁虎發生嘴部開閉動作時，其頭部的額骨和頂骨會以冠狀縫為軸發生一定的相對轉動。進一步的解剖學研究發現，大壁虎的頂骨同包裹著大壁虎腦組織的硬腦膜相連，頂骨的移動將會帶動與其相連的硬腦膜從而帶動硬腦膜下的腦組織。腦組織的這種位移無疑會影響電刺激以及記錄微電極的精確定位， 不利于實驗進行。為此，有必要在發明專利200610086008. X所確立的壁虎腦立體定位方法的基礎上，探索全新的定位夾持技術，使得大壁虎頂骨在新的定位夾持方式下能夠完全固定，確保大壁虎顱骨的全定位。為深入探索大壁虎腦功能提供可靠的立體定位平臺。
發明內容
本發明的目的在于，提出一種基于方骨和上頜齒頂定位的大壁虎腦立體定位裝置及方法，實現大壁虎全腦的立體定位，定位準確。本發明的裝置如下一種基于方骨和上頜齒頂定位的大壁虎腦立體定位裝置，包括定位校針、三維電極移動裝置、底座、安裝在底座上的U形支座、分別安裝在U形支座U字形兩端的位于同一水平線上的左耳桿夾持器和右耳桿夾持器，安裝在U形支座U字形底端且垂直于左、右耳桿連線的壁虎適配器，且所述左耳桿夾持器、右耳桿夾持器和壁虎適配器都設有游標刻度，其特征在于(a)、所述的左耳桿夾持器與另一右耳桿夾持器結構對應，具體如下耳桿夾持器包括耳桿和耳桿上夾頭，其中耳桿桿上夾頭通過鎖緊螺釘I安裝于耳桿上，在鎖緊螺釘I 上位于耳桿和耳桿上夾頭之間還裝有復位彈簧I，在耳桿上還裝有鎖緊螺釘II ;在上述鎖緊螺釘I、鎖緊螺釘II及復位彈簧I共同作用下使耳桿上夾頭與耳桿夾緊；上述耳桿上夾頭的夾持端面為半圓柱形；(b)、上述耳桿頭部根據大壁虎耳道內方骨的特殊構造設計，具體為耳桿頭部可以伸進耳孔內，耳桿頭部包含一個用于抵住大壁虎耳道內方骨內側骨梁的傾斜端面，傾斜端面與水平面的夾角α滿足60° < α <75° ;傾斜端面頂部具有用于支撐方骨內緣最高點的弧形尖端。(C)、所述的壁虎適配器由豎直移動部件、上頜齒頂夾持器以及連接板組成；其中豎直移動部件由固定支架、與固定支架相連的移動支架、通過鎖緊手柄與移動支架相連的聯結頭組成；壁虎適配器通過連接板和適配器固緊螺釘與U形支座相連接；(d)、所述上頜齒頂夾持器包括轉動支架，上頜支撐板和鼻骨上壓頭；其中上頜支撐板固定于轉動支架上；鼻骨上壓頭通過鎖緊螺釘III安裝于轉動支架上，在鎖緊螺釘III 上位于轉動支架和鼻骨上壓頭之間還裝有復位彈簧II，在轉動支架上還裝有鎖緊螺釘IV， 在上述鎖緊螺釘III、鎖緊螺釘IV及復位彈簧II共同作用下使轉動支架帶動上頜支撐板和鼻骨上壓頭實現夾緊。夾持大壁虎時，上頜支撐板與水平面成傾角β。β角根據大壁虎頭部自然貼附水平面時其上頜齒頂平面與水平面之間的夾角大小進行調節。所述基于方骨和上頜齒頂的大壁虎腦立體定位裝置進行大壁虎腦立體定位的方法，其特征在于包括以下過程(a)、輕輕打開麻醉大壁虎的上下頜，使其嘴角張開；將壁虎適配器轉動支架上的上頜支撐板伸進大壁虎嘴部，使大壁虎上頜齒頂支撐于上頜支撐板上；(b)、旋松左耳桿固緊螺釘、右耳桿固緊螺釘，旋開上夾頭鎖緊螺釘I、鎖緊螺釘II，將左右耳桿頭部伸進麻醉的大壁虎左右外耳道，使左右耳桿頭部的傾斜端面分別輕輕抵住大壁虎左右耳內方骨內緣增厚的傾斜骨梁，然后輕壓方骨外緣頂端，使得左右方骨內緣最高點支撐于左右耳桿傾斜端部的弧形頂點；接著在保持自然狀態下調節左、右兩耳桿上的耳桿上夾頭夾頭，使其能完全卡住大壁虎左、右方骨外部頂端；最后輕輕旋住鎖緊螺釘I和鎖緊螺釘II，同時根據兩耳桿游標刻度調節耳桿至左右完全對稱，然后旋緊左耳桿固緊螺釘、右耳桿固緊螺釘，固定耳桿位置；(C)、調節壁虎適配器的旋伸長度，使得上頜支撐板在大壁虎嘴部內的伸進量適當；然后調節上頜支撐板的高低和傾角β，使得大壁虎顱骨因點和鼻點的高度差同大壁虎靜息狀態下頭部貼附水平面時因點和鼻點的高度差一致。