電動注射系統中的電動頭控制的製作方法

2023-04-24 08:14:06

專利名稱：電動注射系統中的電動頭控制的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種造影劑注射器系統，更具體地，涉及造影劑注射器系 統的改進。
背景技術：
在很多醫療環境中，在診斷或治療期間醫療流體被注入患者。 一個例
子是使用電動自動注射器注射造影劑到患者體內以改善CT、血管造影、磁 共振或超聲波影像。
適於這些和類似應用的注射器典型地必須使用相對大容積的針管並能 夠產生相對大的流動速率和注射壓力。鑑於此，用於這些應用的注射器典 型地被電機化，並包括大的高質量注射器電機和傳動系統。為了便於使用， 電機和傳動系統典型地罩在注射頭中，其由地面、牆壁或吊裝臂支撐。
注射頭典型地以樞軸轉動的方式安裝在臂上，以使得頭部可向上傾斜 (針管端部在針管其它部分之上)以方便用流體充注針管，和向下傾斜(針管 端部在針管其它部分之下)以便注射。以這種方式傾斜頭部便於在充填過程 中從針管中去除空氣，並降低在注射過程期間空氣會被注射入目標體內部 的可能性。然而，意外注射空氣到患者體內的潛在可能性仍然是嚴重的安 全隱患。
除了上述注射頭，很多注射器包括用於控制注射器的單獨的控制臺。 控制臺典型地包括可用於注射器的自動程序化控制的可編程電路，以使得 注射器的操作可做得可預測並潛在地可與其它設備例如掃描儀或影像設備 的操作同步。
這樣，至少部分注射過程典型地自動控制；但是，充注程序以及典型 地注射程序的一些部分一般是由操作者使用注射頭上的手工操作運動控制 來進行。典型地，手工操作運動控制包括用於注射器驅動壓頭反向和向前 運動的按鈕，以分別充注和排空針管。在一些情況下，按鈕的組合被用於 啟動壓頭的運動或控制壓頭運動速度。注射頭典型地還包括用以向操作者表明注射參數例如針管剩餘量的量規或顯示，以便操作者在控制注射器頭 時使用。不幸地，操作者已經發現使用手工操作運動按鈕並讀取注射器頭 量規和顯示是麻煩的，有數種原因，其中至少有必須在向上和向下即充注 位置和注射位置之間傾斜注射頭，從而改變手工操作運動按鈕相對於操作 者的位置，並且在一些傾斜角度致使難以讀取量規或顯示。
在很多應用中，期望使用具有多種不同針管尺寸的注射器。例如，對 於兒童用或者在特定程序需要較小體積的流體的場合，期望使用比成人用 更小的針管。為了便於不同針管尺寸的使用，注射器已經構建為有可拆除 面板，那裡每一個不同面板配置用於一特定針管尺寸。典型地，注射器能 夠通過檢測哪一個面板安裝到注射器，例如使用安裝到注射器殼體的前表 面的磁檢測器以檢測面板中磁體的存在或不存在而調節注射參數。不幸地， 引入磁檢測器到注射器頭的外殼體中的必要性增加了注射器頭的製造複雜 性和費用。
近來，電動注射器中的一個發展是引入雙頭注射器，也就是，具有兩 個驅動系統和安裝物以用於兩個針管的注射器。用於注射器的軟體使用手 工控制和響應存儲的順序的編程注射程序二者提供這些驅動系統的獨立控 制。這種雙頭注射器允許在順序期間無需改變針管或其它設備而注射多種 流體。
不管當前電動注射器的益處如何，無論是單頭還是雙頭，該領域的改 進和提高仍然是期望的目標並將確保這樣的設備變得更易於使用，增加功 能性，並在操作中變得更加可靠和有效率。

發明內容
相應地，本發明的實施例涉及改進用於注射造影劑和其它流體到病人 或動物的電動注射器。
本發明的 一 方面涉及適應不同環境光線條件的注射器系統的顯示器，
例如控制臺或電動頭。例如，顯示元器件例如LCD屏和LED燈可得以控制 以使得其相對亮度水平有賴於環境光線條件。同樣提供操作者超越控制的 功能性。
本發明的另 一方面涉及用於造影劑注射系統的電動頭的觸控螢幕界面。 觸控螢幕顯示器可由軟體驅動以使得其是可配置的並且不依賴於硬體開關、LED指示器或7段顯示器。因此，電動頭提供與控制臺顯示器相同的功能 性，從而如果期望時可無需控制臺。除了更多的悽t據和更多的控制在電動 頭可用之外，幫助說明和其它內容上的輔助可得以提供以幫助操作者運行 設備。
本發明的再一方面涉及用於同時顯示關於針管和流體二者的信息的雙 頭注射器系統的顯示器。電動頭的顯示器是顏色編碼的以使得有關一個針 管的信息可見地區分於有關其它針管的信息。可使用其它易於使用的傳統 顏色關聯以使得紫色顯示關於造影劑，黃色關於鹽水，黑色關於空氣。
根據另一方面，其它易於使用特徵包括在存儲協議信息的顯示中，通 過使用文件夾-選項卡類似物以管理大量存儲的協議。
本發明的又一方面涉及遠程控制電動頭。傳統的電動頭驅動才幾構和針 管被改進以包括用以從遠程裝置接收控制信號的接收器。響應控制信號， 電動頭正確地操作針管壓頭。
本發明的一其它方面涉及利用導管的雙頭注射器，在導管中流體路徑 保持分開直到實質上到達患者。通過利用這種類型的V導管，流體遞送部 件(例如，針管、導管等)的彈性可容易地調節並且減小對患者的期望流體給 藥中的滯後時間。
本發明的再又一方面涉及使用雙頭注射器系統進行開放性檢查 (patency check)。根據本發明的該方面，鹽水注射被使能並在注射的存儲協 議的執行之前進行，幾乎與即將進行的藥劑注射以相同的流動速率和體積， 以確保不發生外滲。該方法可在軟體中完成，所述軟體檢索關於選定協議 的流動速率和其它信息並基於那些參數控制鹽水開放性注射。
