CN101534713A - 集成医疗成像系统 - Google Patents

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Abstract

一种可作用于获得身体的至少一部分的图像的图像获取系统，包括成像系统，该成像系统包括用于测量来自身体的能量的至少一个能量传感器、适于至少部分地从来自该至少一个能量传感器的信号创生图像的图像创生系统、与图像创生系统操作地连接的图像显示器以及与图像创生系统操作地连接的用户接口。该图像获取系统还包括流体注射机系统，其包括至少一个第一流体源、与第一流体源操作地连接的加压系统、以及与加压系统操作地连接的用户接口。该成像系统和注射机系统在以下和/或其他方面之中的至少两方面操作地集成：物理连接、经由至少一个共用的用户接口进行的数据输入、经由至少一个共用的显示器进行的信息显示、向至少一个共用的功率调控系统进行的电连接、从至少一个患者生理传感器进行的共用数据接收、去往至少一个信息系统的至少一个共用的通信端口、以及共用的控制系统(包括控制系统的任何共用部分)。

Description

集成医疗成像系统
发明背景
本发明一般涉及集成医疗成像系统，尤其涉及其中成像系统的一个或更多个组件与流体注射机系统的一个或更多个组件集成的集成医疗成像系统。
提供下列信息以便帮助读者理解以下所公开的本发明及其典型使用环境。除非在本文档中另行明确指出，否则本文中所使用的术语并非旨在被限定于任何具体的狭义解读。本文中所阐述的参考文献可便于理解本发明或本发明的背景。本文中所引述的所有参考文献的公开内容皆通过引用纳入于此。
用于向血管中强力注射成像造影剂的血管造影注射机于20世纪60年代首次被开发出来。将它们联合X射线成像装备来使用以便帮助对循环系统状况进行医疗诊断。自那时起，已经把造影注射机与使用许多类型的成像能量来诊断许多器官中的状况联系起来使用或者构想了如此联系的使用，其中这些成像能量有例如，X射线荧光透视、CT成像(计算机化断层扫描)、MRI(磁共振成像)、超声、核医疗(NM)、PET(正电子发射断层扫描)、SPECT(单光子发射计算机断层扫描)以及可见光和红外光成像。
这两种设备——流体注射机和成像系统(成像器)涉及一些交叉技术或学科以及一些十分不同的技术或学科。流体注射机一般既涉及复杂的机电伺服控制和组装件、反馈、以及压力限制以提供精准的平稳或时变注射，也涉及人为因素和安全性系统以防止过度注射并减少空气注射的可能性。通常存在从空闲(编程和/或灌注)到整装(准备好注射)到注射状态的受控进度。注射机系统一般既涉及一些可重用的机电和电子组件又涉及一次性的无菌流体路径元件和系统组件。成像系统或设备是成本相对较高的资本装备。成像系统中通常没有一次性组件，除了在超声探针或其他患者接触表面的情形中的污染遮蔽物。成像器一般使用的技术包括从线路功率到成像能量的功率转换、用以检测该成像能量的敏感性传感器和信号放大、以及用以创生人类可理解图像的图像重构算法和软件。一些成像器还可包括机电控制系统。在核医疗成像器包括PET和SPECT的情形中，成像造影剂或显像剂自身提供该成像能量。其包含会衰变的放射性原子。衰变能量在最通常的情况下最终以光子或γ射线的形式离开人体并由敏感性传感器来检测或测量。
为注射机系统和成像系统两者所共用的技术包括例如计算机化用户接口、检错、用于数据操纵或算法实现的算术和运算、计算机或微型计算机、运动或方位控制、线路功率调控或转换、屏蔽、环境控制、以及向外部设备进行的数据通信。
流体注射机设备或系统与成像设备或系统之间的以上和其他差别已致使流体注射机与成像设备在物理上和职责上相分离，它们通常由不同公司或同一公司内的不同组织来设计和制造。此分离还限制了流体注射机与成像系统之间的交互。
维持成像器与注射机的这种分离状况的另一因素是与这两种产品相关联的十分不同的监管风险。虽然这两者均在FDA(美国食品和药物管理局)监管结构中的第II大类里，但成像器最严重的危害在于使患者过度曝露于成像能量，这虽然并非无关紧要，但很少是立即致命的。由此，设计和制造一种产品并且熟悉与该产品相关联的监管要求和批准过程的公司可能就不愿意给另一种产品增加监管障碍和风险。
目前的注射机与成像器之间的交互或协作包括造影剂注射与图像获取之间的时序协调，这通常是由操作者适时地按压注射机和成像器上的按钮来手动进行，或者通过由一个设备借助于简单的时间同步接口在用户选定的延迟之后触发另一设备来进行。
美国专利No.5,840,026描述了注射机与成像器之间更紧密的协作。使用来自图像或传感器的反馈来确定和/或调整注射以达成图像改善。该调整可以在反馈环路中包括医生或操作者，或者可以是自动的。美国专利No.6,397,098 B1中描述了使用各种硬件配置和通信协议来单向或双向地传达大批注射和/或图像相关数据以增进这些系统之间的协作的系统。美国已公开专利申请No.2005/0203389 A1描述了允许操作者从共用的控制台控制相互独立的注射机和成像器的方法、系统、和装置。
使用相互独立的注射机和成像系统具有若干物理缺点。注射机通常是搭载在带轮子的基座上的，如取自美国已公开专利申请No.2004/0199076 A1的图1中所示。基座通常具有将其连接至用户接口和其他电子设备的庞杂电缆。它很难在房间中四处移动并且可能妨碍患者或操作者够到成像器。
替换基座的一种方案是将注射机的流体投放组件(注射机头)搭载在附着于房间天花板的过顶衡重系统(OCS)上。此搭载系统消除了地板上的电缆并且具有能容易地被往上推而不挡道的益处。一个问题在于常常很难将注射机头四处移动到CT头架的两侧。或者，随着成像器组件移动，有可能它们会撞上注射机OCS。例如，这一般阻碍了在X射线荧光透视间中使用OCS。OCS适应重量随时间推移有显著改变的境况也有困难。在流体投放系统的一些实施例中，举例而言如US5,840,026中所描述的，初始可能将大量液体装在注射机中并随后随着时间推移投放给一序列患者。随着流体被投放，重量减小，而OCS就可能有上升趋势。
在血管造影术中，注射机头有时附着于患者台面。在移动台面以改变患者正被成像器查看的部位时，注射机头与患者之间的相对位置不改变。这使得从注射机头向患者投放流体的管道会对患者造成压迫的机会最小化。
注射机用户接口通常坐落于控制室中的桌面或柜面上，邻近通常构成成像器用户接口的一台或多台监视器和键盘。这使得操作者工作平面混乱并且要求他们在这两种输入设备之间来回移动。随着注射机与成像器之间的协作复杂性提高，这便更加成为缺点。
随着复杂交互方案的发展，功能的划分以及数据传输和处理的速度变成了挑战。目前的注射机和成像器交互首要被限定于启动同步，这是借助于可设置的延迟以及可任选地还有开关闭合信号来进行的。在可设置延迟的情形中，该设备基于其控制程序在启动按钮被压下过后特定时间量之后才开始操作。由于所注射的流体在身体中从注射点行进至感兴趣的成像部位要花一些时间，因此注射机通常首先启动。当注射已充分行进或者完成时，注射机闭合向成像器发送信号的继电器。成像器随后基于其控制程序在一定时间量的延迟之后开始获取图像。一种常用替换方案涉及将注射机和成像器用户接口紧邻地放在柜面上、将成像器延迟设置成定义好的时间量、并且操作者同时按两个启动按钮。这导致成像器自用户压下两个启动按钮之时起经此定义好的时间量后才开始成像。一种次常用的替换方案是使成像器通过继电器闭合来触发注射机的启动并随后在定义好的时间量之后再获取图像。
由于计算机和电子学近期的进步，信息通信方法一直在快速改变着。来自不同制造商的成像系统、图像显示工作台、以及图片存档和通信系统(PACS)通过诸如由NEMA(美国国家电气制造商协会)http://medical.nema.org/公开的DICOM(医疗数字成像和通信)之类的标准能传达信息和进行交互到显著的程度。
此外，保健机构集成(IHE)倡议是设计成用于擢升保健方面数据集成状况的项目。由北美放射学会(RSNA)和美国保健信息和管理系统协会(HIMSS)资助的IHE使医疗专家以及保健信息和成像系统行业聚到一起来对基于文档和演示标准的共享信息以支持最优患者护理的方法达成一致。
存在医疗接口总线标准IEEE1073/MIB以促进各种医疗设备之间的通信。
进一步，注射机与成像器公司联盟正致力于研究用于在注射机与成像器之间基于CAN总线来通信的通信标准。
期望开发出其中成像系统的一个或更多个组件与流体注射机系统的一个或更多个组件集成的集成医疗成像系统。
发明概述
