CN109938871B - 一种适用于直立实验的外固定装置及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种适用于直立实验的外固定装置，包括有相互连接的底板和背板，背板可沿背板轴向上下移动并改变与底板间的相对位置，背板上设置有固定受试者躯干的背板约束装置，背板上可组卸连接有棒杆，棒杆上与背板相连的一端为固定端。棒杆以固定端为支点旋转任意角度且固定于该角度。底板约束受试者上肢或下肢。本发明还提供该装置的使用方法包括建立普通直立模型、轴向拉伸模型、轴向加压模型、脊柱侧弯模型。
Description
技术领域
本发明涉及医学实验技术领域，尤其涉及一种适用于在直立实验中使用的外固定装置。
背景技术
腰椎间盘突出症是导致下腰痛最常见的疾病之一，其与脊柱退行性变，尤其是椎间盘退变密切相关。目前，腰椎间盘突出症的确切机制仍不清楚，而复制一种与腰椎间盘突出症发病机制相似或者相同的动物模型，是研究腰椎间盘突出症的理想方法。
目前实验室常见的诱发椎间盘出现退变的动物模型主要有实验诱导模型、自发模型和基因敲除模型。其中，实验诱导模型往往缺乏统一的标准，受实验操作人员主观因素影响大，实验模型重复性差；自发模型所需的建模周期长，适配的动物种类少，退变机制不明确；基因敲除模型所需实验条件复杂，建模难度高，技术成本高昂且不易获得。
直立模型指模仿人类长期直立行走的姿势，改变动物原有的脊柱生物力学性质，间接损伤椎间盘，从而诱发椎间盘退行性变的一类造模模型。与其他模型相比，更符合人类腰椎间盘退变的客观规律。传统直立模型的建模方法是将大鼠的双上肢截肢后诱导其以直立的姿势生活在特制的笼子里，或者采取每日直立行走训练或跑步机训练的方式结合双上肢截肢进行造模。但是截肢手术常在1周龄的幼鼠身上操作，不仅手术难度较大、成功率较低，而且无法实时调整脊柱轴向压力，故而仍然存在很多改进的空间。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种在不切除大鼠前肢的前提下，使其保持直立状态且同时可以实时调节脊柱受力状态的外固定装置。
一种适用于直立实验的外固定装置，包括有相互连接的底板和背板，所述背板可沿背板轴向上下移动并改变与底板间的相对位置，所述背板上设置有固定受试者躯干的背板约束装置，所述背板上可组卸连接有棒杆，所述棒杆上与背板相连的一端的固定端，所述棒杆以固定端为支点旋转任意角度且固定于该角度，所述底板约束受试者上肢或下肢，所述受试者包括鼠类。
在此基础上，进一步改进得到，所述背板约束装置包括有沿背板轴向均匀分布于背板左右两侧的若干孔洞，所述孔洞内设置有弹性扎带。
优选的，所述两个棒杆分别位于背板上部的左右两侧，所述棒杆不与背板连接的一端为游离端，所述两个棒杆的游离端可组卸相连。
优选的，所述底板上设置有供受试者上肢或下肢穿过且固定该上肢或下肢的约束孔。
优选的，所述底板背离所述背板的一侧设置有可调节与底板间相对距离的万向轮。
优选的，所述底板上设置有与所述背板相连直角连接器。其细节在于：所述底板上设置有与所述背板相连直角连接器，所述背板下部设置有沿背板轴向开设的调节槽，所述背板与直角连接器间通过调节螺丝相连，所述调节螺丝同时穿过所述调节槽与直角连接器并调节背板与底板间的相对位置。
在上文基础上，进一步改进：所述直角连接器上开始有定位孔，所述调节螺丝螺旋穿过该定位孔并穿入所述调节槽，所述调节槽背离所述直角连接器的一侧螺纹连接有宽度大于调节槽宽度的压片，旋紧所述调节螺丝则该压片压紧背板并限定背板与底板的相对位置。
