一种用于动物的磁共振噪声训练智能装置及控制

本发明涉及医疗设备，尤其涉及一种用于多只动物的磁共振噪声和任务态刺激适应训练智能装置及控制方法。背景技术：1、功能磁共振成像(fmri)兼具无创、无放射性、可重复性、时间分辨率和空间分辨率高的特点，既可以检测脑局部活动进行精准定位，也可以揭示复杂的脑网络系统，已被广泛用于临床和基础研究。其原理是基于神经元活动引起局部脑区的代谢水平和血氧含量变化所致的磁场性质变化原理进行成像。功能磁共振成像在大脑执行特定功能或静息状态下进行成像，来观察进行某项任务时“脑区激活”情况或功能连接。在fmri扫描期间，若受试者被要求执行一项任务，该任务会激活大脑特定区域，fmri则可以测量任务态的大脑活动；若受试者被要求在扫描仪中保持清醒且静止不动，则为静息态扫描。该技术结合了功能、解剖、影像三方面因素，为临床磁共振诊断从单一形态学研究到与功能相结合的系统研究提供了强有力的技术支持。2、临床前功能磁共振成像研究中往往使用麻醉药，减少实验动物运动和减轻磁共振噪音可能对动物造成的压力和焦虑，但是麻醉药物可以改变脑功能活动，包括抑制神经元活动、血流动力学和代谢过程等。为了避免麻醉药物影响，近年临床前功能磁共振成像正在向清醒状态下成像发展，但是在进行清醒动物成像实验时，面临着实验动物难以在成像过程中与实验人员协作以保持头部静止的挑战。为了采集高质量的静息态和任务态功能图像数据，动物头部固定和降低动物应激反应成为了亟待解决的问题。3、除了磁共振噪声和磁共振半密闭环境，实验动物对任务态刺激通常会表现出明显的应激反应。通过刺激适应训练，实验动物可以逐渐习惯fmri扫描过程中的噪声、环境和任务刺激，减少其在实际扫描中的应激和焦虑。适应训练有助于使它们在扫描过程中保持静止，减少运动伪影。任务态刺激适应训练在清醒小鼠的fmri研究中起着至关重要的作用，它有助于提高数据的质量和可靠性，同时减少动物的应激和不适。4、传统单只实验动物训练模式面临着训练效率低耗时长的问题，而多动物同时训练装置能够减少总体训练时间，降低单位动物的训练成本。此外，同时训练多只动物还能确保训练条件的统一性和标准化，提高数据的可靠性和一致性。通过智能系统的应用，可以实现对多动物的标准化适应训练和监控，满足了磁共振科学研究和相关领域对高效、大规模动物训练的不断增长需求。因此，开发多动物同时训练智能系统对于提升整体训练项目的效率、成本效益和数据质量都具有重要意义。技术实现思路1、本发明提供了一种用于多动物的磁共振噪声和任务态刺激适应训练智能装置及控制方法，解决了现有难以让动物适应磁共振成像环境导致功能磁共振成像的图像数据质量低下，且无法对多动物进行磁共振成像训练的问题。2、本发明提供了一种用于动物的磁共振噪声训练智能装置，专为同时训练多只动物设计的磁共振噪声和任务态刺激适应训练，通过一次批量同时训练多只动物(6-8只)，解决了动物实验时适应训练时间长的难题，该装置包括：中央控制系统、训练舱、多个训练箱、多张用于固定动物的训练床、功放机、多通道刺激发生器和多口拓展坞；3、所述多口拓展坞结合所述训练舱内的电源线，用于连接电源为所述训练舱内各用电器提供电能；4、所述训练舱分为多个训练层，各所述训练层设置有多个依次排列的舱位；5、各所述舱位通过第一滑轨连接训练箱，且所述舱位的前端设置有第一挡板，用于限制所述训练箱的移动位置；6、所述训练舱的左右侧面均设置有排气设备，所述排气设备包括通风口和排气扇，用于保持所述训练舱的空气流通；7、所述训练舱包括多个位于所述舱位前方的监控设备，用于实时监控动物的行为状态；8、所述训练箱与所述训练床一一对应设置；9、训练箱包括箱体和用于播放磁共振噪声的音箱；所述音箱设置于所述箱体的顶部；10、所述训练床可滑动设置于所述箱体内；11、所述训练床包括床身、头柱固定部件和头柱卡扣；所述床身的底部前端开设有连通口，用于连接喂水管和喷气管；12、所述功放机用于控制所有音箱播放的磁共振噪声的播放音量；13、所述中央控制系统分别与所述监控设备通过无线网连接和所述功放机通过通用串行总线连接，并与多通道刺激发生器通过同轴电缆连接线连接，用于根据所述监控设备的行为状态控制所述音箱播放相应的磁共振噪声，控制多通道刺激发生器内各发生器的启停使得动物适应任务态刺激训练。