在一方面，本发明提供一种可作用于获得身体的至少一部分的图像的图像获取系统。该图像获取系统包括成像系统，该成像系统包括用于测量来自身体的能量的至少一个能量传感器、适于至少部分地从来自该至少一个能量传感器的信号创生图像的图像创生系统、与图像创生系统操作地连接的图像显示器以及与图像创生系统操作地连接的用户接口。该图像获取系统还包括流体注射机系统，其包括至少一个第一流体源、与第一流体源操作地连接的加压系统、以及与加压系统操作地连接的用户接口。该图像获取系统可进一步包括通信系统，其使成像系统与流体注射机系统处于通信连接。除此通信系统方面以外，该成像系统和注射机系统还进一步操作地集成。该成像系统可进一步包括用于将能量发射到身体内的至少一个能量源。
在若干实施例中，该成像系统的至少一个组件物理地连接至该注射机系统的至少一个组件。该注射机系统的至少一部分可例如被收容在该成像系统的机架内。该注射机的机架的至少一部分可附着于该成像系统。该注射机机架的一部分可例如附着于用于该图像获取系统的支架。
与该注射系统操作地连接的至少一条流体路径可以与该成像系统操作地连接。与该注射系统操作地连接的至少一个流体贮液器可以与该成像系统操作地连接。同样，与该注射系统的流体路径操作地连接的至少一个流体加热系统可以与该成像系统操作地连接。该成像系统可包括至少一个适于为该注射机系统容纳供给品的供给隔舱。
该成像系统和注射机系统还可与共用的功率调控系统处于电连接。
该成像系统和注射机系统可适于接收来自至少一个患者生理传感器的共用数据。该患者生理传感器可以是例如ECG传感器、呼吸传感器、血氧传感器、或血压传感器。
该成像系统和注射机系统可共享共用的控制系统(包括其任何部分)。用于该成像系统和注射机系统的控制软件的至少一部分可例如被集成或分布在该共用系统的硬件架构中各处。该成像系统和注射机系统可共享至少一个共用的状态机状态(和/或至少一个共用的机器状态间转移)。该成像系统和注射机系统可集成成像参数和流体投放协议。该成像系统和注射机系统可集成用户偏好。该成像系统和注射机系统可共享患者信息。该成像系统和注射机系统可共享使用数据。
该成像系统和注射机系统可共享至少一个共用的计算机组件。例如，该成像系统和注射机系统可共享至少一个共用的计算机存储器。该成像系统和注射机系统可共享至少一个共用的计算机处理器。该成像系统和注射机系统可共享至少一条共用的数据通信总线(例如，如在计算机领域中公知的PCI或其他总线)。
该成像系统和注射机系统可共享至少一个共用的安全性检查系统。该成像系统和注射机系统可共享至少一个共用的用户接口。该成像系统和注射机系统可共享至少一个共用的显示器。该成像系统和注射机系统可共享去往至少一个其他信息系统的至少一个共用的通信端口。该信息系统可以是例如医院信息系统。
在另一方面，本发明提供一种可作用于获得身体的至少一部分的图像的图像获取系统，包括成像系统，该成像系统包括用于测量来自身体的能量的至少一个能量传感器、适于至少部分地从来自该至少一个能量传感器的信号创生图像的图像创生系统、与图像创生系统操作地连接的图像显示器以及与图像创生系统操作地连接的用户接口。该图像获取系统还包括流体注射机系统，其包括至少一个第一流体源、与第一流体源操作地连接的加压系统、以及与加压系统操作地连接的用户接口。除了该成像系统与注射机系统之间的数据通信方面以外，该成像系统和注射机系统还在至少另一个方面操作地集成。
在另一方面，本发明提供一种可作用于获得身体的至少一部分的图像的图像获取系统，包括成像系统，该成像系统包括用于测量来自身体的能量的至少一个能量传感器、适于至少部分地从来自该至少一个能量传感器的信号创生图像的图像创生系统、与图像创生系统操作地连接的图像显示器以及与图像创生系统操作地连接的用户接口。该图像获取系统还包括流体注射机系统，其包括至少一个第一流体源、与第一流体源操作地连接的加压系统、以及与加压系统操作地连接的用户接口。该成像系统和注射机系统在以下(和/或其他)方面之中的至少两方面操作地集成：物理连接、经由至少一个共用的用户接口进行的数据输入、经由至少一个共用的显示器进行的信息显示、与至少一个共用的功率调控系统进行的电连接、从至少一个患者生理传感器进行的共用数据接收、去往至少一个信息系统的至少一个共用的通信端口、以及共用的控制系统(包括控制系统的任何共用部分)。
在进一步的方面，本发明提供一种成像系统，包括用于测量来自身体的能量的至少一个能量传感器、适于至少部分地从来自该至少一个能量传感器的信号创生图像的图像创生系统、与图像创生系统操作地连接的图像显示器以及与图像创生系统操作地连接的用户接口。该成像系统适于在以下(和/或其他)方面之中的至少两方面与该流体注射机系统集成：物理连接、经由至少一个共用的用户接口进行的数据输入、经由至少一个共用的显示器进行的信息显示、与至少一个共用的功率调控系统进行的电连接、从至少一个患者生理传感器进行的共用数据接收、去往至少一个信息系统的至少一个共用的通信端口、以及共用的控制系统。
在又一方面，本发明提供流体注射机系统，包括至少一个第一流体源、与第一流体源操作地连接的加压系统、以及与加压系统操作地连接的用户接口。该注射机系统适于在以下(和/或其他)方面之中的至少两方面与成像系统集成：物理连接、经由至少一个共用的用户接口进行的数据输入、经由至少一个共用的显示器进行的信息显示、与至少一个共用的功率调控系统进行的电连接、从至少一个患者生理传感器进行的共用数据接收、去往至少一个信息系统的至少一个共用的通信端口、以及共用的控制系统。
本发明还提供制作本发明的这些系统的方法以及使用本发明的这些系统来执行成像程序的方法。
在若干实施例中，本发明的这些设备、系统和方法超越了计算机和电子学科不断扩展的通信、控制、和处理能力以促进相互独立的设备之间的协作。本发明的这些设备、系统和方法循多个系统方面或维度更加全面地集成了成像器和注射机，从而通过物理上、信息上、和/或操作上的集成提高效率和/或能力来向患者、操作者、医生、以及制造商提供显著益处。
本发明及其属性和伴随优点通过结合附图查阅以下详细说明将会被最好地领会和理解。
附图简要说明
图1A图解现有技术的成像系统以及结合该成像系统使用的现有技术注射机系统。
图1B图解另一现有技术成像系统以及结合该成像系统使用的现有技术注射机系统。
图2图解本发明的成像和注射机集成系统的一个实施例。
图3是现有技术的成像器系统和注射机系统的框图或即功能图。
图4a是本发明的成像器注射机集成系统的实施例的框图或即功能图。
图4b是本发明的成像器注射机集成系统的另一实施例的框图或即功能图。
图5是现有技术的成像器系统和注射机系统的状态图。
图6是成像器注射机集成系统的实施例的状态图。
图7a图解本发明的成像器注射机集成系统的实施例。
图7b图解本发明的与图7a中所图解的相类似的成像器注射机集成系统的实施例，其中注射机附着于成像器的正面。
图8图解本发明的成像器注射机集成系统的另一实施例。
图9图解本发明的成像器注射机集成系统的另一实施例。
图10图解本发明的成像器注射机集成系统的另一实施例。
图11图解本发明的成像器注射机集成系统的实施例。
图12a图解本发明的成像器注射机集成系统的实施例。
图12b图解本发明的成像器注射机集成系统的实施例。
图13图解本发明的物理上可分离的成像器注射机集成系统的实施例。
图14图解本发明的成像器注射机部分集成系统的功能图的示例。
发明详细说明
图1a图解基于已公开的美国专利申请No.2004/0199076 A1中图5的现有技术系统，其示出注射机100与成像器系统300典型的物理上和功能上的分离。为便于理解，可将成像器300视为CT扫描仪。用CT行话通常称为头架的图像获取装置301包含发射X射线能量作为其成像能量的X射线管以及在这些X射线穿过患者之后对其进行测量的传感器。此信息被实现在成像器中的计算机程序中的算法用来创生图像，该图像可在通常被称为用户控制台的成像器用户接口302上显示、或者通过医院信息系统或网络向通常被称为远程观察站或工作站的其他设备发送。患者被安置在病榻上，病榻也被称为支架、定位台、台面、或床304，并如此被定位以使得身体的正确部位或部分被成像。CT扫描仪被编程并且还设有成像器用户接口302。在扫描期间，通常可在成像器用户接口302上监视进度。
