專利名稱：注射系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于放射檢查的、采用手操作注射器的注射系統。
背景技術：
在放射檢查時常常要供給溶于液體的強反差介質。這種所謂的膠質注射(Bolusinjektion)使得在利用一臺放射檢查設備拍攝肌體組織時有可能得到很強的對比度。除了改善對比度外，還可以在時間一定的膠質注射情況下由強反差介質在肌體組織中分布的時間順序來得到有關例如對血液組織界限的干擾的指示。作為此技術的可重復性和高質量的基礎是時間協調，即從膠質注射到用放射檢查設備開始測量的時間控制(Timing)。在大多數情況，膠質注射由醫生用一個注射器進行手工操作來完成。然后注射的時間點通過叫喊通知放射設備的操作人員。此外，還采用通過一終端進行控制的機械注射。其缺點在于不能及時察覺故障，這由于對患者的自動膠質注射通常不能進行監測。在注射期間可能出現的故障例如為注射軟管的泄漏或破裂。
德國專利申請公開說明書DE 19647701 A1公開了一種反差度檢測裝置。該裝置由一個與一處理單元相連接的傳感器構成。該傳感器可以確定體內各區域的強反差介質濃度或反差度。一個測量值與額定值的比較轉換成一個轉送給泵系統的控制脈沖。
德國專利說明書DE 3419347 C2給出一個用于連續送出一種消毒用的、無菌生理液體的裝置，該裝置在逐漸排空時向液體施加一個保持不變的壓力。
由德國專利文獻DE 1566585給出一個注射X光造影用強反差介質的裝置，它具有一個與注射介質的形狀、粘性和流動阻力無關的、不變的注射功率。
德國專利申請公開說明書DE 4123441 A1公開了一臺用于確定至少一種存在于一有機組織中的物質的濃度的裝置，其帶有一個由一微處理機控制的泵吸裝置。
發明內容
本發明要解決的技術問題在于提供一種帶有一手工操作注射器的注射系統，利用此系統可以改善膠質注射與開始用放射檢查設備進行測量的時間協調。
按照本發明，上述技術問題是這樣解決的對于那種用于放射檢查的、利用手操作注射器來將一種物質有控制地人工注射到一患者體內的注射系統，在其中設有用于確定一充有待注射物質的容腔的充填狀態的部件。
這允許在一個例如由一溶于液體中的強反差介質所支持的放射檢查與該容腔充填狀態間實現可靠的、獨立于口頭通信的同步。這樣就可以例如在用于測取充填狀態的部件獲悉所述容腔是仍處于充填狀態還是不再處于充填狀態的這一時刻產生一個信號。于是本發明可以實現一種可控制其注射過程的人工注射，且在該注射中記錄該待注射物質送出量隨時間的變化。在此，這種待注射的物質可以例如是一種強反差介質或一種藥品。
本注射系統的一種優選結構為用來確定充填狀態的部件測定該注射器的一個構件在排空其容腔時所通過的一個行程點。這種結構的優點在于，例如僅僅一個構件的運動通過一個或多個行程點來記錄，而與排空速度無關。在這種情況下，該構件的運動與容腔的排空相關。例如，該構件可以直接對排空起作用，或者在結構上與一個對排空起作用的構件相連接，從而兩個構件的運動相關。
在該注射系統的一種優選實施方式中，該待注射的物質根據注射過程在容腔中瞬時占據一定的體積，該體積的大小由用來確定充填狀態的部件來測定。這種方式的優點在于可以采用一種進行此放射檢查的成象檢查設備，以確定該瞬時占據的體積。其進一步的優點在于有關充填狀態的信息直接存在于各自的圖象中，例如一磁共振拍攝的相片中。
在進一步的優選結構中，該容腔包括一個標示體積，該標示體積與一個將待注射物質從該注射器送往患者的導管相連接，其中尤其該標示體積的充填狀態取決于施加在該物質上的壓力。將容腔與注射器分開的優點在于兩者可以彼此無關地定位。所述在注射時施加于注射物質上的壓力決定該標示體積的充填狀態。這樣，充填狀態與注射過程相關，從而在這里確定了充填狀態就可能改善注射與開始用放射檢查設備進行測量的時間協調。