本發明的相關方面涉及測試注射特徵。根據該方面，進行測試注射， 首先使用與注射的存儲協議相同的流體和初始流動速率，以使得用戶能確 定所述流動速率的適宜性並且還確定與注射相關的時才幾例如注射流體到達 患者的感興趣區域的延遲時間。
將認識到，測試注射和開放性檢查二者具有將其從注射器的正常程序 區分開的共同特徵。具體地，二者都是從用以給藥到患者的存儲的注射協 議被單獨使能的注射，並且二者都從存儲的注射協議分開，也就是，其可 以根據操作者的判斷選擇性地進行或者不進行。這樣，操作者不需要進行 開放性檢查或測試注射，而具有準備好的選擇來那樣做，無需變化存儲的注射協議。儘管開放性檢查和測試注射這樣功能性地和操作性地從存儲協 議分開，但是其卻是程序控制注射，並使用可從後者存儲的注射協議中導 出的參數，例如，流動速率或者流體的使用在計劃注射之後模型化。因為 測試注射和開放性檢查是程序控制注射，所以其可在相關方面精確地模擬 存儲注射協議，而不需要人工介入的努力且沒有人員出錯的可能性。再者， 因為其是程序控制，所以可計算開放性檢查或測試注射的流體需要，其可 與計劃的隨後的注射結合以確保有足夠的可注射流體可用，這樣確保不像 如果開放性檢查或測試注射是手工進行的可能發生的充注注射器的時間浪 費(其可包括在其已經密封后再次進入掃描室)。最後，在雙頭注射器的情況 下，測試注射或開放性檢查，因為其是程序控制的，可包括自動返回注射 器導管到正確初始狀態例如其中根據操作者或醫生為影像程序優選而導管 充注有鹽水或造影劑或混合物的狀態的功能性。
本發明的另 一 方面涉及用於注射器上的顯示屏的安裝物，其允許屏得 以與注射器表面平齊地定位或者移動到從注射器表面延伸的位置。在所述 實施例中安裝物提供允許屏得以從注射器表面轉動離開和關於其軸樞軸轉 動的雙旋轉，從而便於對於大量可能的注射器和操作者位置屏的可見性。
本發明的相關方面包括電動頭的編程以定向顯示器上的內容自動地到 正確的方位和/或基於注射順序中的當前步驟調整內容的尺寸。這方面還可 結合有與顯示器的定向有關的傳感器。例如，如果傳感器包括在上述的安
裝物中，那麼顯示器可相應顯示器從注射器的傾斜離開而自動地再定向。 再者，如果地球重力傳感器包括在注射器中，那麼顯示器可響應與重力有 關的注射器傾斜例如向上傾斜以便充注和向下傾斜以便注射而自動再定 向。
本發明的再一方面涉及用於從第一和第二針管注射的注射器電動頭， 其可包含兩種不同類型的流體，其中注射器允許操作者確認包含在第一或 第二針管中的流體類型，這樣使得操作者能以操作者的判斷為任一類型流 體使用任一針管位置。
將認識到，本發明的原理可應用到造影劑到患者的注射以改善CT、血 管造影、磁共振或超聲波影像或包括使用電動自動注射器注射流體的任何 其它應用。


圖1A示出根據本發明的原理的電動注射器系統，圖1B示出所述系統 的電動頭的部件。
圖2示出根據本發明的原理的基於環境光線條件控制顯示元器件的亮 度的顯示系統的方塊圖。
圖3示出用於圖2的系統的示例性算法的流程圖。
圖4A-4E示出根據本發明的原理的電動頭的觸控螢幕顯示器的一系列示 例性界面屏幕。
圖4F示出根據本發明的原理的注射器電動頭顯示屏的旋轉安裝物。 圖5和6示出根據本發明的原理的彼此關聯導管顏色和顯示圖標和顏 色的雙頭系統的示例性電動頭顯示屏。
圖7示出根據本發明的原理的遠程控制電動頭。
圖8示出根據本發明的原理的連接雙注射器頭系統到患者的示例性V 導管。
圖9示出圖8的導管的示例性末端接頭。 圖IO示出圖8的導管的示例性橫截面。
圖11示出用雙頭注射器系統進行開放性檢查的示例性方法的流程圖。
圖12示出用注射器系統進行測試注射的示例性方法的流程圖。
圖13示出用於進行測試注射方法的雙頭注射器系統的示例性顯示屏。
具體實施例方式
參照圖1A，根據本發明的注射器20包括多種功能部件，例如電動頭 22、控制臺24和電動包26。針管36a和36b安裝在注射器20的電動頭22 的面^反28a和28b中，並且，使用不同的注射器控制來用例如用於CT、血 管造影或其它程序的造影劑充注針管，造影劑然後在操作者監察下或預程 序控制下注入到目標體中。
注射器電動頭22包括用於控制接合到針管36a和36b的內部驅動電機 的運動的手工才喿作萬走4醜29a和29b，和用於向用戶表明注射器的當前狀態和 操作參數的顯示器30。控制臺24包括觸控螢幕顯示器32，其可由操作者使 用以遠程控制注射器20的操作，並且還可用於指定和存儲注射器20的自 動注射程序，其可在後通過操作者啟動由注射器而自動執行。電動頭22和控制臺24通過纜線(未示出)連接到電動包26。電動包26 包括注射器的電源、用於控制臺24和電動頭22之間通信的接口電路、和 允許注射器20連接到遠程單元例如遠程控制臺、遠程手或腳控制開關或其 它允許例如注射器20的操作與影像系統的X光照射同步的原始設備製造商 (OEM)遠程控制接口的其它電路。
電動頭22安裝到輪式架35,輪式架35包括用以支撐電動頭22以便容 易定位電動頭22在診察目標體周圍的支撐臂。控制臺24和電動包26可放 置在桌上或安裝在診察室中的電子架上。但是，其它安裝也是可以的；例 如，電動頭22可由天花板、地面或牆壁安裝支撐臂支撐。
參照圖1B,可看出電動頭22的細節。在圖1B中，在觸控螢幕顯示器30
的注射步驟協議。
儘管在此討論的電動頭22是雙頭注射器，但是本發明的實施例顯然也 可以是單頭注射器。