分开的注射机100可关于成像器系统300四处移动以便于对患者进行注射。该注射机注射影响患者的图像从而产生补充的诊断信息的造影剂。注射机具有可用来对注射机编程以及在注射期间监视注射状态的用户接口122。注射机100具有注射机头121，其在本示例中持有两个针筒，一个用于造影剂，一个用于盐水。这样的注射机、其控制系统以及还有与其一起使用的注射机协议例如在美国专利No.6,643,537、6,339,718、6,673,033、6,767,319、6,958,053和5,494,036以及已公开的美国专利申请No.2004-0064041、2005-0113754中作了描述，上述公开通过引用纳入于此。注射机头121通常还包含一个或多个用于对造影剂加压并由此决定和控制其向患者流入的电机。该流体经未示出的流体路径从注射机头121流向患者。注射机常常有与成像器系统用户接口302坐落于相同的工作平面上的远程用户接口——在此图中未示出，而在CT系统的情形中，它们通常在辐射屏蔽室外从而使得对操作者的辐射剂量最小化。
对于成像能量对操作者没有危害的诸如超声之类的成像系统，成像系统用户接口302常常物理上是通常关于病床304移动的成像器301的一部分。在这种情形中，注射机100通常还关于病床304移动。
图1B基于美国专利No.6,397,098 B1中的图3，该专利的公开通过引用包括于此。美国专利No.6,397,098公开了用于在相互独立的注射机100与成像系统300之间传达信息以促进相互独立的注射机100与成像系统300之间更好协作的设备和方法。
图2图解本发明的其中有单个的成像器注射机集成系统(IIIS)200的实施例。成像器和注射机功能被集成到恰适的程度。此集成具有许多益处，这在以下进一步详细讨论。这些益处之中有空间节省、材料节省、成本节省、时间节省、以及能达成使用现有技术不可能达成或者即使可能达成但有重大困难的成像协议和能力(由此还有诊断能力)。
作为说明性示例，图2阐述集成的注射机CT成像器。在此系统中，患者躺在IIIS患者支撑平面204(也被称为榻或床)上并且关于IIIS图像获取装置201被适当地定位。流体注射机或注射机头221被纳入图像获取装置201中。在本示例中，图像获取装置201的机架201’包括注射机底座或隔舱219，其具有门219’，门优选是清透的，从而使得操作者能观察流体注射机221的状态。这些可任选的门可用来对流体以及流体路径的各方面加热并将其维持在接近体温以使患者舒适。在所示实施例中，隔舱219被示为位于机架201’的侧面上。如虚线所示，基于操作者的使用方便性或基于成像器内可用空间的存在可以将注射机隔舱219a安置于机架201’内的其他位置处(例如，在其正面上)。流体管线220从注射机221伸到患者区域。附着于机架201’的搭载辅助件211帮助以方便的方式支撑流体管线。对于CT，图像获取装置201的背侧上可存在搭载辅助件(不可见，但在设计和操作上类似于搭载辅助件211)，因为患者有时被定位成头部首先进入扫描仪，其中患者的手臂过患者头顶，并且IV导管在患者手臂中。为保持流体管线220在图像之外，可将其在图像获取装置201的背侧上连接至患者手臂中的IV导管。可任选地，可将流体管线220的一些分段搭载在机架201’内部，如此使得它们被使用者或患者意外撞到或移位的可能性较低。这对于用于多个患者的分段可能尤为管用。
流体注射机221可以是例如在美国专利No.5,806,519、5,885,216、5,843,037、6,149,627、6,306,117、5,739,508、5,920,054、5,569,181、5,840,026中公开的多患者系统，上述专利的公开内容通过应用包括于此。流体的源在本示例中可以是例如袋子、瓶子、或其他容器。
在病床204的任一侧上有IIIS用户接口222。它们可以是例如不包括与成像系统或注射机221相关联的更完整的用户接口系统的全部功能性的“简化”用户接口。用户接口222之中的每一个可例如允许对病榻204进行位置控制、控制流体注射机221的一些功能、以及对图像获取装置201进行倾斜或定位。更完整的用户接口通常位于控制室中，并且包括例如显示器202和输入设备205，后者可任选地为键盘和鼠标或跟踪球。计算机203可紧邻显示器202和输入设备205或距其有合理距离，或甚至在物理上分散于各种系统组件之中。
尤其是对于CT而言，通常有两个大致相同的支柱209——其中之一从图1的视角可见——支撑着图像获取装置201。支架209允许图像获取装置201能拍摄有角度的图像，其例如在一些头部成像协议中尤为有用。在血管造影术中，患者台面常常垂直地且一般在一个水平方向上移动。对于MR而言，图像获取装置(磁体及相关联的线圈)一般是不可移动的，而是相对它来移动患者。对于超声而言，图像获取装置经常是手持式的，因此其即可相对于患者来移动，而患者一般不移动。对其他医疗成像获取装置201或患者相对于这些装置的移动和各种位置调整对于医疗装备领域中的技术人员而言是众所周知的。
为更好地理解本发明的集成程度以及可能的益处，将对图3中所示的现有技术框图与图4a和4b中所示的本发明示例性框图进行比较。这些图之中的每一个示出分布在三个房间——成像间401、控制室402、以及装备室403——之间的系统。对于CT成像而言典型地的便是如此，而对于具有重要支持电子设备的MR成像而言几乎也总是如此。然而，通常容纳在装备室中的设备有时可分散在成像间和控制室间。对于诸如超声之类的更简单的成像模态，所有组件都可以并且通常的确是容纳在成像室中的，并且潜在可能是位于单个机架201’中。
在图3、4a和4b之中的每一幅图中，都有由医院设施提供的电源10。即便注射机100、成像器300、或IIIS装置200是电池供电或太阳能电池单元供电的，但归根结底是从该设施以或者对电池再充电或者更换电池的形式来供电的。通常还存在供注射机100、成像器300、或IIIS装置200与之接口的网络或信息系统15。此网络15可提供与例如搜集患者记录、储存或存档图像、CAD(计算机辅助诊断)、搜集数据或程序、或者用于患者或保健付款人记账、存货控制、由IIIS装备供应商或所有者针对每次使用记账、以及装备监视、保养、和维护等的系统的通信。网络15可任选地提供与可能位于相同成像室或不同房间中的其他成像系统的通信。进一步，可存在供注射机100、成像器300、或IIIS装置200与之接口的概括地示为20的其他设备。这些其他设备可例如包括传感器(例如ECG、脉搏率、呼吸监视器、血压监视器、EEG、皮肤流电反应、脉搏血氧计、诱发电势、对患者或患者的某个方面例如眼运动的视频观察的传感器等等)或者诸如另一流体投放设备或呼吸器之类的一个或更多补充设备。
在图3的现有技术系统中，注射机包括向流体加压以供投放的注射机头121(常常带有流体源或贮液器)。其还包括用户接口122，用户通过它来指定注射机的动作。注射机控制103与用户接口122接口、经由通信线路130与成像器300接口、经由线路156与任何补充设备20接口、经由通信路径155与外部信息系统15接口、以及经由线路110与电源接口。线路功率一般被减小并被整流以供伺服器使用，并且被减小到5V或3.3V以供处理器或逻辑电路使用。注射机控制一般包括状态机和伺服控制，从而常常是根据预定的流量剖面来控制流体的压力以达成提供诊断图像的流量或投放特性。状态机、伺服控制、以及用户接口通常是使用一台或更多台计算机以及相关联的软件来实现的。如在美国专利No.5,840,026和6,397,098中所公开的，成像器300与注射机100之间改善的通信以及因此改善的协作结果使得实现并发造影剂投放和图像获取优化的能力得以提高并且诊断图像得以改善。
在图3的现有技术系统中，成像器300(例如CT成像器)具有包括X射线产生和感测设备的复杂图像获取装置301。借助于机动的床或榻304将患者放置在恰当位置上。存在成像器控制及协调设备303，其通常包括一台或更多台计算机、经由路径351与图像获取装置301通信、经由路径354与病床304通信、经由路径352p与控制用户接口302p通信并且经由路径352i与图像输出用户接口302i通信。这两个用户接口可以是相同的物理设备。可存在多个输出用户接口302i。为方便以后的讨论，值得强调该成像器控制及协调设备303一特定方面，即具有硬件和软件的从能量测量来创生图像的图像创生工段303i。成像器控制及协调设备303还经由路径355——例如局域网、内联网、或互联网——与外部网络或信息系统15接口、并经由路径356与附加传感器或设备20接口。一般而言，在CT或MR中，一旦获取到数据，那么创生图像所需的时间是如此以使得不能实时地创生这些图像——尽管图像创生时间正日益变快并且在一些实例中已逼近实时。在超声和X射线荧光透视法中，已可实时地获得实时图像。