14、优选的，所述箱体的底部中间镂空且镂空处两侧设置有第二滑轨，所述训练床可滑动设置于所述第二滑轨上；15、所述箱体的底部前端设置有第二挡板，用于限制所述训练床的移动位置。16、优选的，所述训练床为左右对称结构；17、所述床身的上侧设置有左右对称的两个头柱固定部件，所述头柱固定部件开设有与头柱适配的第一卡槽；18、所述头柱卡扣与第一卡槽嵌套式连接，用于固定所述头柱；19、所述床身的底部两侧设置有与所述第二滑轨相适配的滑槽。20、优选的，所述监控设备包括摄像头和固定于所述摄像头底部的摄像头底座；21、所述摄像头底座的底部开设有第二凹槽，所述监控设备通过所述第二凹槽可滑动设置于所述训练层的凸轨上。22、优选的，靠近所述监控设备的舱体壁处设置有圆形开口以模拟核磁共振射频线圈圆形开口。23、优选的，所述训练舱还包括中间电路层，用于放置电源线、多口拓展坞以及与8台音箱连接的功放机；24、所述中间电路层的顶部和底部设置有多个与所述训练层相适配的走线孔；25、所述中间电路层的两侧设置有排气扇，所述中间电路层的一侧设置有走线孔嵌入板。26、优选的，所述训练舱的各层均设置有滑动门。27、优选的，所述走线孔嵌入板由两个连接板拼接而成；28、所述连接板的侧壁设置有第二卡槽，且所述侧壁还设置有与所述第二卡槽配合的卡块；29、所述第二卡槽与所述卡块之间设置有通孔。30、优选的，所述训练床优选磁共振兼容材料制作；所述头柱卡扣优选u形头柱卡扣，所述第一卡槽优选l形卡槽。31、本发明还提供了一种用于动物的磁共振噪声训练智能装置的控制方法，所述控制方法上述用于动物的磁共振噪声训练智能装置实施，所述控制方法包括：32、获取训练任务信息以确定训练任务为任务态或静息态，并获取监控设备监控到的行为状态数据，通过监控图像分析标记为静息态磁共振功能成像数据或自发性任务态功能成像数据；33、若所述训练任务为任务态，按照所述行为状态数据启动或停止多通道刺激发生器内各发生器使得动物适应任务态刺激训练(刺激方式包括喂水、喷气或足底电击等单一或组合方式)，并控制功放机使所连接音箱播放所述任务态对应的磁共振噪声，直至所述行为状态数据满足第一预设条件；34、若所述训练任务为静息态时，按照所述行为状态数据控制功放机使所连接音箱播放所述静息态对应的磁共振噪声，直至所述行为状态数据满足第二预设条件。35、从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：36、本发明提供了一种用于动物的磁共振噪声训练智能装置及控制方法，其中上述装置包括：中央控制系统、训练舱、多个训练箱、多张用于固定动物的训练床、功放机、多通道刺激发生器和多口拓展坞；训练舱分为多个训练层，各训练层设置有多个依次排列的舱位；各舱位通过第一滑轨连接训练箱，且舱位的前端设置有第一挡板，用于限制训练箱的移动位置；训练舱的左右侧面设置有排气设备，排气设备包括通风口和排气扇，用于保持训练舱的空气流通；训练舱包括多个位于舱位前方的监控设备，用于实时监控动物的行为状态；训练箱与训练床一一对应设置；训练箱包括箱体和用于播放磁共振噪声的音箱；音箱设置于箱体的顶部；训练床可滑动设置于箱体内；训练床包括床身、头柱固定部件和头柱卡扣；床身的底部前端开设有连通口，用于连接喂水管和喷气管；功放机用于控制所有音箱播放的磁共振噪声的播放音量；中央控制系统分别与监控设备通过无线网连接和功放机通过通用串行总线连接，并与多通道刺激发生器通过同轴电缆连接线连接，用于根据监控设备的行为状态控制音箱播放相应的磁共振噪声，控制多通道刺激发生器内各发生器的启停使得动物适应任务态刺激训练。37、在本发明中，磁共振噪声和任务态刺激适应训练智能装置能够固定动物且实现动物在功能磁共振成像前的磁共振噪声训练，使动物在正式进行功能磁共振成像时已经适应磁共振噪声、半封闭环境以及任务态刺激，然后以无压力状态实现图像数据的采集。另外，本发明提供多只动物同时进行磁共振噪声和任务态刺激适应训练方案，解决了训练效率低，耗时等问题，降低了总体训练成本。此外，同时本发明能训练多只动物以确保训练条件的统一性和标准化，提高数据的可靠性和一致性。因此，本发明解决了现有难以让动物适应磁共振成像环境导致功能磁共振成像的图像数据质量低下，且无法对多动物进行磁共振成像训练的技术问题。