參照圖2,光學傳感器262包括在注射器電動頭殼體30中的內部電i 各 板之一上，並位於允許其檢測環境光線水平的窗263或其它開口附近。該 光學傳感器262可典型地為將檢測到的光線水平轉變為電壓或電流信號的 模擬器件。在經由模數轉換器(ADC)轉換後，該信號可然後由微處理器使用 來提高或降低顯示器的亮度水平。用以關聯檢測到的光線水平和顯示器亮 度設置的控制算法可根據不同方法而選擇。例如，該亮度和檢測到的光線 水平可為線性相關。但是，如果光學傳感器262具有非線性檢測曲線，那 麼可使用適當的相關規則來改變亮度水平。此外，亮度改變可以以有限數 量的預定步驟來進行，或者包括亮度設定的幾乎連續的範圍。這樣， 一個 普通技術人員可認識到，在本發明的範圍內，有用以基於環境光線條件調 節電動注射器的顯示亮度的多種功能等效方法。
調節亮度的方法隨著顯示器的類型而變化。例如，電動頭上的LED270 的亮度可通過調節驅動LED的信號的任務周期而得以調節。另 一方面，LCD 驅動器電路268可使用脈衝寬度調製信號或DC電壓水平來控制其亮度設 定。因此，輝度控制電路264、 266可取決於控制的顯示器(例如268、 270) 的類型而不同。
用於電動頭30或控制臺32的顯示器的示例性算法在圖3的流程圖中示出。傳感器和控制電路實質上是傳統的，並且一個普通技術人員將認識
到，可使用不同的功能等效電路產生正確的控制信號。在步驟302中，傳 感器用於檢測注射器設備使用的環境中的環境光線水平。然後，在步驟304 中，該檢測到的水平轉變為顯示器的亮度設定。該轉變過程可包括簡單的 模數電路或使用具有可訪問存儲器的微處理器，其根據存儲器中的存儲的 設定關聯檢測到的水平和顯示器亮度。轉變過程可利用操作者輸入來超越 控制默認行為或自動操作而無需考慮操作者的輸入。最後，在步驟306中， 顯示器硬體根據亮度設定得以控制。特定顯示器的LED可具有其自己的根 據亮度設定來操作其的控制電路，並且LCD屏或其它顯示器可具有其自己 的正確操作其的獨立控制電路。
傳統的用於注射器的電動頭與該注射器系統的控制臺相比僅包括足夠 的控制來進行有限量的功能性。電動頭控制典型地限於移動針管壓頭和使 能、啟動和禁用注射協議。在注射過程中電動頭顯示的信息實質上也是有 限的。另一方面，該控制臺具有較大的顯示器和提供額外的功能性更多的 控制。協議選擇和進入、保存和編輯注射和針管參數、患者造影劑體積、 注射歷史、注射階段信息和延遲、針管參數、界面信息、指示和幫助屏幕 等都是典型地通過控制臺而不是電動頭提供的功能性。
與傳統的注射器系統相比，如剛剛所述的，本發明的實施例包括電動
頭，其並不需要控制臺。通過電動頭上的屏幕，操作能夠控制包括在注射
順序中的任何事情。作為該系統的一個優點，沒有控制臺的注射器的預先
(up-front)成本得以降低。再者，顯示更多和更好的信息的電動頭的顯示器、 幫助屏和其它功能的能力允許操作者更加有效地操作和更快地學會怎樣通
過觸控螢幕操作電動頭。替代硬體開關和按鈕的電動頭上的控制，顯示器可 為呈現用戶易於重新配置和更加穩健的界面的觸控螢幕。
參照圖4A-4F，注射協議將從操作者的方面進行描述。但是，不同於 傳統的注射器系統，關於這些圖表描述的界面屏幕是由電動頭上的觸控螢幕 顯示器30提供。主操作屏在圖4A中示出。盒框200,其與電動頭的圖標 代表201相連，確認A針管中的造影劑的當前體積。盒框202,其與針管 的圖標代表203相連，確認B針管中的造影劑的當前體積。盒框204確認 操作者對於程序預選擇的壓力限制，盒框206確認掃描延遲(秒)，其是從操 作者啟動注射(使用手動開關、控制臺上的鍵或者電動頭上的按鈕)的時刻直到目標體的X光或磁掃描應當開始的延遲(在該延遲的末尾，電動頭中的微
處理器產生向操作者表明掃描應當開始的聲音；或者掃描可通過掃描器和 注射器之間的合適的電連接而自動啟動)。盒框207確認注射延遲(秒)，其 是從上述的操作者啟動注射的時刻直到協議辨別的注射將開始的延遲，從 而允許在造影劑流動之前掃描器被啟動的時間。在示出的情形中，針管A 包含158ml流體，其中73ml將由當前選定的協議使用，針管B包含158ml 流體，其中83ml將由當前選定協議使用，壓力極限是20psi，並且沒有掃 描或注射延遲。
在圖4A所示的顯示中，按4醜208可用於改變顯示的方位。特別地，如 圖4B所示，通過在這個按鈕上按壓屏，顯示可在屏上倒轉從而便於在多個 可能的方位使用注射器。
如圖4A所示，協議包括多個階段；在每一階段注射器產生預編程的流 動速率以輸出預編程的流體總體積。示出的協議僅具有兩個階段；但是， 其它可由操作者選擇的協議具有多個階段。用戶可選擇協議，使能注射， 或者通過按壓顯示器30的觸摸按鈕通過顯示屏導航。
顯示的區域212確認對於當前協議階段的流動速率，區域214確認對 於那些各個階段的體積。用戶可通過按任何這些區域從而移到協議參數進
入屏來改變這些參數，如圖4C所示。在該屏，用戶可通過按壓顯示在屏上 的這些值的每一個然後移動區域216中所示的滑動條控制來改變和存儲當 前協議的流速、體積和注射和掃描延遲值。
從圖4A,操作者還可通過在針管圖標代表201或203上按壓進入手工 控制顯示。在手工控制顯示，如圖4D所示，操作者可手工地控制柱塞運動。 在該屏，圖4A的盒框200中的選定的針管的圖標表示被用充注排出條顯示 220替換。通過在該充注排出條顯示上按壓，可使得選定針管的電機驅動前 進或縮回從而從該針管充注或排出流體。
