一种具有磁共振兼容性的经颅聚焦超声实验设备
技术领域
本实用新型涉及一种动物实验设备，尤其是涉及一种具有磁共振兼容性的经颅聚焦超声实验设备。
背景技术
聚焦超声是一种新型的物理治疗技术，目前应用广泛。该治疗技术与磁共振引导相结合能够在神经疾病领域得到更好的应用，新应用的研究过程中，动物实验是必不可少的一个环节，但是目前只有磁共振引导聚焦超声的针对体部软组织肿瘤的临床设备，该设备灵活度较低、并且其性能，例如声焦点尺寸和位置、功率和发射市场等，也不满足进行颅内治疗的要求，无法适用于小动物实验。而其他一些用于动物的通用聚焦超声设备，因为不具备磁共振兼容，不能用于磁共振环境，无法在超声发射的同时使用磁共振的成像功能。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种安全、有效、稳定的具有磁共振兼容性的经颅聚焦超声实验设备。
本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种具有磁共振兼容性的经颅聚焦超声实验设备，包括超声信号发生装置、聚焦超声换能器和活动式动物固定架，所述信号发生装置通过传输线缆与聚焦超声换能器连接，所述聚焦超声换能器和活动式动物固定架置于MR屏蔽间内，所述聚焦超声换能器连接于活动式动物固定架底部，所述活动式动物固定架中部具有与所述聚焦超声换能器对应的通孔，
所述活动式动物固定架包括水槽、支撑框架和动物固定盘，所述支撑框架通过底座安装于水槽内，所述动物固定盘可活动连接于支撑框架上，所述聚焦超声换能器连接于水槽底部，并与底座连接，所述动物固定盘开设有与所述聚焦超声换能器的位置相重合的开口，所述支撑框架上还固定有定位柱。
进一步地，所述活动式动物固定架还包括活动支架，所述支撑框架包括多个沿垂直方向设置的螺纹杆，所述活动支架通过所述螺纹杆活动连接于支撑框架上，所述动物固定盘可拆卸地与活动支架连接。
进一步地，所述动物固定盘底部设有多个卡扣，所述活动支架上设有与所述卡扣相适配的卡接口。
进一步地，所述动物固定盘上设有用于固定线圈的支撑机构。
进一步地，所述支撑机构包括多个垂直固定于所述动物固定盘支撑板。
进一步地，所述动物固定盘上开设有多个用于固定待测动物的穿孔。
进一步地，所述活动式动物固定架的制作材料包括有机玻璃或工程塑料。
进一步地，所述超声信号发生装置包括滤波器。
进一步地，所述聚焦超声换能器包裹有金属网，所述金属网与传输线缆的屏蔽材料连接。
进一步地，所述聚焦超声换能器为单通道换能器或多通道换能器。
与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：
一、灵活性高：本实用新型设置活动式动物固定架，动物固定盘上下可移动、位置可调节，为实验带来了更多的灵活性，可适配更多的实验环境，便于调节动物及治疗靶区的位置。
一、磁共振兼容性：使用具有磁共振兼容的电气设备以及机械结构，可以实现在磁共振环境下的超声实验。
二、精确度高：根据实验情况适当调节待测动物的位置，可以保证焦点与靶区的配准，且实现精准的治疗，且固定动物的稳定性较高，避免物的运动(如呼吸或者惊醒)对线圈的影响。
四、有效保证动物颅骨靶区处于合适位置：相比于以前固定不动的支架，本实用新型可以更有效地保证动物处于合适地位置。
五、操作简单：只需要通过上下移动活动支架即可实现不同位置的实验。
六、适用性广：本实用新型能够安全、有效、稳定地固定例如小鼠、大鼠等小动物，实现多种不同规格的超声焦点在小动物颅内指定位置的聚焦，同时拥有磁共振兼容性，可以进行实时的磁共振监控和实时评估，能够很好的满足动物实验需求，用于对超声经颅应用，例如血脑屏障打开、药物靶向释放等，提供很好的实验设备平台。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型活动式动物固定架的剖视图；
图3为本实用新型活动式动物固定架的立体图(水槽未示出)；
图4为本实用新型动物固定盘的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。
