脑立体定位联合持续气麻给药系统和脑立体定位麻醉深度定量调节方法
阅读说明：本技术 脑立体定位联合持续气麻给药系统和脑立体定位麻醉深度定量调节方法 (Brain stereotaxic combined continuous anesthesia drug delivery system and brain stereotaxic anesthesia depth quantitative adjustment method ) 是由 陈芸 郑婷婷 郭淑媛 王梦欣 张柱霞 石宇 成官迅 林冰琳 戚玉龙 于 2021-01-18 设计创作，主要内容包括：本申请属于生物实验技术领域,具体涉及脑立体定位联合持续气麻给药系统和脑立体定位麻醉深度定量调节方法。一种脑立体定位联合持续气麻给药系统,其特征在于：包括第一耳棒、第二耳棒、麻醉头套和气体输送装置；麻醉头套用于向实验模型输送麻醉气体和/或氧气并且辅助第一耳棒和第二耳棒完成实验模型的固定。本申请改进了原有脑立体定位仪的结构与功能,使之成为可固定大鼠并给予持续气麻的动物脑立体定位仪器,避免了在实验过程中由于动物麻醉深度过浅或过深造成的实验误差和意外死亡,具有模型状态更稳定,实验精度更高,实验结果更接近实际情况等技术效果。(The application belongs to the technical field of biological experiments, and particularly relates to a brain stereotaxic combined continuous anesthesia drug delivery system and a brain stereotaxic anesthesia depth quantitative adjustment method. A brain stereotaxic combined continuous qi-anesthesia drug delivery system is characterized in that: comprises a first ear bar, a second ear bar, an anesthesia headgear and a gas delivery device; the anesthesia headgear is used for conveying anesthesia gas and/or oxygen to the experimental model and assists the first ear bar and the second ear bar to complete the fixation of the experimental model. The structure and the function of original brain stereotaxic apparatus have been improved to this application, make it to become can fix the rat and give the animal brain stereotaxic instrument that lasts gas anesthesia, avoided because experimental error and unexpected death that the animal anesthesia degree of depth is too shallow or the too deep causes in the experimentation, it is more stable to have a model state, and the experimental precision is higher, and the experimental result is more close technological effects such as actual conditions.)
技术领域
本申请属于生物实验技术领域，具体涉及脑立体定位联合持续气麻给药系统和脑立体定位麻醉深度定量调节方法。