現參照圖4E,可示出存儲的注射協議的顯示。通過圖4C中的存儲器 按鈕218，可觀察圖4E所示的協議存儲器顯示，那裡協議可被存儲或檢索。 協議存儲器是本領域已知的，但是，現有技術中協議顯示的一個難點是可 用來顯示大量協-i義的表示的空間有限。例如，如圖4E所示，^l有八個協i義 可充分地呈現在顯示上，每一個與左手邊的列中的用戶命名的按鈕222關 聯，並且參數顯示在右手邊的列中。為了克服該困難，根據本發明的原理，還可提供五個圖形選項卡224在顯示器上。每一個選項卡與不同組的八個 協議存儲位置222相關聯，並且操作者可通過按壓選項卡224而在選項卡 之間快速移動。以這種方式，四十個協議可得以存儲和快速檢索同時繼續 提供有關每一個協議的足夠信息在屏上。選項卡224可標上數字或者可以 具有用戶配置的與協議一起使用的名稱，以使得例如一個選項卡可包含數 個技術人員或醫生的每一個所用的協議。
上面對於示例性電動頭的界面的描述確定了許多特定特徵；但是，本 發明的原理同樣可應用到各種其它可設置的觸控螢幕特徵。實際上，觸控螢幕 在界面上提供足夠的靈活性，本發明的某些實施例意在在電動頭上提供完 整的界面以使得對於電動注射系統不再需要控制臺。
美國專利No.5,868,710，其共同轉讓給本受讓人，全文引用作為參考。 該專利公開了用於注射器電動頭的顯示屏，其自動檢測電動頭的方位並相 應地彈出顯示屏的輸出，以使得其對於操作者更加易於讀取。本發明的實 施例有利地包括這些功能給如上所述的改進的顯示屏。
參照圖4F,在根據本發明的原理的另一實施例中，顯示屏30通過旋轉 安裝物238安裝到電動頭22，從而允許屏30得以與注射器電動頭22的表 面平齊地定位，或者如箭頭240所示地從電動頭22的表面傾斜，並且選擇 性地隨後關於安裝物238如箭頭242所示得樞軸轉動，這樣允許屏30得以 最優化地定位來允許注射器電動頭22的控制和操作便於任何數量的各種可 能的注射器和4喿作者位置。
如圖4F所示的顯示器的當前方位可由結合在注射器中的傳感器檢測， 以使得隨著顯示器關於注射器頭旋^正確地再定向顯示器。這樣的特徵可 與傾斜傳感器結合使用，如上面提及的美國專利所述，以使得能得到選擇 正確的初始屏顯示方位的豐富的界面。而且，在注射順序中屏顯示方位可 響應注射器的當前狀態，例如，當在如圖4D所示的手工控制模式中時(當 注射器典型地向上傾斜以便充注時)可使用一個方位，當在進行例如圖4A 所示的注射協議時(當注射器典型地向下傾斜以便注射時)可使用第二個方 位。
將認識到，存在很多種可能性來配置注射器電動頭顯示以響應注射器 的注射步驟和/或傾斜角度。例如，在實際注射順序過程中當注射器被作好 準備，向下傾斜和注射被使能時，使用注射器的技術人員經常是在遠離注射器電動頭的單獨的控制室裡面。在這種情況下，這樣是有利的，以非常 大的為向下傾斜的注射器定向的字體顯示當前注射器流動速率、體積和/或 壓力，潛在可能地伴隨顏色編碼、閃爍或閃光區域或字體，或者圖形式的 圖標，以技術人員可遠距離地可見的方式表明注射器狀態，以使得技術人 員可在程序期間觀看患者並仍無需盯著控制臺而具有注射器操作的基本反 饋。
如果控制臺包括在造影劑注射器系統中，那麼電動頭是造影劑注射器 系統的第二控制界面。計算機、存儲器和可執行應用，其典型地是控制臺 的一部分，可繼續為控制臺的一部分，而電動頭可僅僅與控制臺通信。但 是，如果控制臺並沒有包括在造影劑注射器系統中，那麼需要包括這樣的 電動頭或一些其它部件，其具有計算和存儲能力來在屏上提供這樣的功能， 例如文字幫助、可配置以提供清楚的用戶界面的多功能觸控螢幕、協議設定 和設置信息等，其典型地是原控制臺提供的功能。
轉到不同的主題，注射器電動頭傳統地包括單注射頭，但是雙頭注射 器也正變得越來越流行。典型地， 一個針管用於遞送鹽水，而另一個用於 遞送造影劑(儘管其它流體也可使用)。使得這些注射器更安全、更容易和更
快地使用的特徵是期望的；尤其是可由電動頭中的控制軟體自動執行的那 些。
圖5示意性地示出如上所述的具有顯示器30的雙頭注射器電動頭22 及其導管和接頭。每一個針管36a、 36b連接到各自的導管506、 508，其最 終在共用導管部分510結合，結束在連接到遞送流體到患者的管子的接頭 512(例如Luer接頭)。
導管506、 508可被上色以表明導管的內容或者其可為透明的。在任一 情況中，顯示器30包括給操作者的表明正在由各針管36a、 36b遞送的流體 圖形信息。圖6中示出示例性顯示，其為顯示屏30的一部分。針管602和 導管606的一個圖形圖象提供在左邊，而針管604和導管608的另一圖形 圖象提供在右邊。如所示，各個流體610、 612示出在每一針管602、 604 中。特別地，隨著注射協議進展，顯示600變化以反映流體水平的變化並 反映哪個流體正在被遞送到患者(圖6的部分609)。
為了輔助操作者識別正在從哪一個針管遞送什麼流體，顯示600顏色 編碼每一個針管和導管的內容物以確i/v流體。例如，顯示600上的透明顏色可表明空氣在特定針管和導管中。在顯示600上使得流體為紅色可表明 造影劑在那個針管中，而不同顏色(例如藍色)表明鹽水的存在。