采用这样的结构以后：该设计可以全面适应不同身长的大鼠体型，也可以通过该调节功能实施脊柱竖直轴向加压，或者拉伸。
若干棒杆间组成的三角框，加之背板、底板一起组成的立体空间结构，使得该装置的各层次间均可进行参数调节。本发明中的零部件在未组装时为标准件，具有统一的规格，组装后可以使大鼠保持直立，从而达到目的，本发明通过上述三处设计的高度参数调节，可以适应不同体型的大鼠，可以满足不同实验的需要。不仅具有组装方便、操作简单、对实验动物友好的优点，而且可以多处调节，效果显著，大大提高直立模型致椎间盘退变造模的成功率，同时有改造空间，潜在适应范围广。
此外，本发明还提供该装置的使用方法，所述外固定装置的使用方法包括有通过该装置构建普通直立模型、轴向加压模型、轴向拉伸模型和脊柱侧弯模型。
所述普通直立模型的构建方法为：将麻醉后的受试者平卧于背板上，将所述棒杆从受试者的腋窝处穿过并使棒杆与背板形成三角稳定结构，再用所述扎带固定受试者的躯干位置，将受试者的下肢穿过底板上的圆孔，并调节所述万向轮的高度使所述底板与受试者膝盖平行，调节背板与底板的相对位置使得受试者脊柱处于生理功能位，并记录背板于底板的相对高度。
所述轴向加压模型的构建方法为：将麻醉后的受试者平卧于背板上，将所述棒杆从受试者的腋窝处穿过并使棒杆与背板形成三角稳定结构，再用所述扎带固定受试者的躯干位置，将受试者的下肢穿过底板上的圆孔，并调节所述万向轮的高度使所述底板与受试者膝盖平行，调节背板与底板的相对位置使得受试者脊柱轴向受压力，并记录背板于底板的相对高度。
所述轴向拉伸模型的构建方法为：将麻醉后的受试者平卧于背板上，将所述棒杆从受试者的腋窝处穿过并使棒杆与背板形成三角稳定结构，再用所述扎带固定受试者的躯干位置，将受试者的下肢穿过底板上的圆孔，并调节所述万向轮的高度使所述底板与受试者膝盖平行，调节背板与底板的相对位置使得受试者脊柱轴向受拉力，并记录背板于底板的相对高度。
所脊柱侧弯模型的构建方法为：将麻醉后的受试者平卧于背板上，将所述棒杆从受试者的腋窝处穿过并使棒杆与背板形成三角稳定结构，再用所述扎带固定受试者的躯干位置并使脊柱受侧向力而弯曲，将受试者的下肢穿过底板上的圆孔，并调节所述万向轮的高度使所述底板与受试者膝盖平行，调节背板与底板的相对位置，并记录背板于底板的相对高度。
以下结合附图对本发明进行更进一步详细的说明。
附图说明
图1为本发明外固定装置的立体结构示意图；
图2为本发明外固定装置的主视图；
图3为本发明外固定装置的侧视图；
图4为本发明外固定装置的仰视图。
具体实施方式
下面，通过示例性的实施方式对本发明具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的原件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。受试者以实验用大鼠为例，本发明的结构也可在改变大小和尺寸后合理运用于其他实验动物。
实施例1：一种适用于直立实验的外固定装置
一种适用于直立实验的外固定装置，为混合立体框架结构。该装置由若干根树脂棒杆3、背板1、底板2和若干个直径5毫米的金属杆杆夹30组成。优选的，可在背板1左右各设一根棒杆3，由两根棒杆3和背板1可组成三角稳定结构。树脂棒杆3均为直径5毫米，背板1、直角连接器4和底板2均为厚度5毫米，均可被杆杆夹30夹持加固。杆杆夹30为临床上常见的外固定支具固定杆杆夹30，其结构分为上下两片，中间用弹簧片夹层，上下片可旋转成任意角度。杆杆夹30的上片设置有锁紧螺钉，当使用者确定使用的上下片角度和棒杆3间的相对角度以后，只需拧紧上部螺钉，即可固定棒杆3与其他结构间的相对位置。