支撐板平面與水平面成傾角β滿足8° < β <12° ;最后輕輕旋緊鼻骨上壓頭的鎖緊螺釘，使其壓住鼻骨，完成定位。本發明中所述的壁虎適配器組件之一的上頜夾持器具有與轉動支架固結一體的上頜支撐板。移動支架用于調節上頜支撐板的上下高度，轉動支架用以固定上頜支撐板并調節上頜支撐板與水平面之間的夾角。夾持大壁虎時上頜支撐板平面與水平面之間的夾角β滿足8° < β < 12°。另外，左、右耳桿夾持器的耳桿軸線重合，兩耳桿頭部傾斜端面的最高點處于同一水平面上。左右耳桿在定位儀U形支座上的位置由耳桿上的游標刻度保證。耳桿頭部根據方骨特殊的內凹結構設計，通過耳桿端部傾斜端面(傾角α滿足: 60° )抵住方骨內緣增厚的傾斜骨板，同時方骨內緣最高點由耳桿端部傾斜端面的最高點支撐，配合上夾頭的夾持，使大壁虎頭部保持水平與對中。不僅夾持可靠，而且不易脫落，對大壁虎耳膜也不會造成損傷。本發明的壁虎適配器，用于大壁虎上頜齒頂的夾持。為了夾持可靠，并且不損傷大壁虎上頜，采用與轉動支架固結一體的上頜支撐板支撐上頜齒頂平面，配合鼻骨上夾頭的弧形夾持面的夾持，以及大壁虎吻部鼻骨的自然斜面，使得上頜在上夾頭和上頜支撐板的夾持力下，自然夾緊，可靠不變形，不脫落、且不造成損傷。考慮到使大壁虎腦部定位盡可能與大壁虎自然狀態下頭部帖服地面時的狀態相一致，上頜支撐板的高度和傾角均可調節， 即，通過移動支架調節其水平高度，通過與其固定的轉動支架調節與水平面的傾角，使夾持定位滿足要求。
本發明原理大壁虎腦部解剖觀察發現，其腦組織基本位于頂骨之下，頂骨圍繞冠狀縫相對額骨的轉動將帶動與之相連的硬腦膜，并進一步牽動腦組織，使其發生較大位移，最終影響刺激或者記錄微電極的精確定位。為了最大限度的限制頂骨和額骨圍繞冠狀縫的相對轉動， 使腦組織在實驗中始終保持標準位置，必須以使頂骨完全固定。為此，我們必須采用新的定位夾持方法，用新的定位夾持點替代發明專利200610086008. x中的左右眼眶夾持點和上頜夾持點。大壁虎顱骨的解剖學研究表明，大壁虎沒有成形的外耳道，不能象大鼠、家兔、貓等哺乳動物那樣通過外耳道用錐形耳桿進行定位。但大壁虎外耳道存在左右兩塊方骨。方骨呈匙狀，后方內凹，其凹緣鑲嵌骨膜，內側骨質厚，外側薄，背端與鱗骨相接，腹端內側與翼骨的方骨枝相連，腹端外側與關節骨構成滑車關節。進一步的形態學觀測發現，方骨內側骨質增厚的部位左右對稱，形成與水平面成α的傾角(傾角α滿足60° < a彡75。) 的骨梁，可以定位并能夠承受一定的擠壓作用力。同時，兩側方骨內凹結構具有等高的頂端，可以定位并夾持。根據以上解剖學研究，本發明設計了適合大壁虎耳內方骨結構的耳桿夾持器， 參見圖2，A向旋轉視圖顯示了耳桿端部的實際形狀，耳桿頭部具有一與水平面成傾角 α (60° < α <75° )的傾斜端面(圖2，圖4);耳桿上夾頭夾持端面設計成半圓柱形(圖 2，(a))，以防止夾持損傷夾持部位大壁虎皮膚。另外，考慮到發明專利200610086008. x中壁虎適配器所夾持的上頜夾持點部分面積小，上頜除頂骨的部分在這種夾持方式下仍可繞圓柱凸臺做微小轉動。