這種上色顯示還可用在單頭注射器上以表明不同自動功能的狀態。例 如，這種類型的包括顏色信息的圖形顯示允許操作者容易地和快速地確定 針管是否充滿空氣；何時空的針管和導管已經正確地充注或排空，或者何 時預充注針管已經正確排空。
應注意到，雙頭注射器典型地需要在兩個頭上的鹽水和造影劑位置的 預先選擇，例如，為了與注射器的顯示一致，可需要包含鹽水流體的針管 附著到注射器的第 一側以及包含造影劑的針管附著到注射器的第二側。本 發明的一方面是允許注射器的配置以使得呈現在顯示器上的顯示可得以與 注射器上的流體類型的任何組合一致。具體地，根據本發明的注射器允許 操作者在注射器的A和B側的每一側限定流體的類型及其顏色編碼。這樣， 操作者可使用具有包含任何兩種任意選定類型的流體或具有相同類型的流 體的針管的注射器，並相應地配置注射器及其顯示以匹配所選取的應用。 任何任意選定的流體類型還可用於任何任意選定的針管尺寸。這使得操作 者能夠以操作者的判斷對於任何針管尺寸和任何類型流體使用任意針管位 置，而無需遭受與注射器混淆地不一致的顯示。交替的顏色碼導管設置也 可提供以便匹配選定的注射器顯示。
在圖5的雙頭電動頭中，兩種不同的流體導管連接在注射器電動頭 503,但是，典型地，在患者處僅有一個流體進入點。這樣，兩個流體導管 最終在針管和患者之間合併到一起。在過去，通常使用Y導管，其中單獨 的導管在相對靠近針管處合併以使得對於導管的大部分形成單一流體導 管。
針管的內在彈性允許在壓力注射期間到非驅動針管的回流。除非對普 通Y導管採取預防範，否則產生150 psi的典型注射將允許約5ml的驅動針 管的內容物被推進到非驅動側，那裡其將汙染那一側。在過去，止回閥已 經用於防止這一點，但是這種手段自身帶來一系列問題。
再者，Y導管具有供給兩種不同流體之間的滯後時間。換句話說，Y 導管共用部分的整個內容物必須在第二種流體可被遞送到患者之前衝淨第 一種流體。儘管存在解決這種問題的方法，但是這些方法需要的操作者額 外的活動和輸入，其使得注射程序複雜和加長。圖8示出V導管設置，其中兩個導管之間的結合相對靠近患者端。兩 個針管802、 804用於遞送兩種不同流體到患者。針管804與導管806的開 始部分連接，針管802與導管810的單獨部分連接。儘管導管806、 810的 這些部分外表上合併，但是其保持獨立的流動路徑通過導管811的共用部 分。導管811用接頭812終止在患者端以遞送流體之一。
在圖9中示出示例性接頭的橫截面。導管811分開進入分開部分902、 904，其都連接到接頭812。特別地，部分卯2、 904連4妄到中心腔體816以 使得通過導管部分902、 904導向的流體被遞送到腔體816。從腔體816， 流體/人4妻頭812通過開口 814排出。
即使導管811外表顯示為單一的流體導管，但是本發明的原理維持分 開的流體路徑直到導管811實質上到達接頭811。圖10示出可用於實施導 管811的示例性橫截面。橫截面1002實質上一般是圓的，具有由豎直壁分 隔開地兩個通道。橫截面1004類似於沿著共用側附著的兩個圓形導管。每 一個橫截面可以由共同擠出塑料或類似方法形成，並可被顏色編碼以便幫 助確i人導管的目標內容物。
如所提及到的，典型的電動注射器系統包括由於針管柱塞的壓縮和針 管筒的擴張所致的內在彈性。柱塞的形狀和尺寸也影響該彈性量。根據本 發明的某些實施例，電動頭的非驅動側可被驅動到足夠的位移以防止由於 彈性進入到非驅動側上的導管中的流體移動。從非驅動針管驅動的流體的 量將是在驅動尺寸上使用的壓力和在用針管類型的函數。在閉環方法中， 非驅動側中的壓力和/或流動速率的測量可用於執行非驅動側上壓頭的閉環 控制以防止由於彈性流入非驅動側。在開環方法中，典型的彈性的測量值 可用於基於驅動側上的壓力驅動適當的量。例如，當本受讓人出售的具有 平柱塞面的125ml針管在50PSI驅動時，非驅動側應當被驅動約1.72ml以 補償由於彈性所致的流體的運動。對於該針管，在100PSI,驅動量是2.28ml, 在150PSI為3.45ml，在200PSI為4.32ml，在250PSI為5.37ml,而在300PSI 為6.78ml。其它針管將具有在不同壓力下的其它特徵值。在開/閉環結合的 方法中，在注射啟動時施加到非驅動側的初始位移可從測量典型值獲得， 在此之後閉環控制可啟動以維持驅動和非驅動側之間的平衡壓力和/或在非 驅動側上的零流動速率。
以前的用於造影劑注射器的注射器電動頭包括自動地前後移動電機電動針管壓頭的機構。這些機構包括槓桿、薄膜鍵盤、按鈕或撥動開關、磁 體和霍爾效應傳感器等。但是，在所有的這些例子中，這些機構是注射器 的電動頭的一部分。
本發明的實施例涉及遠程控制電動頭，其中用於影響針管壓頭的運動 的控制裝置遠離電動頭定位。這種遠程控制將允許在某些注射器操作和協 議期間操作者在定位方面更大的靈活性。
圖7示出一個筒單的遠程控制710,其尺寸適於配合在操作者手中。遠 程控制從發射器712發出信號，其在電動頭上的接收器708接收。在電動 頭中，信號轉換為電機控制電路702所用的以通過電機驅動704影響針管 壓頭706的運動。電機驅動704和針管壓頭706與傳統的電動頭操作類似， 除了額外地接收來自本地控制的輸入之外，來自接收器708的輸入同樣被 考慮。示例性遠程控制710包括兩個按鈕714、 716。 一個按鈕714向著針 管的前面推進壓頭706，另一個按4醜716從針管的前面回縮壓頭706。該特 定的遠程控制710由於其尺寸和按鈕放置允許單手操作。