现有技术成像器还包括功率供应或调控电路系统310，其向所有恰适的成像器工段供电。X射线管需要非常高的电压。X射线测量电路逻辑一般在3.3或5V工作。未示出来自功率调节器310的路径以提高清楚性。
图4a示出本发明的成像器注射机集成系统200的实施例。使用IIIS用户接口202p来为成像器和注射机用户接口功能两者输入控制和编程信息。其包括输出/显示设备和输入设备两者。IIIS系统控制及协调单元203控制注射机和成像器两者。其可利用简单的物理计算机或者通过充分高速的通信路径处于通信的两台或更多台计算机。通信路径252i向另一设备，例如3D渲染设备或分开的图像查看工作台203i提供数据。IIIS功率调控210向IIIS组件和子系统供电。
从功率供应或调控集成210获得多种益处。例如，若一个组件或子系统汲取太多电流并烧断保险丝，则IIIS控制及协调单元203可识别出该状况并停止整个程序，从而为患者免除不必要的辐射曝露和/或药物投放，或单是防止浪费时间。在目前相互独立的注射机和成像器系统的情况下，对一个系统或子系统断电一般不会使另一个系统或子系统停止。该集成的功率调控装备210还能更高效，将AC转换成各种DC或高电压所需的冗余比起分开的单元要少。并且由于其是单个单元，因此就能经济地采用更昂贵且有效的保护策略。不是对注射机和成像器使用分开的开关而是单是通过用一个通/断开关来控制对整个IIIS的供电还存在用户便利和简单化的益处还能节省时间。功率调控常常涉及过剩热的产生。IIIS的集成还可促进各种系统方面的散热和其他环境方面。例如，距图像传感器和注射机远程地执行功率调控可减少在这两个部件中需要的散热能力。
去往外部设备的所有接口255及256可例如由IIIS系统控制及协调单元203来控制。此集成还便于搜集所有患者安全性和程序相关的信息——诸如辐射剂量和/或药物剂量——以供监视或统计分析。该集成使得能够将关于该注射的一组数据提供给所有外部系统(例如，用于患者记录、图像存档、付款人记账、供给品采购、由装备供应商对每次使用记账、装备保养、操作者训练等)而非外部系统必须尝试协调和关联来自与单个患者的成像程序相关的分开设备的数据，从而避免了在两个相互独立的系统向第三系统发送数据时固有的数据丢失、数据失准或重复、以及其他数据协调出错的潜在可能。这些机械系统向流体221加压、定位患者204、以及获取图像201的物理操作正常地运行，其中具有在本文中别处所讨论的一些简化和益处。
在图4b中，如图4b中所阐述的各种通信线路和/或接口由共用的通信/数据总线251’(例如，本领域中公知的PCI总线)取代。如结合图4a所描述的各种系统组件之中的每一者都与数据总线251’处于通信连接。
图3、4a和4b中的框图出于解释成像器注射机集成系统的益处和实施例的清楚性而在细节上被简化和限定。设计的进一步细节对本领域技术人员是众所周知的。例如，在图2的成像间中示出的用户接口222在图4a和4b中并未被示为分开的用户接口。图4a的实施例中的通信路径可例如为各种设计的导电导线或电缆、光纤导管、或诸如RF或红外之类的无线通信设备。可以使用多类通信路径，甚至在一个系统中亦是如此。此外，在这些设备上操作的各种物理设备和软件可由各种制造商制造并由向用户供应该设备的最终制造商集成到该IIIS中。从用户的观点来看，让一个制造商对整个IIIS负责是有益的，即便该制造商会派遣各种专业维修人员来维护不同组件或者将有缺陷的组件发送给不同公司维修。集成系统允许制造商容易执行预防性维护和/或(例如，通过远程诊断)精确定位出问题是在所谓的成像器子系统、注射机子系统、还是共用子系统中，并由此更准确地诊断和更快速地修复一个或多个问题。
集成进一步提供合并的应用/训练机会。而且，购买被简化。例如，在全集成系统中，单个定单/采购就能对整个IIIS系统生效。商标标记可例如在单个名称下进行。
图5是与成像器系统300联合或协同操作的现有技术注射机系统100的简化状态图。该注射机系统状态图被概括地示为410。其包括通电诊断和设置状态411、注射机编程和设置状态412、整装(能注射)状态414、延迟状态415、以及注射状态416。当首次向注射机供电时，其以通电和诊断模式411启动。执行数种检查，且如果注射机通过检查，则其经由路径421转移到注射机编程及设置状态412。在此状态中，用户可编程有各种流体和流速(包括0流量达特定或未定时长，其常常被称为暂停或保持)的多相注射。用户还可编程与本文中所讨论的注射与图像获取的同步相关的延迟。可将医生或医院偏好的注射协议存储在存储器中供方便调用。此标准化还减少了操作者在输入完全指明注射协议所需的各种数字时出错的机会。当处在此设置状态412中时，用户还可导致各种流体流量加压元件移动从而例如灌注针筒或装填流体管线。在子状态413中，留待用户来确定或者手动控制或者自动的任何注射机动作或运动——诸如在由美国宾夕法尼亚州匹兹堡市(Pittsburgh，PA)的Merad公司制造的
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注射机上可用的自动装填功能——对患者没有风险。一旦对注射诸事就绪并且流体路径恰当地连接至患者，那么操作者就进行一序列使注射机转移到整装状态414的一次或更多按钮按压和问题响应422。在此状态中，经由452来自成像器的触发——若它们被设置成以此方式协作、或者来自用户的触发可导致注射机进入注射延迟状态415——若已编程了一个这样的状态。注射机一般在所编程的时间延迟(若存在)之后、或在与来自成像器的信号451成编程的时间关系时进入注射状态416。一旦注射流体，目前设备例如STELLANT注射机便执行所编程的注射直至完成，除非用户459在注射中导致改变454。在美国专利No.5,840,026中，用户459可例如在注射中基于观察到的图像453而导致或作出改变。替换地，若注射机和成像器被设置成以此方式协作，则可将诸如像素密度之类的数字信息从成像器300传送至注射机100以供用于通过通信路径455来调整注射——条件是这些图像能在使反馈会有效的充分短的时段中被创生。
当注射完成时，状态经由425返回注射机编程及设置状态412。如果注射机或操作者检测到错误，则注射机可中止或停止注射并经由状态转移427、426、或425快速转移到注射机编程及设置状态412。
成像器具有类似的状态图，其概括地示为430。在首次向成像器供电时，其履行诊断和设置状态431。这可涉及预热诸如X射线灯丝之类的组件。当诸事完成并且核对成功时，成像器经由441转移到成像器编程及设置状态432。在此设置用于研究的参数。操作者在成像器正履行其通电诊断的同时可预设参数和其他事项。可将关于所选标准扫描的这许多参数存储在存储器中供方便调用。此种调用还减少操作者出错的机会。
当操作者相信诸事就绪且就位时，并且如果成像器确认诸事妥当，则状态应操作者的指示经转移442移到准备好扫描状态434。一旦有来自注射机451的触发或来自用户的指示，转移443就将状态移至可任选的延迟状态435。与注射机一样，可没有延迟，或者延迟可以是等待来自注射机的信号452——若它们被设置成以此方式协作。当满足或完成延迟状态判据时，转移444将成像器带入图像获取状态436。当图像获取完成时，系统转移445返回设置状态432。系统在这些状态之中的任一个之中可作为系统出错或用户选取的结果而中止成像工序并经由转移455、446、或447返回设置状态。
如以上所提及的，若成像系统能在充分快的时帧内提供图像，则可使用图像信息来或者直接经由例如通信路径455或通过人工操作者459经由453和454来调整注射。替换地，如在美国专利No.6,397,098中所讨论的，可使用注射的状况来如由向上箭头455、454、和453指示地或者直接或者通过操作者来修改图像获取的参数。快速成像和调整也是有益的，其进行或者手动或者自动的活组织检查程序，这涉及通常经由在图像指导下插入的针从患者取样一些组织。
美国专利No.5,840,026和6,397,098还公开了注射机与成像器之间在其各自的设置状态时的通信456。本文中提供了许多用法和补充细节。
在一些情形中，必须拍摄所谓的侦察图像以确定要成像的确切身体部位。在这种情形中，成像器从状态432转移经436并随后返回432，其中该侦察图像现在由操作者或软件在设置状态432中用于对参数进行定案。在MR中，在诊断扫描之前常常进行预扫描来将数个参数调谐到特定患者及其特性。通常还进行三面定位器成像工序以允许操作者选择要成像的具体体积。