因此，從力學全約束的觀點，本發明采用過定位方式，增加了定位夾持的可靠和牢固，即，采用上頜支撐板 (圖5)，支撐上頜齒頂。這種設計不僅增加了夾持的可靠性，而且，較大的夾持接觸面積大也有效降低了上頜齒頂單位面積所承受的夾持力，極大減少了大壁虎顱骨因夾持而產生的變形。同時，大壁虎靜息平臥頭部貼附水平面的狀態下，其上頜齒頂所在平面與水平面成一自然傾角β，統計測量發現β滿足8° < β < 12°。因此，上頜支撐板設計成傾角可調節結構，使得腦立體定位滿足發明專利200610086008. χ中使大壁虎腦部定位與大壁虎自然狀態下頭部帖服水平面時的狀態一致的要求。
圖I是大壁虎腦立體定位裝置示意圖；圖2是耳桿夾持器結構正面觀察示意圖；圖3為耳桿夾持器結構俯視觀察示意圖；圖4為壁虎適配器正面觀察示意圖；圖5為壁虎適配器俯視觀察示意圖；圖6是大壁虎耳部方骨與耳桿端部配合示意圖，示意耳桿與方骨內緣傾斜增厚的骨梁之間以及和方骨內緣最高點(圖中點a)的支撐配合；圖7是上頜支撐板傾角調節與大壁虎上頜齒頂平面之間的支撐配合示意圖；圖8是大壁虎顱骨正面觀察示意圖9為大壁虎顱骨俯視觀察示意圖；圖中標號名稱1-左耳桿固緊螺釘；2-左耳桿夾持器；3-右耳桿夾持器；4-右耳桿固緊螺釘；5_底座；6-U形支座；7_適配器固緊螺釘；8_壁虎適配器；9_鎖緊螺釘I ; 10-復位彈簧I ;11_耳桿上夾頭；12_耳桿；13_鎖緊螺釘II ;14_連接板；15_內六角螺釘； 16-固定支架；17_移動支架；18_鎖緊手柄；19_聯結頭；20_鎖緊螺釘IV ;21_復位彈簧II ； 22-轉動支架；23_上頜支撐板；24_鼻骨上壓頭；25_鎖緊螺釘III ;26_鎖緊螺釘；27_鎖緊螺釘；28_方骨；29_頂骨；30_冠狀縫；31_囟點；32_額骨；33_鼻點。
具體實施例方式圖I為基于方骨和上頜齒頂的大壁虎腦立體定位裝置示意圖。如圖所示，U形支座6通過三個支柱固定在底座5上。左耳桿夾持器2和右耳桿夾持器3分別通過左耳桿固緊螺釘I、右耳桿固緊螺釘4與U形支座6相聯。通過旋動兩個耳桿固緊螺釘可以調節左、 右耳桿夾持器的相互位置。壁虎適配器8通過適配器固緊螺釘7與U形支座6相聯。旋動適配器固緊螺釘7可以調節壁虎適配器8在U形支座6上的懸伸位置。圖2、圖3為左、右耳桿夾持器的裝配結構圖。如圖所示，耳桿上夾頭11上鉆有一個通孔和一個盲孔，鎖緊螺釘I 9和鎖緊螺釘II 13通過這兩個孔與耳桿12上的兩個螺紋孔相聯，調節鎖緊螺釘II 13至適當伸長，然后旋緊鎖緊螺釘I 9便可方便地實現夾緊。 在復位彈簧I 10的彈力作用下，旋松鎖緊螺釘I 9，耳桿上夾頭11便可以自然抬起，解除夾緊。圖3為壁虎適配器的結構示意圖。如圖所示，壁虎適配器通過連接板14利用適配器固緊螺釘7與U形支座6相連接。固定支架16通過兩個內六角螺釘15同連接板14固聯在一起。移動支架17有燕尾結構與固定支架16上的上下導向的燕尾槽相配合，可以沿著固定支架16作上下移動調節。固定支架16和移動支架17的側面標有游標刻度(圖5，B向視圖)。大壁虎上頜夾持裝置原理同左、右耳桿夾持器，由鎖緊螺釘IV20、鎖緊螺釘11125， 復位彈簧II 21，轉動支架22，上頜支撐板23，鼻骨上壓頭24等組成。大壁虎上頜夾持裝置通過鎖緊螺釘26與聯結頭19聯結；聯結頭19再通過鎖緊手柄18與移動支架17相聯結。