一個普通技術人員將認識到，這樣的遠程控制710可包括各種功能， 具有各種物理形式的因素，並包括不同數量的按鈕和旋鈕，其並不脫離本
發明的範圍。例如，電位器(直線的或旋轉的)可用於以固定速度遠程控制壓 頭運動。或者，可利用壓力傳感開關，其允許壓頭運動的控制但是取決於 所提供的壓力改變其速度。
遠程控制和電動頭通信的頻率並不是本發明的實質性的限制，其顯然 可使用UHF、 VHF、 RF、紅外、超聲波等作為示例性通信模式。因為遠程 控制可具有從電動頭的總體附近分離的可能性，所以一實體的繩720可被 提供，其限制遠程控制從電動頭拆除。相應地，在某些實施例中該繩還可 用作通信路徑，以使得遠程控制並不是無線裝置而是通過實體的纜線連接 到電動頭。
在利用電動注射器的靜脈程序中，造影劑或成像劑有時被無意地注射 到患者靜脈周圍的組織中。這通常稱為外滲並被認為是危險。這通常是由 於操作者在插入導管時完全沒對準患者的靜脈而穿刺及刺穿靜脈進入周圍 組織或者以穿破靜脈的壁的流動速率注射所致。
存在操作者用以檢測或防止外滲的普通技術，但是其不是100%有效。 當使用雙頭注射器時， 一項普通的技術是進行開放式測試，其首先注射鹽水到患者的靜脈同時觀察皮膚腫脹。這可手工地完成或者作為存儲協議的 一部分。儘管在一些情況下有效，但是鹽水不能完全模擬注射協議那樣地 以一定流動速率和體積注射。這樣，即使鹽水注射沒有外滲，但是實際的 成像劑注射可能外滲。
本發明的實施例涉及雙頭電動注射器，其包括在其軟體中，輔助操作
者在開^L性測試的鹽水注射測試部分選4奪最優流動速率和體積的一個或多
個程序。開放性測試界面屏將基於所選擇的協議向操作者建議流動速率和/ 或體積值，其提供實質上類似於其將進行的成像劑注射的仿真。該額外的 功能可通過電動頭或控制臺上的單獨的專門顯示而被包括，或者可為典型 地通過一般界面屏呈現給操作者的很多菜單屏的一個。再者，軟體可自動 設置流動速率和體積或者允許用戶在看到建議值後設置或修改該值。某些 保護可被包括以使得可不執行開放性檢查直到協議被使能或者直到手工排 空已經完成。同樣，開放性檢查可包括在進行開放性檢查之前足夠的鹽水 保持可用的確認。
一般地，本發明的原理可根據圖11的流程圖所示的示例性算法而得以
實現。在步驟1102中注射協議被選擇和使能。
為了使能注射，注射器可需要執行某些步驟以為了安全和減少空氣注 射的可能性。具體地，在注射器使能從針管的注射之前，其可監測注射器 活動的以下順序(l)表明針管裝載的面板的打開和關閉；(2)如果正是空的 針管(例如200ml針管)，壓頭從其完全向前的位置向後至少例如25ml的手 工運動，則表明充注；(3)注射器向上傾斜並且一些例如lml的向前運動， 表明空氣排空；(4)注射器向下傾斜。過去該類型的順序一直是注射器所需 要的，但是，本發明的實施例可以以多種方式提高注射器的可用性。例如， 如圖4A所示的使能按鈕可在當已經進行完需要的順序時改變顏色，從而提 供給操作者所述順序已經完成從而注射器可以被使能的反饋。再者，如果 當需要的順序沒有完成時操作者按壓使能按鈕，那麼顯示可呈現上面順序 的必需步驟的描述，或者更加有幫助的，可僅確認那些在注射器可成功使 能之前保持待完成的步驟。
但是，在協議執行之前，操作者可希望進行開放性檢查，並激活開放 性檢查(步驟1108)。在示例性實施例中，用戶通過按下並保持鹽水針管的排 出按鈕一給定時間段表明期望進行開放性檢查，但是大量其它界面方法可被使用以允許用戶啟動開放性檢查。如流程圖中所示，在此所述的特定的 方法需要操作者按壓按鈕超過閾值時間，這樣確保開放性檢查不是無意地 被啟動。如果按鈕被釋放得過早，將不執行開放性檢查，但是可再次啟動，
如步驟1108所示。
在所述的實施例中，在步驟1110中，軟體進行選擇性的檢查以確定是 否存在足夠的流體以進行開放性檢查和選定的協議。如果沒有足夠的流體， 程序停止。但是，如果有足夠的流體，那麼在步驟1112中開放性檢查得以 執行。
基於所選定的協議，操作者被呈現界面選項以設置開放性檢查。這些 選項來自現有的協議或用戶進行的設定。如步驟1114所示，開放性檢查的 體積來自出廠默認，或者先前開放性檢查所用的歷史體積。如步驟1116所 示，用戶具有根據需要改變體積的機會。如果那樣，那麼體積值在步驟1118 中改變。如步驟1120所示，流動速率也為開放性4企查而選取。再次地，這 可基於協議、默認值或歷史數據。在所述實施例中，默認流動速率被選取 為注射器的AA或AB側上的最大流動速率，以使得開放性檢查確認以將需 要的最大流動速率沒有外滲。在此再一次地，在步驟1122中用戶被提供改 變開放性檢查來源的選擇一如果期望，在步驟1124中，用戶可選擇AA側 流動速率或最大AA側流動速率，或AB側流動速率或最大AB側流動速率。
一旦用戶已經被呈現開放性檢查設置(例如，在步驟1110後緊接著顯示 的設置屏中)，在步驟1112中用戶可執行開放性檢查。假定沒有發現外滲， 在步驟1102中操作者可典型地進行到使能協議，在該點注射器等待步驟 1104中操作者的開始指示，通過其協議在步驟1106中執行。如果在開放性 檢查過程中發現外滲，這可補救，進行另一開放性檢查。
