專利名稱：一種動物腦損傷試驗用液壓損傷裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種動物腦損傷試驗用液壓損傷裝置。
背景技術：
-創傷性腦損傷(Traumatic Brain Injury TBI) —直是廣受關注 的問題。它是兒童和青年死亡和致殘的主要原因之一，尤其在西方發 達的工業化國家。在美國每年大約200萬個TBI病例，其中有50萬需要 住院治療，男性的發病率約是女性的2倍，15—24歲和大于75歲是兩 個發病高峰。但無論發達或欠發達國家，交通事故都是創傷性腦損傷 患者的死亡和致殘的主要原因，尤其是青年人群。隨著經濟的快速發 展，人口流動韻增加，在我國創傷性腦損傷的發病率越來越受到重視。腦損傷常表現為復雜性和多樣性，同一暴力可引起不同類型的腦 損傷，而同一類型的腦損傷又有不同的形態改變和臨床表現，有時肉 眼看起來似乎是輕微的損傷，如彌漫性腦軸索損傷，卻會引起嚴重的 后果，甚至死亡。臨床上對創傷性腦損傷的評價可以對患者的意識， 認知，行為，功能等進行評估，然而對其發病機制仍然理解的不夠全 面。因此動物模型在評估和理解創傷性腦損傷的病理生理，行為及組 織學的改變，以便進一步掌握各種因素相互作用的情況等方面承擔著 重要作用。理想的腦損傷動物模型一般應具有以下特點(l)再現性好，即 應再現所要研究的人類腦損傷的特征，與實際損傷機制類似；(2)重 復性強，即用同一方法相同的致傷量作用于同種動物的同一部位能復 制出相近程度的腦損傷；(3)可定量分級，即打擊力度可自由控制， 用同一方法不同程度的致傷量作用動物腦同一部位產生不同程度的
腦損傷，致傷量大小與腦損傷程度成線性關系，以便進一步施加處理因素；(4)適應性廣，即一種方法既能復制多種類型的腦損傷，又能 在多種實驗動物上應用；(5)操作簡單，即所用設備要求不高.操作 不繁瑣.能快速大批制作。慣性加速度損傷模型按加速度方向不同分為直線加速損傷法和 旋轉加速損傷法。其基本原理是利用加速產生的慣性對密閉顱腔內的 密度不同的腦組織造成損傷。具體方法是將麻醉好的動物固定于可控 制的運動裝置中，作直線加速或呈一定弧度的旋轉加速運動.造成腦 損傷。實驗中可按加速度太小和持續時間長短對損傷進行分級。在實 際臨床中旋轉加速導致的彌散性損傷更多見，為了復制滿意的旋轉加 速損傷，需要考慮加速度的大小和動物腦組織的大小，只有足夠大的 腦組織和腦回才能滿足實驗的要求。目前主要利用小型豬作為實驗對 象。此法主要用于復制彌散性軸索損傷動物模型。對病理改變研究比 較充分，但對其運動和認知功能的評價缺少有效的測驗，另外實驗的 花費和設備的要求也限制了它的應用。撞擊加速損傷模型利用外力施加的方式，將頭顱直接遭受撞擊 產生的加速傷。為了避免顱骨骨折，有學者改進了裝置，給動物顱骨 增加了防護罩，減少了顱骨骨折，同時增大了剪切力致傷。通過調節 打擊物的重量和高度，復制出不同的致傷模型。此模型能比較好的復 制出多個部位的彌散性腦損傷，傷后動物具有明確的短期內認知和運 動功能改變，但長期觀察少見報道。另外，每次打擊顱骨吸收的能量 影響實驗的可重復性，而且動物顱骨的形態和發育的差異也不能完全 排除。自由落體閉和性致傷模型利用自由下落的物體打擊動物的頭顱 造成閉和性顱腦損傷模型。由于不需要顱骨鉆孔或置放防護罩，復制 模型簡單易行，可以大量復制。動物的頭顱可以固定或不固定，但多 數實驗還是固定的。輕度傷可以比較好的復制出腦震蕩，但大鼠顱頂