在一種有利的進一步結構中，用來確定充填狀態的部件具有一個標示器，該標示器包含有該由待注射物質充填的標示體積，且該標示體積通過一個對壓力敏感的膜片與一氣體腔室分開。在這種情況，氣體腔室一方面用作平衡體積，使得在標示體積中充填狀態的變化成為可能，另一方面通過圖象中該注射物質和氣體間增大的反差使得對充填狀態的分析變得更為清楚。
在進一步的結構中，標示器這樣設置在一個完成放射檢查的設備、尤其是一CT設備或MR設備的成象區，從而借助該設備可測出該充有待注射物質的標示體積的充填狀態的變化。如果該成象區可以變化地調整，則一方面其優點可以是利用多個標示器，以便可利用每個可能的成象區，或者另一方面可能有利于將該標示器與該改變的成象區一起帶走。
在另一種優選的實施方式中，用來確定充填狀態的部件設計成用來確定多個不同的充填狀態，以便確定該注射隨時間變化的過程、尤其是該注射的開始和結束。從此隨時間的變化可以例如推出該注射過程的持續時間。
在再一個優選的實施方式中，該容腔是該注射器的一個腔體。其優點在于該用來確定充填狀態的部件可以與注射器設計成一體。
在一種進一步的結構中該注射器設計成一個柱塞泵。一個柱塞泵的實例是一個注射針筒。
在另一個優選實施方式中，該用來確定充填狀態的部件包括一個用于識別離開一初始充填狀態或到達一結束充填狀態的開關。
在進一步的結構中，所述開關確定柱塞泵的一個柱塞尤其在注射開始或結束時所占有的初始位置或結束位置。
在一種特別的實施方式中，該用來確定充填狀態的部件具有一個用于分析該注射隨時間的變化、尤其是用于測量該注射開始到結束這一段時間的時間元件。這就允許完成對該注射隨時間變化的分析，其優點在于將該注射過程的不同時間點和時間間隔、例如該注射開始和結束的時間間隔提供作為電信號信息。
在一種有利的實施方式中，所述用來確定充填狀態的部件具有光導纖維開關和/或磁性開關和/或氣體開關(pneumatische Schalter)和/或氣動開關(pneumatisch-dynamische Schalter)。這種開關可方便地設計得很牢固、易消毒或無需照管，適用于用作醫院日常工作中注射系統。此外，這些部件不需要那些在放射檢查設備中例如會對圖象質量產生干擾的電纜或鐵磁性構件。磁性開關是一個例外，其在一個磁共振設備中不能被使用或僅僅能在干擾區外使用。此外，比較有利的是采用那些在拍攝區無需當地提供能量的開關或傳感器。那些以氣動或液壓原理為基礎的開關就屬于這種情形。
在一種優選的實施方式中，該用來確定充填狀態的部件具有一個用于控制數據、尤其是控制一個放射檢查設備的信號輸出端。在該信號輸出端處給出例如有關注射過程(開始時間、結束時間、持續時間)的信息，這些信息可直接轉送到一臺放射檢查設備。
在另一個實施方式中，該用來確定充填狀態的部件具有用于將有關輸送待注射物質的信息進一步導送到一檢查設備控制單元的部件。這就可能例如在注射隨時間的變化偏離標準過程時輸出一個警告信號。
該注射系統的另一種應用涉及例如同一或不同藥品的多次注射，利用此可以達到改進的效果。在這種情況下，該注射的時間協調借助控制單元和專用的時間元件來完成。
在一個特別有利的實施方式中，所述注射系統與一個放射檢查設備、尤其是一個磁共振斷層造影設備一起使用。
下面結合圖1至圖8對本發明的三種實施方式作出說明圖1示出一種用于放射檢查的、采用手操作注射器的注射系統的概貌，該手操作注射器包含有兩個開關形式的測控注射過程的手段；圖2示出了一種帶有一用于確定注射結束的光導纖維開關的注射器；圖3、圖4和圖5示出了另一種帶有一個由氣體開關和氣動開關構成的組合體的注射器；圖6、圖7和圖8示出了一種帶有一位于檢查設備圖象區內部的標示器的注射系統的可替換實施方式。
