[发明专利]一种借助磁共振定位和导航的鲤鱼颅脑电极植入方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物控制领域，尤其是基于鲤鱼颅骨特征建立空间坐标系，借助磁共振扫描确定鲤鱼脑刺激电极植入位点坐标并为脑刺激电极的植入进行导航的方法。

背景技术

动物机器人因其具有灵活性和隐蔽性等特点，已成为当今世界新兴的前沿高科技领域。动物机器人在生态环境研究、抢险救灾、军事国防、工业应用以及医学领域都有着潜在的广阔的应用前景。早在上世纪国际上就开始了动物机器人的研究，如日本的螳螂机器人、金鱼机器人和美国的大鼠机器人、猴子机器人、鲨鱼机器人以及俄罗斯的海龟机器人，都可以基本实现指定的动作控制；近年来国内也在这一领域有所发展，典型的有大鼠机器人、鸽子机器人、大壁虎机器人、家兔机器人和鲤鱼机器人等，国内外大多数动物机器人主要是应用脑控技术进行行为控制的。

脑是高级神经中枢，运动行为是由脑运动区所控制的，所以刺激电极植入脑运动区的精确程度则是决定动物机器人行为控制成败的关键因素。在实验方面，保证对中枢神经损伤最小的前提下，将微电极或者导管有目的地植入脑的相应结构中，这类定向安置技术就是脑立体定位技术。脑立体定位技术在脑组织内进行电刺激、记录细胞电位放射、微量注射以及灌流技术等方面，是不可或缺而且关乎成败的重要环节。

磁共振成像(Magnetic resonance imaging，MRI)是当今世界在研究脑组织结构和功能方面的一种先进的非侵害性医学影像技术，其原理是利用射频脉冲激发处于磁场中的原子核(如氢核)，再利用原子核退激弛豫时释放的能量成像。MRI具有分辨率高、成像参数多、可对任意层面选层、可以反映生物体组织的生理生化信息等优点；此外，MRI技术对于被测物体是没有电离福射损伤的，能够不经外部的破坏在完全无损的条件下快速、准确地探测被测物体的结构、形态、功能等内部信息，得到被测物体的内部影像。而传统的应用脑立体定位仪的定位方法，增大了空间定位时的误差，准确度相对低。因而相比较传统的脑立体定位技术，磁共振成像技术在脑成像、为刺激电极植入脑组织进行定位和导航方面具有比较可靠的应用价值。

发明内容

本发明目的在于提供一种能够为鲤鱼水生动物机器人脑刺激电极的植入进行定位和导航、也能为多种动物机器人脑刺激电极的植入提供新的定位和导航手段的借助磁共振定位和导航的鲤鱼颅脑电极植入方法。

为实现上述目的，采用了以下技术方案：本发明所述方法包括以下步骤：

步骤1，选择成年健康鲤鱼，对鲤鱼进行麻醉；

步骤2，在鲤鱼第一片鱼鳞即躯干与鲤鱼头部交接处做冠状划痕；

步骤3，根据鲤鱼颅骨骨性标志，建立空间坐标系；

步骤4，进行磁共振预扫描，确定扫描平面、层厚、层数和视野等参数；

步骤5，在矢状位磁共振图像中测量两眼球连线中点到冠状划痕的距离；

步骤6，在轴状位磁共振图像中测量两眼球连线中点到电极植入位点的距离；

步骤7，结合扫描层厚和电极植入位点所在图像的层数，确定电极植入位点在空间坐标系中的坐标值；

步骤8，将电极植入到刺激位点；

步骤9，再次进行磁共振扫描，在定位项定义轴状扫描平面，验证电极植入位点是否准确。

进一步的，步骤1中，选择体长即从吻部到躯干最后一片鱼鳞的长度为33.12±1.62cm、体重为0.97±0.11kg的成年健康鲤鱼15尾；将鲤鱼置于浓度为0.36g/L丁香酚溶液中进行药浴麻醉，取出平放于纱布，将鲤鱼躯体的水迹擦干，固定在专用固定槽内。

进一步的，所述步骤3的具体内容为：以头部与躯干交界处第一片鱼鳞所处做一道划痕，使得痕迹清晰且能在磁共振中成像，并将第一鱼鳞所处位置确定为空间坐标系的原点O；确定原点后，以颅骨表面两眼之间连线中点与原点的连线定义为Y轴，正方向指向吻部；以过原点平行于冠状缝的直线定义为X轴，正方向指向躯体左侧；以过原点垂直于XOY平面的垂线定义为Z轴，正方向指向腹部；从而建立空间坐标系。