較薄，復制重度傷時容易出現骨折，增加實驗了動物數量和工作量。 另外重物下落壓迫時間不一致，甚至有持續壓迫，影響著實驗的可重 復性。實驗模型面對的挑戰-動物的局限性首先在直觀上實驗動物的大腦形態，腦回的密度， 白質灰質的比例與人的大腦有著明顯的不同。其次在微觀上，動物的 生理，神經傳導，感受器的分布，信號的轉換等與人類有著精細的差 別。因此在動物實驗中獲取的數據在應用于臨床時必須考慮這些差 異。再次，不同的動物品系對損傷的所致的行為和組織學改變明顯不 同，而且受年齡和環境的影響。可選擇的動物包括猴，豬，貓，狗， 兔到大鼠，小鼠。但從動物個體的大小，實驗的費用，數據的標準性 能綜合考慮，大鼠是目前應用最廣泛的實驗動物。致傷的分級臨床上可以利用格拉斯哥評分對傷情作出比較正確 的分級，但目前還沒有一個類似的合適的標準應用于大鼠模型傷情分 級。在實驗中，研究人員主要參照動物的生物力學參數進行商情分級。 而不同的實驗設備和人員以及不同的致傷部位對評判的結果必然產 生影響。另外由于人與動物的本質區別，受傷后的心理變化對認知和 行為的影響，還需要進一步的研究。存活的時間絕大多數的實驗研究觀察傷后時間范圍在數小時或 數天。獲得的數據已經應用于指導創傷性腦損傷的早期評價和治療。 但有研究表明傷后細胞死亡可持續l年以后，大量的傷后短期的組織 學和行為學的數據可否用于解釋長期的改變，以及創傷性腦損傷模型 致傷后遠期的實驗觀察都是需要繼續探討的問題。其他目前許多具有潛在的神經保護功能藥品在研究中，但很少 有顯著的臨床效果。而動物模型實驗是藥物臨床應用的前提。當前迫 切需要更多的模型用于研究評估創傷性腦損傷的傷后行為，評價新藥 物的治療效果。另外大多數的創傷性腦損傷患者只是輕微傷或沒有住
院治療，卻有部分人在傷后數周或數月出現癥狀。如何利用動物模型尋找早期對輕度創傷性腦損傷準確而敏感的檢查方法也是需要亟待加強的任務。液壓致傷模型是通過動物顱骨鉆孔后，利用一定壓力的液體直接沖擊硬腦膜，造成動物的創傷性腦損傷模型。由美國Dixon博士最早 提出并建立的液壓顱腦傷動物模型。通過改進的液壓致傷模型，可以 適用多種動物制造創傷性腦損傷模型。目前國外類似設備價格高昂， 組件復雜，操作繁瑣，很難在國內推廣應用，為此本實用新型根據液 壓損傷原理設計制造了一種液壓損傷動物模型，該裝置具有性能穩 定，可重復性強，組件簡單，便于操作，方便大批復制模型，可以較 好的應用于實驗研究。發明內容本實用新型目的在于，提供一種動物腦損傷試驗用液壓損傷裝 置，該裝置是由機架、懸梁、角度顯示器、活塞行程顯示器、擺錘、 擺錘釋放器、擺綞拉鉤、擺錘行程限位器、活塞固定架、活塞打擊端、 活塞行程指示針、活塞液壓端、液壓管連接口、托盤卡槽組成，活塞 一端承接擺錘的打擊，另一端接打擊管和壓力傳感器。