背板1和底板2之间用直角连接器4连接，直角连接器4下部通过两个直径2毫米的螺钉固定，上部用一个直径5毫米的松紧调节螺丝6固定。直角连接器4设置在背板1的前侧和底板2的上侧。背板1上对应直角连接器4安装的位置有竖直的调节槽5，使用者通过穿过直角连接器4和调节槽5的调节螺丝6，以及设置于背板1后侧的调节螺丝压片60，再移动背板1上下，即可调节整体装置的高度。上下调节的高度范围与背板1调节槽5的长度相当。
背板1前方两侧各设有5个竖孔11，可供2毫米扎带穿过，用以进行大鼠躯干固定，以保持大鼠身体直立。底板2上设计有两个8毫米大小的孔，作为大鼠鼠爪通过的机构，并可起到固定鼠爪功能。底板2可采用三角形板，底板2的三个角下装有三个万向轮21，可以配合大鼠进行任意方向运动。优选的，背板1、直角连接器4和底板2均由医用钛合金材料制成。
实施例2：运用外固定装置的普通直立模型建立。
将麻醉后的大鼠平卧与背板1上，选用两根设置于背板1前方左右两侧的树脂棒杆3分别从大鼠上肢腋窝处穿过，再将第三根树脂棒杆3平放于后背，与上肢处于同一平面。分别用3个金属杆杆夹30固定3根棒杆3，待固定牢固后，拧紧杆杆夹30上的螺丝并使棒杆3与背板1的间的相对位置保持稳定。棒杆3组成的三角固定装置应以不影响大鼠正常呼吸为标准。将背板1与大鼠身后的横行棒杆3通过杆杆夹30牢固连接，将5根扎带分别穿过背板1上的5对竖孔11，并根据大鼠体型进行固定，固定的松紧程度应以不影响大鼠正常呼吸为宜。将大鼠的鼠爪穿过底板2上的圆孔，将底板2和背板1通过直角连接器4相连。将万向轮21固定在底板2上。直立整体结构，根据大鼠体型调节合适的背板1高度，并拧紧固定螺丝。根据鼠爪离地高度调节万向轮21的旋转螺丝，使底板2固定与大鼠的膝关节水平。再记录此时的背板1与底板2间的相对位置关系。
实施例3：运用外固定装置的轴向加压模型建立。
将麻醉后的大鼠平卧与背板1上，选用两根设置于背板1前方左右两侧的树脂棒杆3分别从大鼠上肢腋窝处穿过，再将第三根树脂棒杆3平放于后背，与上肢处于同一平面。分别用3个金属杆杆夹30固定3根棒杆3，待固定牢固后，拧紧杆杆夹30上的螺丝并使棒杆3与背板1的间的相对位置保持稳定。棒杆3组成的三角固定装置应以不影响大鼠正常呼吸为标准。
将背板1与大鼠身后的横行连接棒通过杆杆夹30牢固连接，将5根扎带分别穿过背板1上的5对竖孔11，并根据大鼠体型进行固定，固定的松紧程度应以不影响大鼠正常呼吸为宜。将大鼠的鼠爪穿过底板2上的圆孔，将底板2和背板1通过直角连接器4相连。将万向轮21固定在底板2上。直立整体结构，根据鼠爪离地高度调节万向轮21的旋转螺丝，使底板2固定与大鼠的膝关节水平。根据大鼠体型调节合适的背板1高度，并在此基础上降低背板1高度拧紧固定螺丝，并记录背板1相对于实施例2中的正常高度后的下降高度。通过调整背板1下降的幅度来调整对脊柱轴向加压的程度。
实施例4：运用外固定装置的轴向拉伸模型建立。
将麻醉后的大鼠平卧与背板1上，选用两根设置于背板1前方左右两侧的树脂棒杆3分别从大鼠上肢腋窝处穿过，再将第三根树脂棒杆3平放于后背，与上肢处于同一平面。分别用3个金属杆杆夹30固定3根棒杆3，待固定牢固后，拧紧杆杆夹30上的螺丝并使棒杆3与背板1的间的相对位置保持稳定。棒杆3组成的三角固定装置应以不影响大鼠正常呼吸为标准。
将背板1与大鼠身后的横行连接棒通过杆杆夹30牢固连接，将5根扎带分别穿过背板1上的5对竖孔11，并根据大鼠体型进行固定，固定的松紧程度应以不影响大鼠正常呼吸为宜。将大鼠的鼠爪穿过底板2上的圆孔，将底板2和背板1通过直角连接器4相连。将万向轮21固定在底板2上。直立整体结构，根据鼠爪离地高度调节万向轮21的旋转螺丝，使底板2固定与大鼠的膝关节水平。根据大鼠体型调节合适的背板1高度，并在此基础上升高背板1高度并拧紧固定螺丝，并记录背板1相对于实施例2中的正常高度后的上升高度。通过调整背板1上身的幅度来调整对脊柱轴向加压的程度。