下面結合圖I至圖9用一具體實施例說明本發明裝置的使用輕輕打開麻醉大壁虎的上下頜，使其嘴角張開；將壁虎適配器8的轉動支架22上的上頜支撐板23伸進大壁虎嘴部，使大壁虎上頜支撐于上頜支撐板23上；旋松左耳桿固緊螺釘I、右耳桿固緊螺釘4，旋開上夾頭鎖緊螺釘I 9、鎖緊螺釘II 13，將左右耳桿頭部伸進麻醉的大壁虎左右外耳道，使左右耳桿頭部的傾斜端面分別輕輕抵住大壁虎左右耳內方骨28內緣增厚的傾斜骨梁，然后輕壓方骨28外緣頂端，使得左右方骨28內緣頂端支撐于左右耳桿傾斜端部的弧形頂點；接著在保持自然狀態下調節左、右兩耳桿上的耳桿上夾頭夾頭11，使其能完全卡住大壁虎左、右方骨28外部頂端；最后輕輕旋住鎖緊螺釘I 9和鎖緊螺釘1113，同時根據兩耳桿游標刻度調節耳桿至左右完全對稱，然后旋緊左耳桿固緊螺釘I、右耳桿固緊螺釘4，固定耳桿位置。調節壁虎適配器的旋伸長度，使得上頜支撐板23在大壁虎嘴部內的伸進量適當； 然后調節上頜支撐板23的高低和傾角(約10度)，使得大壁虎顱骨因點31和鼻點33高度差滿足發明專利200610086008. x中關于因點和鼻點的高度差要求。最后輕輕旋緊鼻骨上壓頭24的鎖緊螺釘25，使其壓住鼻骨。根據實驗統計，大小相近的成年大壁虎，頭部自然帖服水平面時，上頜齒頂所在平面與水平面之間的夾角約為10°。而且實際實驗中常選擇體型大小相近的大壁虎進行實驗。因此,對同一體型規格的大壁虎,往往固定上頜支撐板23的高度和傾角。此時，固定傾角和高度的上頜支撐板23可以保證大壁虎頭部因點31和鼻點33的相對高度差要求。將本發明的立體定位夾持裝置左、右耳桿夾持器和壁虎適配器8安裝在商品化的腦立體定位儀上，實際檢驗表明，該定位夾持裝置實現了大壁虎上頜顱骨包括額骨32和頂骨29的完全固定，解決了特殊條件下大壁虎頂骨29和額骨32圍繞冠狀縫30的相對轉動問題，能完全滿足我們的電刺激實驗，尤其是神經信息記錄實驗中電極精確定位并保持和記錄部位相對靜止的需要。
權利要求
1.一種基于方骨和上頜齒頂的大壁虎腦立體定位裝置，包括定位校針、三維電極移動裝置、底座(5)、安裝在底座(5)上的U形支座(6)、分別安裝在U形支座(6)U字形兩端的位于同一水平線上的左耳桿夾持器(2)和右耳桿夾持器(3)，安裝在U形支座(6)U字形底端且垂直于左、右耳桿連線的壁虎適配器(8)，且所述左耳桿夾持器(2)、右耳桿夾持器(3) 和壁虎適配器(8)都設有游標刻度，其特征在于(a)、所述的左耳桿夾持器(2)與右耳桿夾持器(3)結構對應，具體如下耳桿夾持器包括耳桿(12)和耳桿上夾頭(11)，其中耳桿桿上夾頭(11)通過鎖緊螺釘1(9)安裝于耳桿(12)上，在鎖緊螺釘1(9)上位于耳桿(12)和耳桿上夾頭(11)之間還裝有復位彈簧I (10)， 在耳桿(12)上還裝有鎖緊螺釘II (13);在上述鎖緊螺釘I (9)、鎖緊螺釘II (13)及復位彈簧I (10)共同作用下使耳桿上夾頭(11)與耳桿(12)夾緊；上述耳桿上夾頭(11)的夾持端面為半圓柱形；(b)、上述耳桿(12)頭部根據大壁虎耳道內方骨(28)的特殊構造設計，具體為耳桿頭部可以伸進耳孔內，耳桿頭部包含一個用于抵住大壁虎耳道內方骨內側骨梁的傾斜端面， 傾斜端面與水平面的夾角α滿足60° < α <75° ;傾斜端面頂部具有用于支撐方骨內緣最聞點的弧形尖端；(C)、所述的壁虎適配器(8)由豎直移動部件、上頜齒頂夾持器以及連接板(14)組成； 