現參照圖12,可描述測試注射方法。為了進行測試注射，在步驟1202 中揭:作者在配置注射協議時例如通過按壓如圖6所示的協議設定屏中壓下 測試注射鍵選擇測試注射。 一旦選定測試注射，測試注射/協議設定屏就得 以顯示，如圖13所示。在該屏上，可看出除了如圖6所顯示的注射協議參 數外，測試注射參數顯示在區域1302。這些參數包括確認測試注射的流動 速率和總體積的參數。
如圖12所示，測試注射的流動速率和體積值是通過使用存儲的信息和 已經由用戶設定的協議參數而產生。具體地，如在1208所示，出廠默認值(例如10ml)可初始地用作測試注射的體積，或者可4吏用在先前測試注射中 所用的體積。產生的體積設定是默i人，但可以改變。如圖13所示，測試注 射流動速率和體積設定顯示在屏上的按鈕中，其可被觸摸以用如圖6所示 的滑動條或其它圖形控制來使能調節。這樣，在圖12的步驟1210中，用 戶可採取行動來改變體積設置，並且在步驟1212中，做一期望的改變來產 生注射測試的最終體積設定。
類似地，在步驟1214中，基於在已經編程的協-漢中所用的初始流動速 率和側(AA或AB)來產生測試注射的默認流動速率。這些值是默認的，並 且，如前面，在步驟1216中，用戶在步驟1218中可採取行動來改變流動 速率。在做了改變或接受了默認後，流動速率設定得以確定。
除了上面的調節，用戶可通過觸:^莫圖形顯示上A側列中的按4醜來改變 所用的頭，如在圖6的界面中當測試注射沒有被選定時所做的一樣。
首先，測試注射可只包括從注射器一側，例如AA側或已經確認為帶 有造影劑的側的注射。但是，測試注射還可使用兩側例如來注射一推注的 造影劑隨後鹽水衝刷以使得產生由鹽水流體包圍的 一 團造影劑。或者測試 注射可按照操作者的判斷只用造影劑完成。是否兩側都被使用可從是否兩 側都在隨後的協議和/或在不同的默認參數上使用來確定。注射器可包括用 以確認注射頭的默認使用的默認設定屏以及用以從當前協議或之前測試注 射導出體積和/或流動速率的方法，從而允許操作者配置注射器行為。
在測試注射的參數以上述方式設定之後，在步驟1220中注射器在選擇 性的步驟中評估那些參數以確定是否有用於測試注射和隨後協議二者的執 行的足夠體積。如杲沒有足夠體積，那麼在步驟1222中操作者可被警告不 足夠，例如其可通過用紅色或閃爍的顏色或二者來表徵注射部分，意味著 將沒有足夠可用的流體體積。該警告特別有用，因為其避免操作者在測試 注射或部分完成注射後必須回到影像室來再次充注針管和去除空氣，從而 潛在地浪費造影劑和隨後的再工作時間的情況。在沒有足夠體積的情況下， 注射器可防止測試注射，或者可允許用戶超越控制警告，其可能對於給定 臨床設定是合適的。注射器的響應還可基於是否無足夠造影劑(其更可能對 於影像具有負面影響)或無足夠鹽水(其更少可能具有這些影響)而不同。
在通過選擇性的步驟1220之後，用戶可通過按壓圖13所示的使能鍵 1304來使能注射器(如果先前沒有使能)，其導致如圖12所示的步驟1224。在這點上，測試注射可由操作者在步驟1224中通過按壓開始按鈕而啟動。 當按壓開始按鈕時，那麼在步驟1226中測試注射步驟如圖13所示的設定 屏上的設置一樣執行。在此之後，操作者評估測試注射和例如用所述設定 流動速率和/或從注射時刻到掃描器上出現造影劑的掃描延遲獲得的影像的 質量，並且在步驟1228中可響應調節注射協議的注射參數。如果在測試注 射過程中有壓力極限達到，那麼注射器可被禁用，並提供達到壓力極限的 警告，以使得操作者被促使在協議執行之前再次使能注射之前通過步驟 1228做出修改。在此之後，用戶可在步驟1230中按壓開始按鈕以使得在步 驟1232中注射器執行注射協議。將認識到，測試注射的一個用途可以是確認造影劑到達其可有效的成 像的患者身體的特定部分所需的時間，以使得例如技術人員可設定定義在 注射已經開始之後何時應當開始掃描的掃描延遲時間。為了便於技術人員 的該活動，根據本發明的原理的注射器可引入與測試注射功能一起工作以 確保精確掃描延遲計算的大量特徵。首先，注射器可以是可用的以從(a)正在用的掃描器的重建時間和(b)從 注射開始到掃描器顯示上出現造影劑的觀察的時間延遲來計算掃描延遲時 間。掃描器的重建時間必須從觀察的時間延遲減去以確認精確掃描延遲時 間，因為由於重建延遲所致，造影劑在掃描器上的觀察將在造影劑已經實 際到達屏幕上所見的位置之後。這樣，為了便於精確掃描延遲的確定，注 射器可便於觀察到的時間差和掃描器重建時間的差的計算。配置的以計算 該差的注射器也可配置的以輔助測量注射開始和造影劑的觀察之間的時間 延遲，例如通過測量注射開始和技術人員輸入造影劑正在掃描器顯示器上 觀察到之間所過去的時間。第二，注射器可通過包括將Y或V導管連接到注射器的狀態返回到預 定狀態的功能性而輔助注射活動的可重複性。例如，注射之前的期望初始 狀態可以是導管，其連通到注射位置，充注有鹽水。該初始狀態是將在注 射中實現的定時的潛在重要部分，因為造影劑到注射位置的初始流動可延 遲數秒，其對應將鹽水衝刷出導管和造影劑進入導管的時間。或者，在注 射之前的初始狀態可以是導管充注有造影劑，或者導管的一部分具有鹽水 而一些部分具有造影劑。這些初始情況將具有對應注射開始的定時中的行 為的差異。根據本發明的原理的注射可包含其中Y或V導管的主單一線部分根據注射器的設定和/或操作者的喜好預充注造影劑、鹽水或二者的任何預定組 合的特徵。