[發明專利]一種借助磁共振定位和導航的鯉魚顱腦電極植入方法

在審

• 申請號: 201710203783.7
• 申請日: 2017-03-30
• 公開（公告）號: CN106974653A
• 公開（公告）日: 2017-07-25
• 發明（設計）人: 彭勇;蘇洋洋;蘇佩華;周向前;韓曉曉;王占秋;王婷婷;王麗嬌;劉洋;張凡
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: A61B5/055
• 分類號: A61B5/055;A61N1/05
• 代理公司: 秦皇島一誠知識產權事務所(普通合伙)13116
• 代理人: 李合印

技術領域

本發明涉及生物控制領域，尤其是基于鯉魚顱骨特征建立空間坐標系，借助磁共振掃描確定鯉魚腦刺激電極植入位點坐標并為腦刺激電極的植入進行導航的方法。

背景技術

動物機器人因其具有靈活性和隱蔽性等特點，已成為當今世界新興的前沿高科技領域。動物機器人在生態環境研究、搶險救災、軍事國防、工業應用以及醫學領域都有著潛在的廣闊的應用前景。早在上世紀國際上就開始了動物機器人的研究，如日本的螳螂機器人、金魚機器人和美國的大鼠機器人、猴子機器人、鯊魚機器人以及俄羅斯的海龜機器人，都可以基本實現指定的動作控制；近年來國內也在這一領域有所發展，典型的有大鼠機器人、鴿子機器人、大壁虎機器人、家兔機器人和鯉魚機器人等，國內外大多數動物機器人主要是應用腦控技術進行行為控制的。

腦是高級神經中樞，運動行為是由腦運動區所控制的，所以刺激電極植入腦運動區的精確程度則是決定動物機器人行為控制成敗的關鍵因素。在實驗方面，保證對中樞神經損傷最小的前提下，將微電極或者導管有目的地植入腦的相應結構中，這類定向安置技術就是腦立體定位技術。腦立體定位技術在腦組織內進行電刺激、記錄細胞電位放射、微量注射以及灌流技術等方面，是不可或缺而且關乎成敗的重要環節。

磁共振成像(Magnetic resonance imaging，MRI)是當今世界在研究腦組織結構和功能方面的一種先進的非侵害性醫學影像技術，其原理是利用射頻脈沖激發處于磁場中的原子核(如氫核)，再利用原子核退激弛豫時釋放的能量成像。MRI具有分辨率高、成像參數多、可對任意層面選層、可以反映生物體組織的生理生化信息等優點；此外，MRI技術對于被測物體是沒有電離福射損傷的，能夠不經外部的破壞在完全無損的條件下快速、準確地探測被測物體的結構、形態、功能等內部信息，得到被測物體的內部影像。而傳統的應用腦立體定位儀的定位方法，增大了空間定位時的誤差，準確度相對低。因而相比較傳統的腦立體定位技術，磁共振成像技術在腦成像、為刺激電極植入腦組織進行定位和導航方面具有比較可靠的應用價值。

發明內容

本發明目的在于提供一種能夠為鯉魚水生動物機器人腦刺激電極的植入進行定位和導航、也能為多種動物機器人腦刺激電極的植入提供新的定位和導航手段的借助磁共振定位和導航的鯉魚顱腦電極植入方法。

為實現上述目的，采用了以下技術方案：本發明所述方法包括以下步驟：

步驟1，選擇成年健康鯉魚，對鯉魚進行麻醉；

步驟2，在鯉魚第一片魚鱗即軀干與鯉魚頭部交接處做冠狀劃痕；

步驟3，根據鯉魚顱骨骨性標志，建立空間坐標系；

步驟4，進行磁共振預掃描，確定掃描平面、層厚、層數和視野等參數；

步驟5，在矢狀位磁共振圖像中測量兩眼球連線中點到冠狀劃痕的距離；

步驟6，在軸狀位磁共振圖像中測量兩眼球連線中點到電極植入位點的距離；

步驟7，結合掃描層厚和電極植入位點所在圖像的層數，確定電極植入位點在空間坐標系中的坐標值；

步驟8，將電極植入到刺激位點；

步驟9，再次進行磁共振掃描，在定位項定義軸狀掃描平面，驗證電極植入位點是否準確。

進一步的，步驟1中，選擇體長即從吻部到軀干最后一片魚鱗的長度為33.12±1.62cm、體重為0.97±0.11kg的成年健康鯉魚15尾；將鯉魚置于濃度為0.36g/L丁香酚溶液中進行藥浴麻醉，取出平放于紗布，將鯉魚軀體的水跡擦干，固定在專用固定槽內。

進一步的，所述步驟3的具體內容為：以頭部與軀干交界處第一片魚鱗所處做一道劃痕，使得痕跡清晰且能在磁共振中成像，并將第一魚鱗所處位置確定為空間坐標系的原點O；確定原點后，以顱骨表面兩眼之間連線中點與原點的連線定義為Y軸，正方向指向吻部；以過原點平行于冠狀縫的直線定義為X軸，正方向指向軀體左側；以過原點垂直于XOY平面的垂線定義為Z軸，正方向指向腹部；從而建立空間坐標系。