其中豎直移動部件由固定支架(16)、與固定支架(16)相連的移動支架(17)、通過鎖緊手柄(18)與移動支架(17)相連的聯結頭(19)組成；壁虎適配器通過連接板(14)和適配器固緊螺釘(7)與U形支座(6)相連；(d)所述上頜齒頂夾持器包括轉動支架(22)，上頜支撐板(23)和鼻骨上壓頭(24);其中上頜支撐板(23)固定于轉動支架(22)上；鼻骨上壓頭(24)通過鎖緊螺釘111(25)安裝于轉動支架(22)上，在鎖緊螺釘111(25)上位于轉動支架(22)和鼻骨上壓頭(24)之間還裝有復位彈簧II (21)，在轉動支架(22)上還裝有鎖緊螺釘IV (20)，在上述鎖緊螺釘 III (25)、鎖緊螺釘IV(20)及復位彈簧11(21)共同作用下使轉動支架(22)帶動上頜支撐板(23)和鼻骨上壓頭(24)實現夾緊，夾持壁虎時，上頜支撐板與水平面成傾角β，β角根據壁虎頭部貼附水平面時，其上頜齒頂平面與水平面之間的夾角大小進行調節。
2.利用權利要求I所述基于方骨和上頜齒頂的大壁虎腦立體定位裝置進行大壁虎腦立體定位的方法，其特征在于包括以下過程(a)、輕輕打開麻醉大壁虎的上下頜，使其嘴角張開；將壁虎適配器(8)的轉動支架(22)上的上頜支撐板(23)伸進大壁虎嘴部，使大壁虎上頜自然支撐于上頜支撐板(23) 上；(b)、旋松左耳桿固緊螺釘(I)、右耳桿固緊螺釘(4)，旋開上夾頭鎖緊螺釘I(9)、鎖緊螺釘II (13)，將左右耳桿頭部伸進麻醉的大壁虎左右外耳道，使左右耳桿頭部的傾斜端面分別輕輕抵住大壁虎左右耳內方骨(28)內緣增厚的傾斜骨梁，然后輕壓方骨(28)外緣頂端，使得左右方骨(28)內緣頂端支撐于左右耳桿傾斜端部的弧形頂點；接著在保持自然狀態下調節左、右兩耳桿上的耳桿上夾頭夾頭(11)，使其能完全卡住大壁虎左、右方骨(28) 外部頂端；最后輕輕旋住鎖緊螺釘I (9)和鎖緊螺釘II (13)，同時根據兩耳桿游標刻度調節耳桿至左右完全對稱，然后旋緊左耳桿固緊螺釘(I)、右耳桿固緊螺釘(4)，固定耳桿位置；(C)、調節壁虎適配器的旋伸長度，使得上頜支撐板(23)在大壁虎嘴部內的伸進量適當；然后調節上頜支撐板(23)的高低和傾角β，使得大壁虎顱骨因點(31)和鼻點(33)高度差同大壁虎靜息狀態下頭部貼附水平面時因點和鼻點的高度差一致，支撐板平面與水平面成傾角β，β滿足8° < β < 12° ;最后輕輕旋緊鼻骨上壓頭(24)的鎖緊螺釘(25)， 使其壓住鼻骨，完成定位。
全文摘要
一種基于方骨和上頜齒頂的大壁虎腦立體定位裝置及方法，屬腦立體定位技術領域。本發明裝置利用大壁虎耳道方骨特殊的內凹結構，設計了與方骨結構相適應的耳桿端部，確保了大壁虎顱骨夾持的左右水平和對中；再通過上頜支撐板對其上頜齒頂的定位夾持，將大壁虎頭部完全固定。本發明裝置，由左右耳桿夾持器、壁虎適配器、三維電極移動裝置等組成。獨特的耳桿及其端部結構設計，配合上頜支撐板對大壁虎上頜齒頂的定位，使得大壁虎發生嘴部開閉，以及軀體劇烈動作時，其頂骨和額骨不再發生相對轉動，確保了大壁虎腦組織在實驗中的標準位置，不僅定位更加牢固可靠，而且具有定位準確、操作簡單的特點。本方法也適合其他壁虎科動物的定位夾持。
文檔編號A61B19/00GK102599978SQ201210030289
公開日2012年7月25日 申請日期2012年2月13日 優先權日2012年2月13日
發明者劉振東, 戴振東, 王文波, 王浩, 蔡雷 申請人:南京航空航天大學