具體實施例方式
圖1描述了一種用于放射檢查的、有控制地注射一種物質9(優選為一種X光造影用溶劑)的注射系統1。該注射系統包括一個手操作注射器3和一個控制單元4。該注射器3為一個由一柱塞5和一套筒7構成的注射針筒。
待注射的物質9位于一個由該注射器3的柱塞和套筒形成的容腔(儲液器)中。通過將柱塞5推入套筒7使該物質經導管10靜脈注射到患者11體內。因此柱塞5的位置確定了該容腔的充填狀態。注射器3的套筒7的兩行程點上各固定了一個開關12，該開關分別與控制單元4相連接，并通知該控制單元4該柱塞5到達了此兩行程點之一以及該容腔相應的充填情況。該開關12例如可以是由柱塞上的一個金屬環來釋放的磁性開關。
控制單元4包括一個時間元件14，該時間元件測量通過兩個行程點的時間間隔并判斷該時間間隔是否在允許界限范圍之中。如果在允許范圍，則控制單元的一個信號輸出端15上出現一個包含有注射開始時間的信號，并將該信號傳送給成象類醫學檢查設備17。
圖2描述了一種帶有一注射器3A和一光導纖維開關的注射系統1A，優選可采用一磁共振設備。該光導纖維開關由一光導管21、一光源23和一光傳感器25構成。在控制單元4中光源23的光耦合進入光導管21，從那里導送至朝著注射器3A出口的光導管21。在那里，光以已知的損失量通過帶有待注射物質的套筒7A，接著由該光導管21的第二部分傳送到同樣位于控制單元4A中的光傳感器25中。一旦柱塞A到達套管7A的端部，其阻止光傳送到光傳感器25。這在控制單元4A上產生一個表示該柱塞A將注射器3A的容腔完全排空的電信號。這相應于注射器中不再存有物質，該注射結束。在注射器3A上還可以安裝另一個光導纖維開關來檢查該柱塞5A的另一個行程點，因而也可以得知充填狀態與時間的關系，由此獲知注射過程。
圖3至圖5描述了一種帶有一個由一氣體開關和一氣動開關構成的組合體的注射器3B的改型。這兩個開關各由一個充有氣體、且在注射期間會發生壓力變化的容器29或30構成。此壓力變化通過充有氣體的導管進行靜態測量(氣體開關)或動態測量(氣動開關)。出于清楚的考慮，圖中未示出通往兩個對壓力敏感的開關容器29和30的導管和控制單元中的傳感器。
圖3給出的是注射開始時的容器充填狀態。兩容器承受初始狀態的壓力，因而處于等待位置。容器29這樣設置在柱塞5B上，使得若用一個拇指向該柱塞5B施加一個壓力來使柱塞5B在套筒7B中移動，則此壓力也施加在該容器29上。因此該氣動開關獲取表征柱塞5B移動的信號，即表示柱塞5B的充填狀態在改變。
圖4給出注射開始后一段時間的情況。此時，該氣動開關的開關容器29的充填體積在壓入柱塞5B時受拇指的壓力而減小。由于該氣動開關先前處于等待位置，此傳送給控制單元、并在那里記錄的壓力變化就表示不再為初始充填體積，因而開始注射。
圖5描述的是注射結束的情況。隨著柱塞5B的撞擊提高了環形開關容器30的壓力，并借助一壓力傳感器轉換成一電信號，該信息表示該柱塞5B被止擋了，即在容腔中不再有用于注射的物質，該注射結束。
代替此以氣體作用為基礎的開關可以在一個稍作變化的系統中采用液壓開關。
圖6至圖8描述了一種帶有一標示器31的注射系統1C的一種可替換的實施方式，其中該標示器31設置在一個醫學檢查設備17C、如一磁共振X光斷層造影設備的成象區內。該標示器例如固定在該醫學檢查設備17C的患者臥塌上，從而在例如不同的磁共振斷層造影拍攝時它總是位于同一已知位置。
該標示器31包括一個帶有一標示體積31C的容腔，它與導管10C相通，且充有待注射的物質9C。該標示體積的變化取決于在注射過程期間導管10C中的壓力。
標示器31還包括一個氣體腔室35，該氣體腔室由一個對壓力作出響應的膜片33與待注射的物質9C相分開。該氣體腔室35例如在一個磁共振拍片時與標示體積31C產生一個很大的反差，這樣使充填狀態的分析變得容易了。此外從該氣體腔室體積的大小可以直接推出標示器31的充填狀態。