背景技术
脑立体定位仪又称脑固定装置(英文名：stereotaxic apparatus)，它是利用颅骨外面的标志或其它参考点所规定的三度坐标系统，来确定皮层下某些神经结构的位置，以便在非直视暴露下对其进行定向的刺激、破坏、注药物、引导电位等研究。动物脑立体定位仪是神经解剖、神经生理、神经药理和神经外科等领域内的重要研究设备，可用于帕金森氏病动物模型建立，癫痫动物模型建立，脑内肿瘤模型建立，学习记忆，脑内神经干细胞移植，脑缺血等研究。
在动物建模过程中，我们往往将动物在静脉注射或腹腔注射麻醉药物后固定在脑立体定位仪上。由于部分建模所需时间较长，动物在建模过程中容易清醒，影响建模效果。而且静脉注射或腹腔注射药物麻醉剂量不易把握，容易造成麻醉过量致死或麻醉深度不够，极大的影响了实验进度。
发明内容
有鉴于此，本申请提供了脑立体定位联合持续气麻给药系统和脑立体定位麻醉深度定量调节方法以解决现有技术中存在的技术问题。
本申请为解决其技术问题而提供的脑立体定位联合持续气麻给药系统为：
一种脑立体定位联合持续气麻给药系统，其特征在于：包括第一耳棒、第二耳棒、麻醉头套和气体输送装置；第一耳棒和第二耳棒用于固定实验模型；麻醉头套用于向实验模型输送麻醉气体和/或氧气并且辅助第一耳棒和第二耳棒完成实验模型的固定；气体输送装置包括输氧管和输气管，输氧管的两端分别连通至麻醉头套和氧气源，输气管的两端分别连通至麻醉头套和麻醉气体源。
作为脑立体定位联合持续气麻给药系统的优选，脑立体定位联合持续气麻给药系统还包括模型适配器，麻醉头套设置在模型适配器上，能够在模型适配器的作用下适应不同的实验模型。
作为脑立体定位联合持续气麻给药系统的优选，脑立体定位联合持续气麻给药系统还包括控制部件；气体输送装置还包括输氧阀门和输气阀门；输氧阀门和输气阀门电性连接到控制部件；控制部件能够通过对输氧阀门和输气阀门的控制实现输氧量和/或输气量的调节。
作为脑立体定位联合持续气麻给药系统的优选，脑立体定位联合持续气麻给药系统还包括呼吸率传感器，呼吸率传感器设置在麻醉头套内，用于测量实验模型的呼吸强度。
作为脑立体定位联合持续气麻给药系统的优选，脑立体定位联合持续气麻给药系统还包括温度探头和血压探头，温度探头和血压探头分别设置在第一耳棒和第二耳棒内并且电性连接至控制部件，分别用于测试实验模型的体温和血压；控制部件能够实时采集实验模型的体征参数，根据采集到的体征参数对实验模型的麻醉深度进行评估，当麻醉深度达不到实验要求时再通过输氧阀门和/或输气阀门实现输氧量和/或输气量的调节。
作为脑立体定位联合持续气麻给药系统的优选，脑立体定位联合持续气麻给药系统还包括红外接收器，红外接收器用于接收实验模型辐射的红外线。
作为脑立体定位联合持续气麻给药系统的优选，脑立体定位联合持续气麻给药系统还包括至少一个流量计，流量计用于定量调整麻醉气体和/或氧气的供给量。
本申请为解决其技术问题而提供的脑立体定位麻醉深度定量调节方法为：
一种脑立体定位麻醉深度定量调节方法，其特征在于，包括如下步骤：体征参数采集步骤，采集实验模型的体征参数；麻醉深度评估步骤，通过采集到的体征参数评估实验模型的当前麻醉深度是否达到理想状态；麻醉深度调整步骤，若当前麻醉深度未达到理想状态，则通过调整麻醉气体的供给量对实验模型的麻醉深度进行调整直至麻醉深度达到理想状态；若当前麻醉深度达到理想状态，则维持当前麻醉深度。
作为麻醉深度定量调节方法的优选，体征参数采集步骤中采集到的体征参数包括体温、血压和呼吸强度；麻醉深度评估步骤中分别对实验模型的实时体温、实时血压和实时呼吸强度进行判定，确定实时体温、实时血压和实时呼吸强度是否均处于理想状态麻醉深度的范围之内。
作为麻醉深度定量调节方法的优选，体征参数采集步骤中采集到的体征参数还包括实验模型辐射的实时红外线强度；麻醉深度评估步骤中还包括判断实时红外线强度是否处于理想麻醉深度的范围之内。
作为麻醉深度定量调节方法的优选，麻醉深度评估步骤中，判断实验模型的实时体温、实时血压和实时呼吸强度是否处于理想麻醉深度的范围之内时，采用有限参数最大张力凝聚体模型做为参考模型，当实时参数处于有限参数最大张力凝聚体模型约束的数值范围之内时认为处于理想麻醉深度的范围之内。