在致傷時，整 個管道系統充滿生理鹽水后密閉。擺錘打擊活塞后產生的壓力通過打 擊管內的液體傳導至顱腔，作用于腦組織。壓力大小可由打擊活塞的 力度調節，通過壓力傳感器在電腦上記錄打擊的能量和時程，直接準 確地讀出致傷能量。本實用新型所述的動物腦損傷試驗用液壓損傷裝置，該裝置是由 機架、懸梁、角度顯示器、活塞行程顯示器、擺錘、擺錘釋放器、擺 錘行程限位器、活塞固定架、活塞打擊端、活塞行程指示針、活塞液 壓端、液壓管連接口組成。在機架(1)上分別固定懸梁(2)、擺錘 釋放器(6)、擺錘行程限位器(7)和活塞固定架(8)，在機架(1) 右端開有托盤卡槽(16)用來安放托盤承裝實驗用品；在懸梁(2)
的頂端通過軸固定擺錘(5)，懸梁(2)的中下部固定有角度顯示器 (3 )和活塞行程顯示器(4);在擺錘釋放器(6 ) —側壁上開有槽(15)， 將軸(14)的一端嵌入槽(15)內固定，擺錘拉鉤(13)底部固定有 套環，通過套環將擺錘拉鉤(13)固定在軸(14)上轉動，擺錘行程 限位器(7)和活塞固定架(8)平行固定在機架(1)托盤卡槽(16) 的一側，擺錘行程限位器(7)的頂端固定有螺栓，起著限制擺錘過 度擺動作用;活塞固定架(8)的頂端固定有活塞，活塞的一端與液 壓管連接口 (12)連接，其另一端為活塞打擊端(9)。在擺錘(5)的底部開有溝槽，與擺錘釋放器(6)的擺錘拉鉤(13) 嚙合。固定在懸梁(2)上的角度顯示器(3)和活塞行程顯示器(4) 上標有顯示刻度。在于在活塞體內部為活塞液壓端(11)。 活塞打擊端(9)內側固定有活塞行程指示針(10)。 本實用新型所述的動物腦損傷試驗用液壓損傷裝置，通過該裝置 液壓模型可以成功的復制出局灶性腦損傷和彌散漫性損傷。隨著打擊 力度的增加，造成的損傷的程度和挫傷的范圍也增加，可以形成局部 的挫傷并伴有遠隔部位細胞損傷和死亡，能夠較好的模擬臨床顱腦損 傷病理生理學改變。此外該裝置通過更換打擊管和調整動物顱骨孔 徑，可以應用于不同動物，同時由于是在動物顱骨上事先鉆孔，避免 了動物顱骨的差異對實驗結果的影響。


參見附圖圖1為本實用新型正面結構示意圖 圖2為本實用新型左側結構示意圖 圖3為本實用新型右側結構示意圖具體實施方式
以下結合附圖進一步描述并給出實施例本實用新型所述的動物腦損傷試驗用液壓損傷裝置，該裝置是由 機架、懸梁、角度顯示器、活塞行程顯示器、擺錘、擺錘釋放器、擺 錘行程限位器、活塞固定架、活塞打擊端、活塞行程指示針、活塞液壓端、液壓管連接口組成，在機架(1)上分別固定懸梁(2)、擺錘 釋放器(6)、-擺錘行程限位器(7)和活塞固定架(8)，在機架(1) 右端開有托盤卡槽(16)用來安放托盤承裝實驗用品；在懸梁(2) 的頂端通過軸固定擺錘(5)，使擺錘可以軸為圓心，擺錘連桿為半徑 作弧線運動，在擺錘(5)的底部開有溝槽，與擺錘釋放器(6)的擺 錘拉鉤(13)嚙合，當擺錘以一定高度下擺時，其擺角可通過角度顯 示器讀出；擺錘下降與活塞打擊端發生撞擊，將重力勢能轉化的動量 