在诸如CT和MR等一些成像模态中，准备好扫描状态434非常重要，因为突然启动扫描可能导致患者损伤。在诸如超声之类的其他成像模态中，在目前实践中不需要单独的准备好扫描状态并且还少掉了对扫描延迟状态的需要。在超声中，由于成像能量相对无害，因此调整和编程改变常常是在正施加成像能量和正创生图像的同时进行的，特别是因为这些调整是基于操作者对图像的评估来作出的。一些红外和可见光系统可类似地操作。
从即便是该简化的状态图的复杂性显见的是，操作者不得不在这两个系统之间提供显著的协调。并且，为使这些系统以即便只是稍微更自动化一些的方式来协作，就会有许多通信路径可能出问题或可能发生故障。例如，操作者不得不手动将注射协议与所选择的扫描协议匹配。
图6示出本发明的成像器注射机集成系统200的实施例的显著简化的状态图的实施例。在最初通电时，该成像器注射集成系统200在处于状态471时检查所有组件。在其圆满地完成时，该系统进入IIIS编程及设置状态472，其中用户可为合需研究准备和编程所有事项。操作者出错的机会被减少，因为任何存储着的协议或程序都包括扫描仪和一个或更多个相关联的流体投放协议两者，如此使得操作者不会错配这两种程序或协议，而这在现有技术系统中是可能的。在此状态中，操作者如子状态473所指示地物理地定位患者，连接流体投放管线并进行成像研究所必需的所有其他工作。当IIIS系统200为成像准备就绪时，用户发起至向执行研究状态482的改变。在转移之前，该系统进行规定的一组检查和与操作者的交互，诸如检查空气和恰当的患者定位。如果凡事都核对圆满，则其经由482转移到准备好执行研究状态474。由于该系统的集成，因此不需要在不同设备之间确认通信。这可以例如由初始的以及周期性或连续的内部硬件和软件检查以及异常处置例程来涵盖。操作者随后触发该系统转移483以执行研究476。对流体投放和图像获取这两者的所有阶段的时序可已经由操作者或者直接或者经由她/他已做的选取作了协调。使用图像结果来调整流体投放或图像获取可由单个算法控制可任选地在单个计算机或处理器中无缝地发生。在该研究完成时，该IIIS系统转移485到编程及设置状态472以便用于下一次研究或该研究的部分。如以上所提及的，一些研究涉及首先拍摄侦察或其他图像以例如允许选择患者的身体段来被后续成像。随后可任选地进行测试注射或测试推注扫描以例如测量该流体经患者的身体向正被成像的区域的传播。来自此测试推注扫描的信息可由该IIIS用于如举例而言在PCT国际专利申请No.PCT/US05/41913和PCT/US05/42891中所描述地设置成像扫描的参数，以上申请的公开通过引用纳入于此。随后进行成像扫描。在以上所讨论的示例中，该IIIS系统经过三轮从状态472至476并再返回的循环来完成规定的患者成像。如果这些系统是根据目前技术来协作的，则用户将必须在这两个系统之间来回才能至少整装注射机、进行测试注射、并为诊断图像再次整装注射机。从本文中的描述能领会到本发明的集成系统如何改善了用户的境况。
将成像器与注射机集成促进了能访问成像器原始格式的图像数据并控制成像器方面的参数(例如，层厚或扫描厚度、成像能量、以及成像速度)和注射机方面的参数(例如，流率和浓度)的一个或多个共用算法的设计。集成还促进了对患者反应功能或患者模型的实时评估。
本文中所讨论的状态图出于清楚而被简化，并且等级和划分已被选取为能辅助理解本发明的若干实施例的某些方面。在本文中所示的所有状态中，可以有子状态——例如状态412内的状态413，或出于理解的清楚而在本图中未示出的处在该状态之外的并发过程——例如回顾来自先前研究的图像。这些和类似的细节是本领域技术人员所公知和/或理解的。
在实现该集成IIIS状态图时，其可以在本领域技术人员所知的各种硬件和软件中实现。其可以例如实现在单个处理器中、或实现在共用总线上的具有被充分链接和同步以实现该状态图的软件的多个处理器中。目前的
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注射机系统使用其自身内的多个处理器。本文中所描述的集成允许硬件和软件的设计者能尽量按最优化其设计约束——这例如包括速度、成本、能耗、以及可靠性的混合——的需要来分配计算能力。
由于存在只与注射机功能或只与成像器功能相关的所选方面发生故障的可能性，因此期望一个功能不用另一个功能也能操作。然而，集成的一潜在不利在于有更多部件为两个功能所共用这一事实。例如，如果共用的功率调控装置的一部件故障，则注射机和成像器两者都将会失效。类似地，单个用户接口的部件可能故障，则用户将完全不能操作该IIIS。考虑到集成的益处，这在绝大多数情况下是可接受的折衷。在不可接受的那些情形中，可采用冗余或恰适的设计划分。
图7a示出替换实施例，其中该IIIS的流体注射机221组件经由例如底座201”搭载在IIIS图像获取装置201的机架201’的侧面上。可在注射机221上提供端口221以将注射机221安置成与成像器201的端口201a呈操作连接，从而例如实行使得能够如上所述地实现其控制系统的集成(经由例如状态机状态的集成)的通信。端口221a和201a还可启用其他集成，例如功率或流体路径。可使用共用的底座和/或端口以及交互协议来提供各种注射机(例如，来自各种各样的注射机制造商)与成像器201的操作连接/集成。虽然潜在可能不会被用户感知为“全”集成，但图7a的实施例提供了若干益处。这样，就更容易旋转流体注射机221以便于空气的排除。底座201”(以及任何通信端口连接)可例如是可旋转的。取决于流体路径的安装细节，使得注射机221在三个侧面上能被接触将会是有益的。此外，更容易从中等距离处视觉地检查流体贮液器的状态。图7b图解本发明的类似于图7a的实施例，其中注射机221搭载在成像器201的前侧。
在类似于将显示器、调制解调器、或网卡集成在个人计算机中的能力的境况中，将来自各种制造商的注射机集成到IIIS系统中的能力在维持集成的益处的同时还具有用户选取和可升级性的益处。从成像器制造商的观点来看，具有包括通信用的标准化端口和其他集成性方面的标准化搭载布局装置使得成像器制造商能够在注射机制造商中进行选取而完全无需修改其IIIS产品。尽管这可能看似荒谬，但通过使注射机与成像器方面交互的更多方面标准化，设计和定义更完全或更具包含性的集成程度就可使得换掉构件或子系统更加容易。注射机更多地变成是IIIS的整合并由此是可互换的部件，类似于互换来自各种制造商的有相同形态因数和电气特性的X射线管的能力。
图8示出其中流体注射机221是搭载在IIIS成像器201的支撑或搭载支柱209上的替换实施例。本实施例具有位置较低以更易供用户接触和操作的益处，对较矮用户尤甚。在CT的情形中，搭载支柱209并不随IIIS成像器201倾斜而倾斜。
图9示出其中流体注射机221是搭载在可定位臂或可移动搭载件225上的替换实施例。这允许流体注射机能容易地朝成像器201的或者前侧或者后侧移动。流体注射机221还可被移动成占据成像器201顶上的空间，从而在注射/成像程序的某些部分期间将其从操作者的工作区中移开。例如在医疗装备或制造工具定位领域中所知的许多类似移动搭载件都是可实行的。对于该臂而言可存在比图9中所示的更多分段以便于定位。在一些境况或室内布局中，流体注射机221能被移动到头顶水平面上方以释放地面空间会是优选的。在目前技术中，分设的流体注射机器头121常常被搭载在过顶的衡重系统上，如此使得它们在不使用时能被向上移动而不挡路。这样的移动在例如图9的实施例中可容易地提供。物理附着或连接对达成本发明的集成性益处之中的绝大部分而言是有益的但并非是必要条件。从本发明的描述和实施例显然的是，如本文中所使用的物理连接不只是设置如可用来达成美国专利No.6,970,735 B2中所讨论的注射机-成像器通信那样的通信电缆或无线通信链路。
图10图解其中可移动搭载件225附着于房间的地板上而非直接附着于IIIS图像获取装置201的替换实施例。
图11图解其中流体注射机221是外部地搭载在IIIS成像器201——其在本情形中为水平场MRI成像器——上的替换实施例。MRI成像器之中的绝大部分不倾斜或移动。对于的确可倾斜或移动的那些MR成像器，可应用先前所讨论的搭载件选项以及对本领域技术人员所公知的类似的那些。