為了實現該特徵，注射器應當包含有關所用的特定導管、在結 合到單一導管後的導管體積以及期望初始情形的信息。如果主單一線部分容量不超過10ml,那麼該部分由期望流體的初始充注可以通過一推注的 10ml的期望流體而得以確保，其作為注射啟動之前的最後步驟。注射器完成該初始情形功能可遵循在圖12中提出的測試注射，根據需 要通過這樣的單一推注的鹽水或造影劑以返回注射器到期望的初始情形。 這樣，例如，如果測試注射包括為造影劑注射的最後步驟，並且期望初始 情形是用鹽水衝刷單一主線，那麼在測試注射之後注射器將自動推注鹽水 來沖刷單一主線並返回注射器到期望初始狀態。反過來的活動可在測試注射具有為鹽水注射的最後步驟並且期望初始情形是用造影劑充注單一主線 的情形下進行。還將認識到，對於注射的期望初始情形可以是參數或者可以從需要的 協議特徵推導出來；例如在一實施例中，可以假定如果第一注射步驟是造 影劑，期望初始情形是具有充注有鹽水流體的單一主線，那麼在測試注射 之後和編程協議執行之前進行測試注射的初始化以及注射器的初始化。儘管本發明已經通過各個實施例的描述示出，並且這些實施例已經非 常詳細地進行了描述，但是申請人並非意在限定或以任何方式限制所附權 利要求的範圍到如此的細節。對於本領域技術人員，其它優點和修改將易 於出現。因此，本發明在其更廣的方面並不限於所示出和所描述的特定細 節、代表性裝置和方法和示出的例子。相應地，從這些細節可做出背離， 其並不超出申請人的總體發明構思的精神或範圍。
權利要求
1.一種造影劑注射器系統，包括電動頭，其配置的以控制經由流體容器的流體的遞送，包括流體容器安裝物和用以藉助於所述流體容器進行流體注射的電機化驅動，所述電動頭包括用以監測電動頭活動的傳感器；控制器，其結合到所述注射器系統中並通過監測來自用戶的電動頭活動以確定用戶是否已經進行所述電動頭的操作的必需順序；和顯示器，其結合到所述注射器系統中並配置的以提供交互用戶界面給用戶，所述顯示器在用戶成功地完成所述操作的必需順序時提供反饋。
2. 如權利要求1所述的造影劑注射器，其中，所述顯示器包括使能顯 示區域，其在所述操作的必需順序成功完成時改變其外觀。
3. 如權利要求2所述的造影劑注射器，其中，所述使能顯示區域在所述#:作的必需順序成功地完成時改變顏色。
4. 如權利要求1-3所述的造影劑注射器，其中，所述顯示器結合在所 述電動頭中。
5. 如權利要求1-4所述的造影劑注射器，其中，所述控制器結合在所 述電動頭中。
6. 如權利要求1-4所述的造影劑注射器，其中，所述控制器結合到所 述注射器在所述電動頭外部的部分中。
7. 如權利要求1-6所述的造影劑注射器，其中，所述顯示器在所述必 需順序未能成功完成時表明所述必需順序中被用戶遺漏的步驟。
8. 如權利要求1-7所述的造影劑注射器，其中，所述必需順序包括下 面的一個或多個傾斜所述注射器； 注射器壓頭的移動； 表明充注針管的活動； 表明從針管排空空氣的活動；和 表明針管更換的活動。
9. 一種控制造影劑注射器系統的方法，包括提供配置的以控制經由流體容器的流體遞送的電動頭，包括流體容器安裝物和用以藉助於所述流體容器進行流體注射的電機化驅動，所述電動頭包括用以監測電動頭活動的傳感器；提供結合到所述注射器系統中的控制器，並監測來自用戶的電動頭活 動以確定用戶是否已經進行電動頭操作的必需順序；和在結合到所述注射器系統中的顯示器上產生交互用戶界面給用戶，包 括在用戶成功地完成所述操作的必需順序時提供反饋。
10. 如權利要求9所述的方法，還包括在所述操作的必需順序成功完成 時改變所述顯示器的使能顯示區域的外觀。
11. 如權利要求10所述的方法，還包括在所述操作的必需順序成功完 成時改變所述使能區域的顏色。
12. 如權利要求9-11之一所述的方法，其中，所述顯示器結合到所述 電動頭中。
13. 如權利要求9-12之一所述的方法，所述控制器結合到所述電動頭中。
14. 如權利要求9-12之一所述的方法，所述控制器結合到所述注射器 在所述電動頭外部的部分中。
15. 如權利要求9-14所述的方法，還包括在所述必需順序未能成功完 成時在所述顯示器上表明所述必需順序中被用戶遺漏的步驟。
16. 如權利要求9-15所述的方法，其中，所述必需順序包括下面的一 個或多個傾斜所述注射器； 注射器壓頭的移動； 表明充注針管的活動； 表明從針管排空空氣的活動；和 表明針管更換的活動。
全文摘要
本發明所公開的造影劑注射系統可進行開放性檢查和/或測試注射，和/或可從程序協議確定流動速率和/或流動體積。連接針管到患者的導管可僅在接近患者處共享一段短的共用部分。可採用適當的注射步驟以補償導管的彈性。可設置無線遠程控制和/或觸控螢幕控制，從而改善功能性和/或信息傳送。可基於環境光線控制顯示明亮度，並且顯示板可包括允許再定向的雙旋轉。顯示的定向可基於不同因素控制。顯示可被用戶化以便確認注射器的任一側上的流體類型，以提供匹配的顏色碼，和/或提供用以檢索注射協議參數的文件夾/選項卡類似物。
文檔編號A61M5/145GK101309712SQ200680039936
公開日2008年11月19日 申請日期2006年10月25日 優先權日2005年10月25日
發明者伊萊恩·博格曼克, 加裡·S·華格納, 弗蘭克·M·費戈, 戴維·M·布魯克斯, 查爾斯·S·尼爾, 肖恩·B·拉弗蒂, 詹姆斯·R·斯莫爾 申請人:馬林克羅特公司