有益的技术效果：
1、本申请通过在脑立体定位仪的基础上改进了设备，在鼻夹处改为麻醉头套，既保留了固定大鼠的作用，同时还可以连接气麻设备，在建模过程中实现随时调整气体麻醉给药，提升麻醉质量，保证动物持续麻醉状态，有利于实验的顺利进行，减少因麻醉剂量过多或过少造成的实验意外。
2、持续吸入性气体麻醉较传统静脉麻醉或腹腔麻醉优势在于：①吸入麻醉药在体内代谢、分解，大部分以原形从肺排出体外，因此吸入麻醉具有更高安全性和有效性。②吸入麻醉药具有起效快、醒的快等优点。③吸入性气体麻醉在实验中可以通过调整气体流量随时调整麻醉深度，简单、方便、快捷。
3、本申请采用有限参数最大张力凝聚体模型做为评估麻醉深度的参考模型，相比现有各种麻醉深度评估防范，具有模型更稳定，实验精度更高，评估结果更接近实际情况，实验结果一致性更好等技术效果。
以下结合说明书附图和
具体实施方式
，对本申请的技术方案和技术效果进行详细介绍。
附图说明
图1：脑立体定位联合持续气麻给药系统结构示意图；
图2：脑立体定位麻醉深度定量调节方法流程步骤图；
图3：有限参数最大张力凝聚体参考模型原理示意图；
标识说明：
10-第一耳棒，20-第二耳棒，30-麻醉头套，40-气体输送装置，50-模型适配器，60-控制部件，70-呼吸率传感器，80-温度探头，90-血压探头，100-红外接收器；
410-输氧管，420-输气管，430-输氧阀门，440-输气阀门。
具体实施方式
第一优选实施例
请参阅图1-图2，本申请提供的脑立体定位联合持续气麻给药系统，包括第一耳棒10、第二耳棒20、麻醉头套30和气体输送装置40、模型适配器50、控制部件60、呼吸率传感器70、温度探头80和血压探头90。
第一耳棒10和第二耳棒20用于固定实验模型(本实施例中为大鼠模型)。
麻醉头套30用于向实验模型输送麻醉气体和/或氧气并且辅助第一耳棒10和第二耳棒20完成实验模型的固定。
气体输送装置40包括输氧管410、输气管420输氧阀门430和输气阀门440，输氧管410的两端分别连通至麻醉头套30和氧气源比如氧气瓶，输气管420的两端分别连通至麻醉头套30和麻醉气体源比如麻醉气体瓶。输氧阀门430和输气阀门440电性连接到控制部件60；控制部件60能够通过对输氧阀门430和输气阀门440的控制实现输氧量和/或输气量的调节。
模型适配器50，麻醉头套30设置在模型适配器50上，能够在模型适配器50的作用下适应不同的实验模型。
呼吸率传感器70设置在麻醉头套30内，用于测量实验模型的实时呼吸强度。温度探头80和血压探头90分别设置在第一耳棒10和第二耳棒20内并且电性连接至控制部件60，分别用于测试实验模型的实时体温和实时血压。控制部件60能够实时采集实验模型的体征参数，根据采集到的体征参数对实验模型的麻醉深度进行评估，当麻醉深度达不到实验要求时再通过输氧阀门430和/或输气阀门440实现输氧量和/或输气量的调节。
原理说明：将实验模型用第一耳棒、第二耳棒和麻醉头套固定在实验台上，并借助现有技术中的各种脑立体定位仪完成实验模型的立体定位，即可按照实验计划开展生物模型实验。当实验模型的麻醉深度达不到理想状态时，比如麻醉过轻或麻醉过深时候，实验人员可以根据模型的实时状态通过观测流量表进行麻醉深度的适宜调节比如增加麻醉气体用量或增加供氧量等等。也可以通过控制部件的调控作用实现实验模型麻醉状态的自动化实时评估和定量调节。
本申请脑提供的脑立体定位麻醉深度定量调节方法包括如下步骤：
体征参数采集步骤，采集实验模型的体征参数；
麻醉深度评估步骤，通过采集到的体征参数评估实验模型的当前麻醉深度是否达到理想状态；
麻醉深度调整步骤，若当前麻醉深度未达到理想状态，则通过调整麻醉气体的供给量对实验模型的麻醉深度进行调整直至麻醉深度达到理想状态；若当前麻醉深度达到理想状态，则维持当前麻醉深度。
其中：
体征参数采集步骤中采集到的体征参数包括体温t、血压p和呼吸强度bs；
麻醉深度评估步骤中分别对实验模型的实时体温t、实时血压p和实时呼吸强度bs进行判定，确定实时体温t、实时血压p和实时呼吸强度bs是否均处于理想状态麻醉深度的范围之内。当判断实验模型的实时体温t、实时血压p和实时呼吸强度bs是否处于理想麻醉深度的范围之内时，采用有限参数最大张力凝聚体模型做为参考模型，当实时参数处于有限参数最大张力凝聚体约束的数值范围之内时认为处于理想麻醉深度的范围之内。
