[發明專利]一種用于超極化氣體MRI的動物自主呼吸裝置

有效

• 申請號: 201410520132.7
• 申請日: 2014-09-30
• 公開（公告）號: CN104224401A
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發明（設計）人: 周欣;張智穎;李海東;孫獻平;劉買利;葉朝輝
• 申請（專利權）人: 中國科學院武漢物理與數學研究所
• 主分類號: A61D7/04
• 分類號: A61D7/04;A61B5/055
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所 42001
• 代理人: 王敏鋒

技術領域

本發明涉及超極化氣體輸送過程、動物的麻醉及肺部生理狀態技術領域，更具體涉及一種用于超極化氣體傳輸系統兼容的自主呼吸裝置，它適用于動物肺部超極化氣體磁共振成像（MRI）研究。?

背景技術

在我國，肺部疾病的發病率及人均疾病負擔居高不下，已經成為非常嚴重的公共衛生問題和社會問題，亟需發展一些有效的方法能夠用于肺部重大疾病的早期診斷和治療。目前常用的肺部影像學手段包括X射線胸透、CT、PET-CT等，這些方法都具有放射性，且不能夠對肺部的氣體交換功能可視化。MRI對軟組織具有超高的分辨率，在腦部、肌肉及神經的成像中非常有優勢，肺部低質子密度、多空腔的結構特點使其成為MRI中的盲區。使用激光極化的自旋交換光泵技術，能夠將原子的極化度與熱平衡相比提高4-5個數量級，使氣相的肺部MRI成為可能。目前，常用超極化的³He和¹²⁹Xe對肺部的結構和功能進行評價，³He與¹²⁹Xe相比，雖然有更高的信號強度，但具價格昂貴且使用受限，更重要的是¹²⁹Xe良好的脂溶性，使其能夠探測更多的氣血交換信息，在肺部功能檢測的方面有很大的優勢。?

目前，常用的超極化氣體MRI實施方式為：成像對象將收集好的超極化氣體吸入肺內，在屏氣或特定的狀態下進行磁共振采樣。對于人的超極化氣體MRI，飛利浦公司（專利申請號：201080028081.6）提出了一種與人臉貼合的面罩，防止氣體的泄露，利用超極化氣體的蒸發器和分配器實現了超極化氣體向肺部的運輸。一種非麻醉狀態下人體超極化氣體呼吸裝置（專利申請號：CN201310301919.X）利用電磁閥和氣動閥實現了對吸入和呼出超極化氣體體積的定量控制。一種非麻醉狀態下人體超極化氣體呼吸裝置，該裝置包含控制臺、I/O?接口、四個電磁閥、四個固態繼電器、兩通氣控閥、三通變向氣控閥、三個氣體流量計，兩個氮氣瓶、超極化氣體采樣袋、密封有機玻璃盒和氧氣瓶；第一電磁閥的出氣口通過管道與第一氣體流量計的進氣口連通，第一氣體流量計接有氣體出口管道，第一電磁閥的進氣口經三通管道分別與三通變向氣控閥的接口A和第二電磁閥的出氣口連通，第一電磁閥的控制端與第一固態繼電器的輸出端連接，第二電磁閥的進氣口通過管道與第三氣體流量計的出氣口連通，第三氣體流量計的進氣口通過管道與氧氣瓶連通，第二電磁閥的控制端與第二固態繼電器的輸出端連接，第三電磁閥的進氣口通過管道與第一氮氣瓶連接，出氣口通過管道與三通變向氣控閥控制氣接口連通，第三電磁閥的控制端與第三固態繼電器的輸出端連接，第四電磁閥的進氣口通過管道與第二氮氣瓶連通，出氣口與兩通氣控閥的控制氣接口連接，第四電磁閥的控制端與第四固態繼電器的輸出端連接，超極化氣體采樣放在密封有機玻璃盒子內，超極化氣體采樣袋通過管道與兩通氣控閥的進氣口連通，密封有機玻璃盒子通過管道與第二氣體流量計的進氣口連通，第二氣體流量計接有氣體出口管道，兩通氣控閥的出口通過管道與三通變向氣控閥的接口B?連通，三通變向氣控閥接有呼吸管道，I/O?接口的輸入端與控制臺的輸出端連接，I/O?接口的輸出端分別與第一固態繼電器、第二固態繼電器、第三固態繼電器和第四固態繼電器以及第一氣體流量計、第二氣體流量計和第三氣體流量計的輸入端連接。這兩種氣體傳輸裝置是專門為人體設計的，這兩種方式的實現都需要人在有意識的情況下主觀配合，不能用于麻醉狀態，更不能用于實驗動物。?

肺部超極化氣體MRI的諸多方法，在人體上實現之前，需要利用動物模型進行驗證。人類疾病的動物模型，不僅能夠突破很多倫理及方法上的限制，方便大量地模擬人類疾病的發生、發展規律，對疾病的機理研究及治療方案和藥物的篩選也有非常重要的意義。此外，疾病模型尤其是嚙齒類動物的疾病模型，對發展和改進用于重大疾病早期發現的影像學手段，也具有重大意義。?