图12a和12b图解其中流体注射机221是与该IIIS的其他某个方面关联地搭载的替换实施例。在图12a中，其与病榻204的非移动段相关联。在图12b中，其与病榻204的移动段204s相关联。此空间一般未被充分利用并且因此现成可用。一次性病榻204的外罩也可被这样存储在此区域中。一个缺点是操作者可能必须弯下腰来灌注、清理、或准备流体注射机221。然而，如果是在多患者系统中使用一次性模块，如在美国专利No.5,806,519、5,885,216、5,843,037、6,149,627、6,306,117、5,739,508、5,920,054、5,569,181、5,840,026中所讨论的那样，则此不便之处可被最小化。实际上，额外的补给品可存储在这里从而使之现成可用，或者在改变流体路径分段或模块和造影剂容器时，该系统可被拉出并向上枢转以便于接触。图12b中的布局的益处在于，由于流体注射机221随床204和患者而移动，因此去往患者220的流体路径不会被拉动或伸长。这在患者手臂几乎总是位于其体侧的MR中尤为有益。
通过注射机与图像中的物理集成，便得到多种益处，包括地面空间的节省和注射机与患者的靠近。此外，尤其是在MR中，任何电机或磁材料相对于磁场的固定定位简化了对电机和成像器两者的屏蔽和对任何失真的填补。物理集成可用于支持或改善对IIIS的屏蔽。例如，在以上所讨论的多个实施例中，EMI屏蔽可封入图像传感器和注射机两者以保护其不受外界干扰所影响。尽管如此，由于集成的缘故，可能需要内部屏蔽来保护IIIS的各种部件不被发源于该IIIS的其他部件的噪声所影响。可集成在一些类型的成像之中的第二种屏蔽是电离辐射屏蔽。在此境况下，该屏蔽防止电离辐射不必要地影响患者、操作者、或者该IIIS或与正进行的医疗程序相关联的设备的正确操作。尽管如此，由于集成的缘故，可能需要屏蔽该IIIS的一些方面以不被发源于其他方面的电离辐射所影响，例如核医学成像器中的图像传感器必须与注射机贮液器中的任何放射活性屏蔽开。
在需要时，并且可任选地被预先连接以供使用。物理集成在一些情形中可利用机架201’内目前空出的空间。
图13图解其中流体注射机221是搭载于IIIS成像器201——在本情形中是搭载于搭载支柱209的替换实施例。此外，流体注射机221可与IIIS成像器201脱开，从而其可移动并与第二成像器(未示出)相关联(例如，如上所述地经由底座和标准化或可适应的通信端口)。这允许该装备在多个成像器之间被共享。在流体注射机221附着于IIIS成像器201(或与其分离开)时，软件和硬件识别出其附着情况并可任选地相应修改用户接口、状态机、功率调控、通信、编程、以及其他功能。该IIIS的注射机方面的便携性有用的另一境况是在核医疗成像的情形中，其中注射机具有相当好的辐射屏蔽并且可由放射化学家在热实验室中预先加载，并随后被移进成像间或成像室以在IIIS中重新集成和操作。这样的系统的示例实施例在美国专利申请60/910,810中给出。
此集成并可脱卸的流体注射机221在要注射的药物有放射性的核医疗或PET成像中也是有利的。在PET的情形中，流体注射机221可包括足以保护操作者的放射性屏蔽，并且可被移至药物生成装备进行灌注，并随后被移动到成像器区域进行投放。
此外，用于小量流体(诸如用于治疗药物的那些流体)和小量图像造影剂(诸如MR或超声)的集成注射机可与患者相关联地搭载或保持，例如搭载或保持在其手臂上或在其旁边的病榻204上。
本发明的成像器注射机集成系统的以上示例包括成像器和单个用于注射例如造影剂和盐水的注射机。本发明的集成系统的替换实施例可例如包括用于例如创生心脏应激或β-阻断剂来降低心率的药理应激剂(例如多巴酚丁胺或腺苷)等其他药物的注射机。神经受体相关的药剂是可被注射的药物的另一示例。集成的药物、成像造影剂投放和图像获取提供了简化并最优化成像工序以用尽可能好的方式来获得诊断信息的机会。在这些示例中，很可能将或者通过外部传感器20、或者通过作为该IIIS一部分的生理学传感器来监视心率以及还可能有血压。许多CT和MR机器具有集成的ECG监视器，因为图像获取和/或重构是经由该ECG来同步到心动的。在这种情形中，该IIIS通过配量和成像算法来集成传感器数据、流体投放系统、与成像器使得其能够将患者的心率维持在慢到足以实现最优成像、又快到足以保证患者安全、并且稳定到足以完成该程序。并且心率值可如本文中所讨论地影响流体投放参数和扫描参数。流体投放与图像获取和重构的时序可与心脏、呼吸、或其他患者生理状态或循环的阶段相关。
治疗流体也可经由本发明的集成系统来投放。示例包括但不限于用于溶解血栓和肿瘤化疗的药物。可周期性并最优地监视和控制治疗的进展。治疗流体的其他示例包括麻醉剂、硝化甘油、肝素、细胞、基因转染剂、分子成像剂、以及可被例如超声能量激活的显微药物囊或泡。
可以例如在“即插即用模式”中添加注射机或其他系统组件，概念上类似于向利用由微软公司出售的
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操作系统的个人计算机添加组件。如果向该IIIS添加流体投放模块，则恰适控制屏幕在用户接口202p上被激活并且恰适子状态被添加到IIIS控制和协调单元203或在其中被激活。这将会允许注射机或其他系统组件能容易地按期望或需要从一个成像器移到另一个，例如在一件装备出故障而另一件没有的情形中，或者在为一件装备采购了更加新的型号而没有为另一件装备采购的情形中。
在以上实施例中，注射机100循若干维度与成像器300集成。集成了用户接口如此使得单个接口可对该成像器注射机集成系统200进行编程和操作。集成了功能性状态或系统状态。在以上实施例中，这些设备被物理地集成到各种程度，其中各种程度的物理集成提供各种益处。可任选地，如图2以及若干其他附图中所示，可存在多个用户接口，其带有为例如成像器、注射机等各种部件、系统、或子系统选择的控制能力子集，或者恰适地监视用户接口的位置以及当处于该位置时操作者需要完成的任务。
功能性状态交互的程度可循范围变动，例如从无协作(或经由用户协作性交互)的常见境况至可用产品目前有限的经由注射机100与成像器300之间的有限数据传输的协作、至本发明的全功能性状态集成，例如如图6中所示。过渡步骤(或可能是永久步骤)是比目前技术多但比图6的实施例少地集成这些单元。图14图解这样的部分集成的实施例。在本实施例中，有在成像器状态控制和协调单元203内操作的注射机状态控制机203s。这可以实施成与IIIS状态机在相同的硬件上操作并且紧耦合于整个IIIS状态机或与之密切通信的分设软件。实时操作系统和编程语言之中有许多都提供有此能力的环境。或者，注射机控制状态机203s可在集成到成像器状态控制和协调单元203中、优选在共用的总线或通信路径上操作的分设计算机硬件上操作。如果有两个或更多个制造商编写或建造各不相同的硬件或软件组件，则较低的集成程度可能是优选的。有了具有定义好的接口的未臻完全的集成，便可更容易分隔硬件和软件的设计、建造、和测试，同时通信速度可以远比本领域现有状态更快、更丰富、并且更详细。状态机能力与实时或注射时间控制的集成不应与先前在美国专利No.6,970,735 B2和美国已公开专利申请No.2005/0203389 A1中所公开的相互独立的注射机与成像器数据通信和用户接口方面的组合相混淆。
各不相同的集成程度可例如被视为构成集成演进或成长的示例路径。在很好地选择的实施例中，优于本领域目前状态的各种集成程度给用户带来益处，但这些集成细节一般对用户是透明的或不被用户注意到。在若干实施例中，用户越感知到该系统是全集成的，就越能感知到该系统是为了有益于用户而被全集成的。
用户接口集成也存在程度范围或连续统。这些分别的集成程度对用户可以更明显。在全集成的实施例中，用户从一个设备202p对注射机和成像器两者进行编程，并且在成像和流体投放功能之间不加以显著区别。协议将成像和流体处置参数两者包括在用户认为是无缝整体的体系之中。取决于要被成像的身体部位和正考虑的(诸)疾病可以有推荐的扫描和注射工序。用户接口的注射机部分仅在扫描或用户需要的情况下才被访问。
然而，由于一些流体投放设备制造商有很强的品牌认知度和可靠性，因此IIIS用户接口202保留分设注射机100的屏幕和编程工序可能是有利的。这还将具有确保安全性对话将会为用户所熟悉的益处。若注射机和成像器是由分别的组织——即便是同一家公司内分别的组织制造的，则这通过使类似于分设的注射机用户接口122的事物出现在IIIS用户接口202p上就可容易地达成此目的，其优选是为用户提供注射机品牌认知，类似于“Intel inside”品牌战那样。用户接口背后的IIIS状态机可以是诸如图6中所示的全集成实施例，或者其可以是诸如图14中所示的带有分设的注射机控制状态机203s的部分集成实施例，或本文中所讨论的其他替换方案。替换地，可以有略少一些的集成，其中可将一个或更多个分立的注射功能相关键包括在屏幕上(供光标或触摸激活)、包括在用户输入设备205上、或包括在分设的部分用户接口222上。可应用各种复杂的用户接口，诸如无线PDA或用户眼镜或护目镜上的平视显示器。