实施例4：运用外固定装置的脊柱侧弯模型的建立。
将麻醉后的大鼠平卧与背板1上，选用两根设置于背板1前方左右两侧的树脂棒杆3分别从大鼠上肢腋窝处穿过，再将第三根树脂棒杆3平放于后背，与上肢处于同一平面。分别用3个金属杆杆夹30固定3根棒杆3，待固定牢固后，拧紧杆杆夹30上的螺丝并使棒杆3与背板1的间的相对位置保持稳定。棒杆3组成的三角固定装置应以不影响大鼠正常呼吸为标准。
将背板1与大鼠身后的横行连接棒通过杆杆夹30牢固连接。将大鼠的鼠爪穿过底板2上的圆孔，将底板2和背板1通过直角连接器4相连。将万向轮21固定在底板2上。直立整体结构，根据大鼠体型调节合适的背板1高度，并拧紧固定螺丝。根据鼠爪离地高度调节万向轮21的旋转螺丝，使底板2固定与大鼠的膝关节水平。将5根扎带分别穿过背板1上的5对竖孔11，并根据实验设计的大鼠脊柱侧弯节段进行固定，使得大鼠的脊柱呈现出向一侧弯曲的脊柱侧弯形貌，扎带固定的松紧程度应以不影响大鼠正常呼吸为宜。其中所需致弯椎体节段的一根扎带不作双侧固定，而是只进行单侧牵扯固定。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (8)
1.一种适用于直立实验的外固定装置，所述直立实验为模仿人类长期直立行走的姿势，改变动物原有的脊柱生物力学性质，间接损伤椎间盘，从而诱发椎间盘退行性变的实验，其特征在于，包括有相互连接的底板和背板，所述背板可沿背板轴向上下移动并改变与底板间的相对位置，所述背板上设置有固定受试者躯干的背板约束装置，所述背板上可组卸连接有棒杆，所述棒杆上与背板相连的一端为固定端，所述棒杆以固定端为支点旋转任意角度且固定于该角度，所述底板约束受试者上肢或下肢，所述受试者包括鼠类。
2.根据权利要求1所述的一种适用于直立实验的外固定装置，其特征在于：所述背板约束装置包括有沿背板轴向均匀分布于背板左右两侧的若干孔洞，所述孔洞内设置有弹性扎带。
3.根据权利要求2所述的一种适用于直立实验的外固定装置，其特征在于：所述背板上设置有至少两个棒杆，所述两个棒杆分别位于背板上部的左右两侧，所述棒杆不与背板连接的一端为游离端，所述两个棒杆的游离端可组卸相连。
4.根据权利要求3所述的一种适用于直立实验的外固定装置，其特征在于：所述底板上设置有供受试者上肢或下肢穿过且固定该上肢或下肢的约束孔。
5.根据权利要求4所述的一种适用于直立实验的外固定装置，其特征在于：所述底板背离所述背板的一侧设置有可调节与底板间相对距离的万向轮。
6.根据权利要求5所述的一种适用于直立实验的外固定装置，其特征在于：所述底板上设置有与所述背板相连直角连接器。
7.根据权利要求5所述的一种适用于直立实验的外固定装置，其特征在于：所述底板上设置有与所述背板相连直角连接器，所述背板下部设置有沿背板轴向开设的调节槽，所述背板与直角连接器间通过调节螺丝相连，所述调节螺丝同时穿过所述调节槽与直角连接器并调节背板与底板间的相对位置。
8.根据权利要求7所述的一种适用于直立实验的外固定装置，其特征在于：所述直角连接器上开设有定位孔，所述调节螺丝穿过该定位孔并穿入所述调节槽，所述调节槽背离所述直角连接器的一侧螺纹连接有宽度大于调节槽宽度的压片，旋紧所述调节螺丝则该压片压紧背板并限定背板与底板的相对位置。
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