傳遞給液壓活塞，并在活塞液壓端(11)推動液體，產生具有一定壓 強和動量的液體，通過連接管作用于動物的腦組織，模擬出動物損傷 模型；懸梁(2)的中下部固定有角度顯示器(3)和活塞行程顯示器 (4)，并在角度顯示器(3)和活塞行程顯示器(4)上標有顯示刻度， 角度顯示器(3)上的刻度與擺錘連桿對應，可以顯示擺錘運動的擺 角；活塞行程顯示器(4)上的刻度顯示活塞推進的行程距離；在擺 錘釋放器(6) —側壁上開有槽(15)，將軸(14)的一端嵌入槽(15) 內固定，擺錘拉鉤(13)底部固定有套環，通過套環將擺錘拉鉤(13) 固定在軸(14)上轉動，擺錘行程限位器(7)和活塞固定架(8)平 行固定在機架(1)托盤卡槽(16)的一側，擺錘行程限位器(7)的 頂端固定有螺栓，起限制擺錘運動的作用，當擺錘(5)以一定高度 下降，首先以一定的速度撞擊活塞打擊端(9)，并推動活塞運動；當 擺錘和活塞運動一段距離后擺錘(5)與擺錘行程限位器(7)垂直面 上的螺桿相遇，限制了擺錘的運動，擺錘對活塞的作用就此結束，調 節螺栓位置可以調節活塞在擺錘作用下運動的距離；活塞固定架(8) 的頂端通過螺桿固定活塞，活塞的一端與液壓管連接口 (12)連接， 通過活塞和連接管內液體，將一定的壓強作用傳遞至動物腦組織，產生損傷作用；活塞體內部為活塞液壓端(11)，受擺錘作用時擠壓活 塞內部的液體，使液體具有一定壓強；活塞另一端為活塞打擊端(9)， 承接擺錘的擊打，并通過連桿推動活塞液壓端(11)擠壓活塞內的液 體；活塞打擊端(9)內側固定有活塞行程指示針(10)，針指向活塞 行程顯示器(4)，可以通過讀出針運動距離讀出活塞運動的距離。在使用時，整個管道系統充滿生理鹽水后密閉。擺錘打擊活塞后 產生的壓力通過打擊管內的液體傳導至顱腔，作用于腦組織。壓力大 小可由打擊活塞的力度調節，通過壓力傳感器在電腦上記錄打擊的能 量和時程，直接準確地讀出致傷能量。此外該裝置通過更換打擊管和 調整動物顱骨孔徑，可以應用于不同動物，同時由于是在動物顱骨上 事先鉆孔，避免了動物顱骨的差異對實驗結果的影響。本實用新型通過利用30只SD大鼠建立液壓損傷模型，大鼠被 隨機分成3祖，每組10只，分別用0.1Matm、 0.2Matm、 0.3Matm壓 強對實驗動物進行打擊制造動物模型，較好的復制出不同傷級的病情，記錄如下1、 大體病理改變輕度損傷組可見沖擊局部硬膜外出血，1只發生蛛網膜下腔出 血，切面無明顯改變。中度損傷組硬膜外出血及蛛網膜下腔出血分布較為廣泛，以沖 擊側大腦半球為重，并累及沖擊對側大腦半球、小腦、腦干及小腦延 髓池，切面可見沖擊側腦組織點狀出血。重度損傷組硬膜外出血及蛛網膜外腔出血更加明顯，腦底及腦 干改變尤甚，沖擊側腦組織點狀出血及雙側腦室出血也較中度損傷組 明顯及常見。2、 病理組織學改變輕度損傷組的蛛網膜下腔出血位于額、頂、枕葉。損傷后30分