在所有这些实施例中，有一些可从一个功能块向另一个传达的时间关键性的安全功能。在一些目前的注射机中，存在能够立即停止注射的硬连线开关。在非常老的产品中，它们通过模拟电路系统连接至使得去往电机的电流断路的继电器。在许多现代系统中，这些开关连接至周期性地检查该开关的状态并恰适地动作的计算机。响应时间以人类时间计本质上是即时的，数十毫秒就足够。有许多数字通信协议和构造，包括允许区分消息的优先级如此使得高优先级消息被迅速传送和动作的硬件和软件。最低程度的示例是以上提及的去往计算机输入的开关和连线。多个开关可并行地放置，如此使得压下任一个开关都会导致注射机停止。这在概念上类似于用来请求公共汽车司机在下一站停车的拉绳。其子集在本文中被讨论和引用的为本领域技术人员所知的多个通信协议具有更复杂的区分消息优先级的方法，这是足够的。并且在全集成的系统中，系统设计者和建造者可指定硬件和软件的所有方面并且因此有许多设计和实现选项可用。这可包括在路径252p内或作为路径252p的补充的供时间和安全关键性信号专用的通信路径252ps(参见图4a)。
物理集成向用户提供益处，不管是否涉及其他集成。例如，如在举例而言图2、7a、7b中以及别处所表示地将注射机头物理地包括在成像器之中或之上便减少了程序房中的混乱。这在不同制造商制造相似注射机的情况下尤其有吸引力。随后用户可选择要放置在成像器中的注射机，并且注射机制造商可提供一个或更多个分设的系统组件。
成像系统至少包括例如能量传感器、图像创生装置(一般包括计算机硬件和软件)、图像显示器和用户接口。绝大多数成像系统使用能量源或能量发射器并且包括患者定位装置。在诸如核医疗相机、SPECT和PET之类的成像模态中，放射性元件是成像能量的源。此集成的益处取决于用于图像感测和创生的具体能量将包括通过更好的时序和协调来减少能量的量(包括减少对患者的辐射剂量)、简化数据记录和通信以便包括在患者的记录中或者用于诸如程序基准测试、存货控制、以及记账等其他用途。与程序基准测试相关的示例实施例可在US2003/0212707 A1中获得，其公开通过引用纳入于此。集成系统便于基于诸如举例而言心搏、呼吸、以及血压等患者参数来对注射和成像两者进行闭环控制。对诸如心率等所选患者参数的闭环控制在所注射的流体之一是如本文中所提及的生理活性或治疗药物的情况下也是可能的。其他的潜在益处包括作为对诸如外渗等异常或问题有更严格的图像反馈和更从容的处置的结果的注射量上的减少，而这可以省钱。外渗检测器(例如，如在美国专利No.Re38,879、RE38,695、6,751,500、6,487,428、6,459,931、6,425,878、6,408,204、6,375,624、5,964,703、5,954,668、5,947,910、5,334,141、和4,877,034中所公开的、以及在已公开美国专利申请公开No.2004/0215081、2004/0176690、2003/0004433、2003/0036674、2003/0036713、和2002/0172323以及已公开PCT国际专利申请No.WO/2003/009753、WO/2003/009752中所公开的那些)可以是注射机的一部分并且每逢检测到外渗仅是简单地停止注射。在本发明的例如有状态集成的若干实施例中，外渗检测器每逢检测到外渗即可停止注射机和扫描仪两者以例如使对患者的辐射剂量以及对成像系统(例如X射线管)的损耗最小化。
流体注射系统包括一种或更多种流体(在一个或更多个流体贮液器中)的源、对流体施压以实现受控流量的系统或方法、从该源至患者的流体路径、以及用于激活的接口。流体贮液器可例如是针筒、瓶子、中间贮液器或容器、管道段、容纳流体的任何容器或这些之中的任何哪个、哪些或全部的组合。通过如本文中所描述地将注射机与成像器集成，就可克服目前弹簧平衡的过顶衡重单元的随着有充分量的成像流体被投放给患者将会因重量减轻而上升的问题。可将流体贮液器集成到成像器机架201’中。
关于本发明的这些实施例之中的一些来讨论的代表性成像模态包括CT、MR、PET、SPECT、核医疗、以及超声。在其他成像模态中也可达成集成的这些益处。例如，集成在X射线荧光透视中可提供更短的造影剂推注。红外成像可提供优化的荧光或吸收染料配量。可从与药物注射系统的集成受益的成像模态的其他示例包括，但不限于，经由内窥镜、切口、或光学相干断层扫描的光学成像、阻抗成像(或阻抗断层扫描)、以及热成像。成像系统获取装置可包括固定装备、回转实验室、车载移动、供在设施内移动的轮式移动、以及手持式成像器。
将注射机与成像器集成的益处无论注射机是诸如举例而言可从美国宾夕法尼亚州匹兹堡市的Merad公司购得的Mark V注射机等基于单个患者针筒的系统还是诸如举例而言在美国专利No.5,806,519、5,885,216、5,843,037、6,149,627、6,306,117、5,739,508、5,920,054、5,569,181、5,840,026中所描述的多患者流体投放系统都适用。
可能存在要由成像器注射机集成系统克服的潜在障碍。一个障碍是客户对特定成像器或注射机的偏好。这已在以上作了讨论并且可通过使这两者之间的接口——例如物理、电子、和软件接口——之中的一些或全部标准化来解决。第二个障碍是监管批准。目前这些设备是被分别批准并由医生在医疗过程中使用的。虽然可能看起来(并且或许有可能)要获得集成设备的批准将会更加困难，但通过使这些设备集成并作为单个医疗设备被批准，将可实现和营销在没有必不可少的集成的情况下不可能实现的算法和特征。监管或设备批准集成是本发明的非物理的但重要程度丝毫不低的集成性方面的一示例。技师或操作者的在职服务或训练是第二个示例。
集成的另一个物理或有形性稍低的方面是商务过程或信息相关方面，其中的一些已在本文中别处作了讨论。例如，IIIS系统可保存或留存所执行的过程、所使用的造影剂和一次性件、和/或其他信息等的方面并且将该信息(或其任何部分)传送给制造商用于记账和/或采购，或传送给制造商用于补进用掉的供给品。其还可保存或留存所有过程细节并且将这些细节(或其任何部分)传送至患者的记录或数据库以供例如基准测试。
由于距离全集成IIIS可用和IIIS被普遍采用可能还有个过渡期，因此本发明包括了采纳IIIS的所选注射机方面、将它们置于有着与如由成像器机架201’所提供的类似的物理结构和端口的分设机架中、添加必要的硬件(诸如用于功率调控和用户接口)、并添加必要的软件和处理以使得该注射机能独立于该IIIS被操作的能力。如果IIIS在除单与注射机相关的那些方面以外的某个方面发生故障，则可将注射机从该IIIS中拔出、置于该分设的机架中并作为独立注射机随独立成像器一起使用。
用户或操作者与装备交互以准备或执行扫描。执行此功能的人的其他术语或头衔包括医生、技师、护士、生理学家、以及临床工程师。
由于本发明中所描述的集成可循多个一定程度上或完全独立的方面或维度以不同程度或广度前行至特定实施例中所实现的集成，因此本文中使用术语“协作”来描述本领域目前状态中存在的相互独立的注射机与成像器之间的受限交互，并且本文中使用术语“集成”来描述本发明的包括本文中所描述的方面和特征、提供本文中也描述的益处的实施例。
以上描述和附图阐述本发明现在的优选实施例。当然，在前述教导的启发下，各种修改、补充和替换设计对本领域技术人员将变得明显而不会脱离本发明的范围。本发明的范围由所附权利要求书而非前面的描述来指示。落在权利要求书的等效技术方案的意义和范围以内的所有更改和变动都将被囊括在权利要求的范围之内。

Claims (52)

1.一种可用于获得身体的至少一部分的图像的图像获取系统，包括：
成像系统，包括用于测量来自所述身体的能量的至少一个能量传感器、适于至少部分地从来自所述至少一个能量传感器的信号创生图像的图像创生系统、与所述图像创生系统操作性连接的图像显示器以及与所述图像创生系统操作性连接的用户接口；以及
流体注射机系统，包括至少一个第一流体源、与所述第一流体源操作性连接的加压系统、以及与所述加压系统操作性连接的用户接口；
通信系统，使所述成像系统与所述流体注射机系统处于通信连接；
其中除了所述通信系统以外还操作性地集成了所述成像系统和所述注射机系统。
2.如权利要求1所述的图像获取系统，其特征在于，所述成像系统还包括至少一个能量源，用于发射经过所述身体的能量。