圖6示出了注射開始時標示器31中標示體積31C的充填狀態。該氣體腔室35占有標示體積31C的大部分。因為沒有壓力施加在物質9C上，膜片33處于松弛狀態。
圖7描述了注射過程中某一瞬時的情況。通過向柱塞5C加壓注射液態物質9C。該壓力傳送給液體9C，從而在導管10C中同樣出現一個較高的壓力。膜片33變形，直到基于在該受壓縮的氣體腔室35中的壓力所產生的作用力和由于膜片33延伸的張緊力與作用在物質9C上的提高的壓力的作用力相平衡為止。
圖8示出了在注射后標示器中標示體積31C的充填狀態。在導管10C中基于容腔中的壓力呈現一個稍高的壓力，該壓力再次相應地由標示器31中的反作用力來平衡。導管中殘留有物質9C時的標示器31的充填狀態稍大于注射前的充填狀態。
所述膜片33的延伸和與之相應的標示體積31C的充填狀態可以在醫學檢查設備17C拍攝時繼續保持，并允許隨后對注射和拍攝之間的時間關系進行分析。
此外，例如利用醫學檢查設備17C時可以有選擇地選擇標示器31在成象區中的區域。這樣，關于標示體積31C大小的信息，從而關于標示器31的充填狀態的信息可以借助圖象處理在注射同時進行自動跟蹤，并用來控制該醫學檢查設備17C。
因此，所述注射系統1C對于測控注射過程作了多方面的改進，因為可采用檢查設備17C來檢測和記錄一個充有待注射物質9C的容腔的體積尺寸和變化，即例如相應地標示該檢查設備的拍攝。
作為一種替換方式，標示器31中充填狀態的變化還可采用前面描述的開關來測量，在那里例如檢測膜片的位置變化來代替檢測柱塞的位置變化。
在圖1至圖8中示出了用來確定一個充有待注射物質9、9B、9C的容腔31的充填狀態的例子。在那里，一方面直接測量物質9C在標示器31中所占的體積。另一方面通過測量注射裝置1、1A、1B的一個部件5、5A、5B的位置(這些位置與占有的體積相關)直接確定充填狀態。
權利要求
1.一種用于放射檢查的、利用一個手操作注射器(3，3A，3B，3C)來將一種物質(9，9B，9C)有控制地人工注射到一患者(11)體內的注射系統(1，1A，1C)，其特征在于設有用于確定一充有待注射物質(9，9B，9C)的容腔(31)的充填狀態的部件(4，12，4A，21，17C，31)。
2.按照權利要求1所述的注射系統(1，1A，1C)，其特征在于所述用來確定充填狀態的部件(4，12，4A，21，17C，31)測定所述注射器(3)的一個構件(5)在排空所述容腔時所通過的一個行程點。
3.按照權利要求1或2所述的注射系統(1，1A，1C)，其特征在于所述待注射的物質(9，9B，9C)基于注射過程在容腔(31)中暫時占據一定的體積，其體積大小由所述用來確定充填狀態的部件(4，12，4A，21，17C，31)來測定。
4.按照權利要求1至3中任一項所述的注射系統(1，1A，1C)，其特征在于所述容腔(31)包括一個標示體積(31C)，該標示體積與一個將所述物質(9C)從該注射器(3C)送往患者(11)的導管(10C)相連接，其中尤其該標示體積(31C)的充填狀態取決于施加在該物質(9C)上的壓力。
5.按照權利要求4所述的注射系統(1，1A，1C)，其特征在于所述用來確定充填狀態的部件(4，12，4A，21，17C，31)具有一個標示器(31)，該標示器包含有所述由該待注射物質充填的標示體積(31C)，且該標示體積(31C)通過一個對壓力敏感的膜片(33)與一氣體腔室(35)分開。
6.按照權利要求5所述的注射系統(1，1A，1C)，其特征在于所述標示器(31)設置在一個進行放射檢查的設備(17)的、尤其是一計算機層析掃描儀或磁共振掃描儀的成象區內，使得借助該設備(17)可測出所述充有待注射物質(9C)的標示體積(31C)的充填狀態的變化。