请参阅图3，当限定麻醉深度的体征参数只有一个比如体温t时候，实验模型理想状态的实时体温t介于范围t1-t2之间；温度范围t1-t2之间在空间中限定出一个向血压p轴正负方向和呼吸强度bs轴正负方向无限扩展的平板状模型体；当限定麻醉深度的体征参数有两个时候，比如实时体温t和实时血压p，温度范围t1-t2和血压范围p1-p2在空间中限定出一个向呼吸强度bs轴正负方向无限扩展的方块状模型体；当限定麻醉深度的体征参数有三个时候，比如实时体温t、实时血压p和实时呼吸强度bs，温度范围t1-t2、血压范围p1-p2和呼吸强度bs1-bs2在空间中限定出一个长方模型体，所有符合理想状态要求的模型状态均处于长方模型体之内。
从参数扩展带来的空间收缩情况可以看出，每增加一个模型状态评估参数，就限制了模型体在一个方向上的扩展，增加了一对互相平行的对于模型体形成限定的参数平面，得到的模型体也越来越有效。但是用来评估实验模型麻醉状态的参数可能是无限多的，比如至少还有实验模型脑电波、应激电位、红外辐射强度等等。将每一个能够考虑到的评估参数都加进立方模型体内(也即三参数体系模型体内)，会在模型体的棱边处形成一对对的用来限制模型体的互相平行的参数平面，当参数平面数量足够多时(也即考量到的麻醉状态评估参数足够多时)，会形成一个存在无限多个棱边的模型体或者表面接近圆滑曲面的模型体，也即本申请用有限参数最大张力凝聚体命名的模型体。当用来限制麻醉深度的参数的取值范围均匀且等同时，有限参数最大张力凝聚体进一步凝聚成球体。当实时参数处于有限参数最大张力凝聚体约束的数值范围之内时认为处于理想麻醉深度的范围之内。采用球体模型作为参考模型，无疑已经考量了所有能够评估麻醉深度的评估参数，但是球体限定的理想状态虽然能够达到理论的理想状态，但是由于条件过于苛刻，可能并不能适应于所有的实验场景。
采用有限参数最大张力凝聚体模型替代现有各种麻醉深度评估方法的优越之处在于，舍弃了一些棱边处虽然能够满足有限参数理想状态要求，但其实实验模型并未处于最优化实验状态的麻醉状态，有利于提高实验模型的健康程度，改善实验精度，使得实验结果更接近实际情况。本领域技术人员可以采用各种现有技术得到有限参数最大张力凝聚体，以下为可行方案之一：
选取最具参考性的三个麻醉深度评估参数比如体温t、血压p和呼吸强度bs；
确定麻醉深度评估参数的理想状态取值范围，也即温度范围t1-t2、血压范围p1-p2和呼吸强度bs1-bs2；
基于评估参数理想状态取值范围绘制立方模型体；
在立方模型体的各条棱边上以最大曲率圆角并保证对应棱边上的圆角曲率相等且每一条棱边上均存在圆角，形成有限参数最大张力凝聚体；
确定有限参数最大张力凝聚体的边界曲线或直线，作为判断实时体征参数是否处于有限参数最大张力凝聚体限定的理想麻醉状态的取值范围之内的依据。
本领域技术人员可以采用3D制图工具比如PROE等以及分析工具如Matlab等得到有限参数最大张力凝聚体及其限定的边界曲线或直线，在此不做赘述。
本申请采用有限参数最大张力凝聚体模型做为评估麻醉深度的参考模型，相比现有各种麻醉深度评估防范，具有评估结果更接近实际情况，模型更稳定，以及实验精度更高，实验结果一致性更好等技术效果。
第二优选实施例
在本申请另一个优选实施例中，采用了和第一优选实施例中相同的硬件结果和睡眠深度评估方法，不同之处在于，本实施例中公开的脑立体定位联合持续气麻给药系统还包括红外接收器100，红外接收器100电性连接到控制部件60，用于接收实验模型辐射的红外线以通过红外线强弱判断实验模型的实时红外线强度是否处于理想麻醉深度的范围之内。
以上结合说明书附图和具体实施例对本申请的技术方案和技术效果进行了详细阐述，应该说明的是，说明书中公开的具体实施方式仅是本申请较佳的实施例而已，所述领域的技术人员还可以在此基础上开发出其他的实施例；任何不脱离本申请创新理念的简单变形和等同替换均涵盖于本申请，属于本专利的保护范围。
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