3.如权利要求1所述的图像获取系统，其特征在于，所述成像系统的至少一个组件物理地连接至所述注射机系统的至少一个组件。
4.如权利要求3所述的图像获取系统，其特征在于，所述注射机系统的至少一部分收容在所述成像系统的机架内。
5.如权利要求3所述的图像获取系统，其特征在于，所述注射机的机架的至少一部分附着于所述成像系统。
6.如权利要求5所述的图像获取系统，其特征在于，所述注射机机架的一部分附着于用于所述图像获取系统的支架。
7.如权利要求5所述的图像获取系统，其特征在于，与所述注射系统操作性连接的至少一条流体路径与所述成像系统操作性连接。
8.如权利要求3所述的图像获取系统，其特征在于，与所述注射系统操作性连接的至少一个流体贮液器与所述成像系统操作性连接。
9.如权利要求3所述的图像获取系统，其特征在于，与所述注射系统的流体路径操作性连接的至少一个流体加热系统与所述成像系统操作性连接。
10.如权利要求3所述的图像获取系统，其特征在于，所述成像系统包括至少一个适于为所述注射机系统容纳供给品的供给隔舱。
11.如权利要求1所述的图像获取系统，其特征在于，所述成像系统和所述注射机系统与共用的功率调控系统电连接。
12.如权利要求1所述的图像获取系统，其特征在于，所述成像系统和所述注射机系统适于接收来自至少一个患者生理传感器的共用数据。
13.如权利要求12所述的图像获取系统，其特征在于，所述患者生理传感器是ECG传感器、呼吸传感器、血氧传感器、或血压传感器。
14.如权利要求1所述的图像获取系统，其特征在于，用于所述成像系统和所述注射机系统的控制软件的至少一部分是集成的。
15.如权利要求14所述的图像获取系统，其特征在于，所述成像系统和所述注射机系统共享至少一个共用的状态机状态。
16.如权利要求14所述的图像获取系统，其特征在于，所述成像系统和所述注射机系统集成成像参数和流体投放协议。
17.如权利要求14所述的图像获取系统，其特征在于，所述成像系统和所述注射机系统集成用户偏好。
18.如权利要求14所述的图像获取系统，其特征在于，所述成像系统和所述注射机系统共享患者信息。
19.如权利要求14所述的图像获取系统，其特征在于，所述成像系统和所述注射机系统共享使用数据。
20.如权利要求1所述的图像获取系统，其特征在于，所述成像系统和所述注射机系统共享至少一个共用的计算机处理器。
21.如权利要求1所述的图像获取系统，其特征在于，所述成像系统和所述注射机系统共享至少一个共用的计算机存储器。
22.如权利要求1所述的图像获取系统，其特征在于，所述成像系统和所述注射机系统共享至少一条共用的数据通信总线。
23.如权利要求1所述的图像获取系统，其特征在于，所述成像系统和所述注射机系统共享至少一个共用的计算机硬件组件。
24.如权利要求1所述的图像获取系统，其特征在于，所述成像系统和所述注射机系统共享至少一个共用的安全性检查系统。
25.如权利要求1所述的图像获取系统，其特征在于，所述成像系统和所述注射机系统共享至少一个共用的用户接口。
26.如权利要求1所述的图像获取系统，其特征在于，所述成像系统和所述注射机系统共享至少一个共用的显示器。
27.如权利要求1所述的图像获取系统，其特征在于，所述成像系统和所述注射机系统共享去往至少一个其他信息系统的至少一个共用的通信端口。
28.如权利要求27所述的图像获取系统，其特征在于，所述信息系统是医院信息系统。
29.一种可用于获得身体的至少一部分的图像的图像获取系统，包括：
成像系统，包括用于测量来自所述身体的能量的至少一个能量传感器、适于至少部分地从来自所述至少一个能量传感器的信号创生图像的图像创生系统、与所述图像创生系统操作性连接的图像显示器以及与所述图像创生系统操作性连接的用户接口；以及
流体注射机系统，包括至少一个第一流体源、与所述第一流体源操作性连接的加压系统、以及与所述加压系统操作性连接的用户接口；
其中，所述成像系统与所述注射机系统之间除了数据通信之外还在至少另外一个方面操作性集成。
30.一种可用于获得身体的至少一部分的图像的图像获取系统，包括：
适于至少部分地从来自至少一个能量传感器的信号创生图像的图像创生系统、与所述图像创生系统操作性连接的图像显示器以及与所述图像创生系统操作性连接的用户接口；以及
流体注射机系统，包括至少一个第一流体源、与所述第一流体源操作性连接的加压系统、以及与所述加压系统操作性连接的用户接口；
其中，所述成像系统和所述注射机系统在至少两个以下方面操作性集成：物理连接、经由至少一个共用的用户接口进行的数据输入、经由至少一个共用的显示器进行的信息显示、与至少一个共用的功率调控系统之间的电连接、从至少一个患者生理传感器接收共用数据、去往至少一个信息系统的至少一个共用的通信端口、以及共用的控制系统。
31.如权利要求30所述的图像获取系统，其特征在于，所述注射机系统的至少一部分收容在所述成像系统的机架内。
32.如权利要求30所述的图像获取系统，其特征在于，所述注射机的机架的至少一部分附着于所述成像系统。
33.如权利要求32所述的图像获取系统，其特征在于，所述注射机机架的一部分附着于用于所述图像获取系统的支架。
34.如权利要求30所述的图像获取系统，其特征在于，与所述注射系统操作性连接的至少一条流体路径与所述成像系统操作性连接。
35.如权利要求30所述的图像获取系统，其特征在于，与所述注射系统操作性连接的至少一个流体贮液器与所述成像系统操作性连接。
36.如权利要求30所述的图像获取系统，其特征在于，与所述注射系统的流体路径操作性连接的至少一个流体加热系统与所述成像系统操作性连接。
37.如权利要求30所述的图像获取系统，其特征在于，所述成像系统包括至少一个适于为所述注射机系统容纳供给品的供给隔舱。
38.如权利要求30所述的图像获取系统，其特征在于，用于所述成像系统和所述注射机系统的控制软件的至少一部分是集成的。
39.如权利要求38所述的图像获取系统，其特征在于，所述成像系统和所述注射机系统共享至少一个共用的状态机状态。
40.如权利要求38所述的图像获取系统，其特征在于，所述成像系统和所述注射机系统集成成像参数和流体投放协议。
41.如权利要求38所述的图像获取系统，其特征在于，所述成像系统和所述注射机系统集成用户偏好。
42.如权利要求38所述的图像获取系统，其特征在于，所述成像系统和所述注射机系统共享患者信息。
43.如权利要求38所述的图像获取系统，其特征在于，所述成像系统和所述注射机系统共享使用数据。
44.如权利要求30所述的图像获取系统，其特征在于，所述成像系统和所述注射机系统共享至少一个共用的计算机处理器。
45.如权利要求30所述的图像获取系统，其特征在于，所述成像系统和所述注射机系统共享至少一个共用的计算机存储器。
46.如权利要求30所述的图像获取系统，其特征在于，所述成像系统和所述注射机系统共享至少一条共用的数据通信总线。
47.如权利要求30所述的图像获取系统，其特征在于，所述成像系统和所述注射机系统共享至少一个共用的计算机硬件组件。
48.如权利要求30所述的图像获取系统，其特征在于，所述成像系统和所述注射机系统共享至少一个共用的安全性检查系统、到至少一个其他信息系统的至少一个共用的通信端口。
49.一种成像系统，包括用于测量来自至少一个能量传感器的信号的能量的至少一个能量传感器，与图像创生系统操作性连接的图像显示器以及与所述图像创生系统操作性连接的用户接口；其中所述成像系统适于在至少两个以下方面与流体注射机系统集成：物理连接、用户接口、与至少一个共用的功率调控系统之间的电连接、从至少一个患者生理传感器接收共用数据、去往至少一个信息系统的至少一个共用的通信端口、以及共用的控制系统。
50.一种流体注射机系统，包括至少一个第一流体源、与所述第一流体源操作性连接的加压系统、以及与所述加压系统操作性连接的用户接口；其中所述注射机系统适于在至少两个以下方面与成像系统集成：物理连接、用户接口、与至少一个共用的功率调控系统之间的电连接、从至少一个患者生理传感器接收共用数据、去往至少一个信息系统的至少一个共用的通信端口、以及共用的控制系统。
51.如权利要求49所述的成像系统，其特征在于，所述成像系统适于在所述诸方面之中的至少四个方面与流体注射机系统集成。
52.如权利要求50所述的流体注射机系统，其特征在于，所述流体注射机系统适于在所述诸方面之中的至少四个方面与成像器系统集成。
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