如图1所示，本实施例提供一种具有磁共振兼容性的经颅聚焦超声实验设备，通过上下移动固定好待测动物的支架实现待测动物及治疗靶区的移动，有利于保证实验的顺利进行，该实验设备包括超声信号发生装置2、聚焦超声换能器5和活动式动物固定架4，信号发生装置2通过传输线缆与聚焦超声换能器5连接，聚焦超声换能器5和活动式动物固定架4置于MR屏蔽间3内，聚焦超声换能器5连接于活动式动物固定架4底部，活动式动物固定架4中部具有与聚焦超声换能器5 对应的通孔。
如图2和图3所示，活动式动物固定架4为本实验设备的机械部分，包括水槽 41、支撑框架42和动物固定盘43，支撑框架42通过底座44安装于水槽41内，水槽41用于承装去汽水，作为超声的耦合，动物固定盘43可活动连接于支撑框架 42上，聚焦超声换能器5连接于水槽41底部，并与底座44连接，动物固定盘43 中间开设有与聚焦超声换能器5的位置相重合的开口45，待测动物固定在动物固定盘43上时，头部位于开口45处，可以很方便地进行焦点瞄准。支撑框架42上还固定有定位柱48，定位柱48在水槽41内，使用磁共振可以对方便其进行成像。
本实施例中，活动式动物固定架4还包括活动支架46，支撑框架42包括多个沿垂直方向设置的螺纹杆，活动支架46通过螺纹杆活动连接于支撑框架42上，并可通过螺丝固定，动物固定盘43可拆卸地与活动支架46连接。动物固定盘43底部设有多个卡扣，活动支架46上设有与卡扣相适配的卡接口49，方便动物固定盘43的拆卸与安装。动物固定盘43也可直接在支撑框架42内上下移动。
动物固定盘43上设有用于固定线圈的支撑机构47，可以将专用的单环动物线圈放置在上面，使得线圈的成像中心与超声焦点相重合。
支撑机构47包括多个垂直固定于动物固定盘43支撑板。
动物固定盘43上开设有多个用于固定待测动物的穿孔，多个穿孔可方便地通过绑带将待测动物以不同体位固定于动物固定盘43上，方便实现的进行。
活动式动物固定架4的制作材料包括有机玻璃或工程塑料，没有铁磁性物质，不但具有磁共振兼容性，而且拥有足够的机械强度和精度。
以待测动物为小鼠为例，传统方法一般直接将小鼠固定到提前做好的固定盘上，再将放置小鼠的固定盘放置在水箱中超声换能盘焦点附近，最后将线圈直接放在小鼠上方，进行超声治疗以及磁共振扫描。但是，传统方法难以确定治疗靶区是否恰好在焦点处，且可能会因为小鼠的运动而导致靶区的偏移或者线圈的脱落，不能实现小鼠的灵活移动，也不能保证实验环境的前后一致性，给实验带来一些麻烦。本实验设备上述活动式动物固定架4的使用，可以实现控制小鼠的上下移动以适配与小鼠皮肤的耦合以及靶区的配准，有更大的灵活性，极大的方便了实验的操作。此外，本方案还配有定位柱功能的实现，定位柱的添加不仅可以完成CT坐标系与换能器坐标系的转换，还可以实现换能器坐标系与磁共振坐标系的转换，有助于超声消融实验的顺利进行。
上述超声信号发生装置2和聚焦超声换能器5为本实验设备的电气部分。超声信号发生装置2可以通过光纤与电脑1进行连接，通过电脑2对其进行控制，操作超声能量的发射。超声信号发生装置可以产生一路或者多路的超声激励信号，通过连接线缆，将激励信号传输给聚焦超声换能器。该超声信号发生装置经过良好的电磁干扰屏蔽处理，在信号输出端，设计有滤波器，可以将磁共振探测带宽内的信号一直到最低，保证其本身的磁共振兼容性。聚焦超声换能器5可以为单通道或多通道，利用压电材料的压电效应，将激励信号的电能转化为机械能，将超声能量发出，在指定位置形成超声焦点。聚焦超声换能器5通过金属网包裹，该金属网与传输线缆的屏蔽材料相连，达到电气联通，该设计也能够保证较好的磁共振兼容性。
以待测动物为小鼠为例，利用上述具有磁共振兼容性的经颅聚焦超声实验设备进行实验主要包括以下步骤：
1)将带有超声换能器的水槽放到磁共振设备床体合适位置；
2)将不带有动物固定盘的活动式动物固定架放在水槽中换能盘上方；
3)将小鼠固定在动物固定盘上，然后放到活动式动物固定架的活动支架上，保证小鼠头颅在中心位置；
4)根据实验的需要上下移动活动支架到合适的高度，以适配焦点；
5)通过支撑机构将线圈放置到小鼠以及活动支架的上方；
6)通过传输线缆，连接聚焦超声换能器和超声信号发生装置，通过光纤，连接超声信号发生装置与电脑；
7)向水槽中注水，进行实验调试。
以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