鐘，在大腦皮層頂葉和枕極可見灶狀或散在分布的I型細胞。海馬、 齒狀回及小腦的蒲肯野氏細胞部分呈I型改變。大腦皮層、丘腦及腦干可見散在分布的II型細胞；損傷后60- 120分鐘，除上述改變外，II型細胞數量增多，頂葉、丘腦和腦干等處組織疏松水腫。 中度損傷組的蛛網膜下腔出血位于額、頂、枕葉及腦底部。損傷后30分鐘，可見腦組織點狀出血。大腦皮層頂枕極可見小挫傷灶。I、n型細胞的分布范圍同輕度損傷組，但在海馬、齒狀回的i型細胞增多，腦底部可見灶狀分布的I型細胞，腦干可見散在的I型細胞；損 傷后60- 120分鐘，頂葉、丘腦、腦干等部位組織明顯水腫。重度損傷組的蛛網膜下腔出血位于額、頂、枕葉及腦底部。損傷后30分鐘，側腦室出血明顯，部分可見側腦室壁破裂出血。頂葉皮層、枕極、小腦和腦干可見挫裂傷灶，腦組織水腫。海馬、齒狀回、丘腦、側腦室壁、挫傷灶周圍可見較多的I、 II型細胞；60- 120分鐘， 腦組織明顯水腫，腦干神經纖維增粗，波浪狀改變較中度損傷組明顯， 其余改變同30分鐘組。
權利要求1、一種動物腦損傷試驗用液壓損傷裝置，其特征在于該裝置是由機架、懸梁、角度顯示器、活塞行程顯示器、擺錘、擺錘釋放器、擺錘行程限位器、活塞固定架、活塞打擊端、活塞行程指示針、活塞液壓端、液壓管連接口組成，在機架(1)上分別固定懸梁(2)、擺錘釋放器(6)、擺錘行程限位器(7)和活塞固定架(8)，機架(1)右端開有托盤卡槽(16)；懸梁(2)的頂端通過軸固定擺錘(5)，懸梁(2)的中下部固定有角度顯示器(3)和活塞行程顯示器(4)；在擺錘釋放器(6)一側壁上開有槽(15)，將軸(14)的一端嵌入槽(15)內固定，擺錘拉鉤(13)底部固定有套環，通過套環將擺錘拉鉤(13)固定在軸(14)上轉動；擺錘行程限位器(7)和活塞固定架(8)平行固定在機架(1)托盤卡槽(16)的一側；擺錘行程限位器(7)的頂端固定有螺栓；活塞固定架(8)的頂端固定有活塞，活塞的一端與液壓管連接口(12)連接，其另一端為活塞打擊端(9)。
2、 根據權利要求1所述的液壓損傷裝置，其特征在于在擺錘(5) 的底部開有溝槽，與擺錘釋放器(6)上的擺錘拉鉤(13)嚙合。
3、 根據權利要求1所述的液壓損傷裝置，其特征在于固定在懸 梁(2)上的角度顯示器(3)和活塞行程顯示器(4)上標有顯示刻 度。
4、 根據權利要求1所述的液壓損傷裝置，其特征在于在活塞體 內部為活塞液壓端(11)。
5、 根據權利要求1所述的液壓損傷裝置，其特征在于活塞打擊 端(9)內側固定有活塞行程指示針(10)。
專利摘要本實用新型涉及一種動物腦損傷試驗用液壓損傷裝置，該裝置是由機架、懸梁、角度顯示器、活塞行程顯示器、擺錘、擺錘釋放器、擺錘拉鉤、擺錘行程限位器、活塞固定架、活塞打擊端、活塞行程指示針、活塞液壓端、液壓管連接口、托盤卡槽組成，活塞一端承接擺錘的打擊，另一端接打擊管和壓力傳感器。在致傷時，整個管道系統充滿生理鹽水后密閉。擺錘打擊活塞后產生的壓力通過打擊管內的液體傳導至顱腔，作用于腦組織。壓力大小可由打擊活塞的力度調節，通過壓力傳感器在電腦上記錄打擊的能量和時程，直接準確地讀出致傷能量。
文檔編號A61B19/00GK201052185SQ20072014233
公開日2008年4月30日 申請日期2007年3月28日 優先權日2007年3月28日
發明者王繼超 申請人:王繼超