7.按照權利要求1至6中任一項所述的注射系統(1，1A，1C)，其特征在于所述用來確定充填狀態的部件(4，12，4A，21，17C，31)設計成用來確定多個充填狀態，以便確定該注射隨時間變化的過程、尤其是該注射的開始和結束。
8.按照權利要求1至7中任一項所述的注射系統(1，1A，1C)，其特征在于所述容腔(3，31)是該注射器(3，3A，3B)的一個腔體。
9.按照權利要求1至8中任一項所述的注射系統(1，1A，1C)，其特征在于所述注射器(3，3A，3B，3C)設計成柱塞泵結構。
10.按照權利要求1至9中任一項所述的注射系統(1，1A，1C)，其特征在于所述用來確定充填狀態的部件(4，12，4A，21，17C，31)包括一個用于識別離開一初始充填狀態或到達一結束充填狀態的開關(12)。
11.按照權利要求10所述的注射系統(1，1A，1C)，其特征在于所述開關(12)確定所述柱塞泵的一個柱塞(5)尤其在注射開始或結束時所占有的初始位置或結束位置。
12.按照權利要求1至11中任一項所述的注射系統(1，1A，1C)，其特征在于所述用來確定充填狀態的部件(4，12，4A，21，17C，31)具有一個用于分析所述注射隨時間變化、尤其是用于測量所述注射開始到結束這一段時間的時間元件(14)。
13.按照權利要求1至12中任一項所述的注射系統(1，1A，1C)，其特征在于所述用來確定充填狀態的部件(4，12，4A，21，17C，31)具有一個或多個光導纖維開關(20)。
14.按照權利要求1至13中任一項所述的注射系統(1，1A，1C)，其特征在于所述用來確定充填狀態的部件(4，12，4A，21，17C，31)具有一個或多個磁性開關。
15.按照權利要求1至14中任一項所述的注射系統(1，1A，1C)，其特征在于所述用來確定充填狀態的部件(4，12，4A，21，17C，31)具有一個或多個氣動開關。
16.按照權利要求1至15中任一項所述的注射系統(1，1A，1C)，其特征在于所述用來確定充填狀態的部件(4，12，4A，21，17C，31)具有一個或多個氣體開關。
17.按照權利要求1至16中任一項所述的注射系統(1，1A，1C)，其特征在于所述用來確定充填狀態的部件(4，12，4A，21，17C，31)具有一個用于控制數據、尤其是用于控制一個放射檢查設備(17)的信號輸出端(15)。
18.按照權利要求1至17中任一項所述的注射系統(1，1A，1C)，其特征在于所述用來確定充填狀態的部件(4，12，4A，21，17C，31)具有用于將有關輸送待注射物質(9)的信息進一步導送到一檢查設備(17)控制單元(13)的部件。
19.按照權利要求1至18中任一項所述的注射系統(1，1A，1C)，其特征在于所述注射系統(1，1A，1C)與一臺放射檢查設備(17)、尤其是一臺磁共振斷層造影設備共同使用。
全文摘要
本發明公開了一種用于放射檢查的、利用一個手操作注射器(3，3A，3B，3C)來將一種物質(9，9B，9C)有控制地人工注射到一患者(11)體內的注射系統(1，1A，1C)，該系統具有用于確定一充有待注射物質(9，9B，9C)的容腔(31)的充填狀態的部件(4，12，4A，21，17C，31)。為確定該充填狀態，一方面可以直接測量該物質(9，9B，9C)在該容腔(31)中所占據的體積，另一方面可以直接通過測量該注射裝置(1，1A，1C)的一個構件(5)的位置(其與所述物質在容腔中所占據的體積相關)來確定。
文檔編號A61B5/055GK1471980SQ0314120
公開日2004年2月4日 申請日期2003年6月3日 優先權日2002年6月6日
發明者雷納·庫思, 雷納 庫思 申請人:西門子公司