CN101557844A - 用于控制医用流体注入的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了用于控制医用流体注入的方法。一种用于造影剂注入系统的操作方法包括：开启包括造影剂的期望流速的注入规程；和至少部分地基于注入系统的固有系统弹性，调节造影剂的实际流速以跟随造影剂的期望流速。一种用于包括医用流体注入组件和医用成像装置的医用成像系统的操作方法包括：开启对应于期望水平的病人增强的造影剂注入规程；和至少部分地基于注入组件的固有弹性，调节造影剂注入规程的实际流速以获得期望水平的病人增强。根据本发明，促使了医用流体以与期望流速基本一致的实际流速注入。

Description

用于控制医用流体注入的方法
技术领域
本发明总体上涉及医用流体的注入，更具体地，涉及用于控制这种医用流体的注入的方法。
背景技术
已经很好地认识到许多药物的适当剂量与许多变量相关，这些变量包括例如正在治疗的病人的大小、重量和/或生理状态。该变化从许多药物对于成人和儿童具有不同推荐剂量来看是非常明显的。用于给定医用成像程序的造影剂的适当剂量还倾向于依赖于正在被检查的病人的大小和重量以及其它因素。
尽管已经认识到医用成像程序在剂量需求上的差别，但许多常规的医用成像程序，包括血管造影术、计算机化断层x射线照相法、磁共振和超声波成像，仍继续使用预设剂量或用于注入适于医用成像程序的造影剂的标准输送规程。尽管使用固定的输送规程简化了程序，但为不同大小和重量的病人提供相同量的造影剂可能产生在影像对比度和质量方面上有很大区别的结果。
一般期望的是，在一些示例中，根据阈值使图像获取时间与关注区域中最高水平对比度的时间相协调。许多生理因素可能影响关注区域中足够水平对比度的开始时间和持续时间。例如，因为心血管系统通常在造影剂注入之后提供适于造影剂遍及全身循环的功能，病人的心输出量可能对造影剂的分布以及造影剂到达特定器官或血管所用的时间具有显著的影响。
目前对静脉对比度增强的理解由于多种相互作用的因素而进一步复杂化。因此，在许多方面，对比度增强仍严重地依赖于医师的经验和直觉，而不是对比度增强机构的严格的定量分析。
发明内容
在一些实施例中，本发明涉及用于促使医用流体以与期望流速基本一致的实际流速注入的系统和方法。在一些实施例中，本发明涉及用于促使造影剂以足以能够实现成像过程中期望水平的病人增强(desired level of patientenhancement)的流速注入的系统和方法。在上述实施例中，在控制(例如，调节)注入系统的实际流速时考虑注入系统(例如，该系统的各种部件)的弹性，使得可以实现期望的流速和/或病人增强。
以下阐述本发明的一些示例性方面。应当理解，给出这些方面仅仅是为读者提供本发明可能采用的一些形式的概要，并且这些方面并不是要限制本发明的范围。实际上，本发明可包括可能没有在下文中明确阐述的许多方面。
本发明的一个方面涉及用于医用流体注入系统的操作方法。在该方面中，开启(initiate)包括医用流体(例如，造影剂)的期望流速的注入规程(injection protocol)。至少部分地基于注入系统的固有系统弹性，将医用流体的实际流速调节成跟随医用流体的期望流速。
本发明的另一方面涉及用于医用成像系统的操作方法，所述系统包括医用流体注入组件和医用成像装置。在该方法中，开启对应于期望水平的病人增强的注入规程。至少部分地基于注入组件的固有弹性，调节注入规程的实际流速，以实现期望水平的病人增强。
以下讨论的与一个或更多示例性实施例相关的各个特征可单独地或以任意组合结合于本发明的任意上述方面中。同样地，以上给出的简要概述仅用于使读者熟悉本发明的一些方面和背景，而不是限制所要求保护的主题。
附图说明
在参照附图阅读以下详细描述时，将更好地理解本发明的许多特点、方面和优点，附图中相同的符号始终表示相同的部件，附图中：
图1示出了示例性的注入图谱(profile)和滞后输出流速。
图2示出了示例性的注入图谱和用于校正输出流速的调节后的注入器驱动速度。
图3示出了具有注射器的示例性注入器和注入器控制器。
图4示出了用于给送一特定注入图谱的方法的流程图。
图5示出了与示例性注入器进行通信的具有控制器的示例性CT扫描仪。
图6是另一用于给送一特定注入图谱的方法的流程图。
具体实施方式
以下描述本发明的一个或多个具体实施例。为了提供这些实施例的简要描述，实际实施的所有特征可能并没有在说明书中予以描述。应当理解，在任意上述实际实施的研发中，如在任意的工程或设计方案中，必须采取许多基于实施而特定的决定以实现研发者的特定目标，例如顺从系统相关和商业相关的约束，可以从一种实施变化成另一种。此外，应当理解，上述研发工作可能是复杂且耗时的，但对于受益于本公开信息的本领域普通技术人员而言仍然是设计、加工和制造的常规任务。
当介绍本发明的元件(例如本发明的一个或多个示例性实施例)时，“一个”、“该”和“所述”旨在表示存在一个或多个元件。术语“包括”、“包含”和“具有”旨在是包括性的，并表示除了列出元件之外可以有附加元件。
医用扫描程序中使用的许多注入系统由于相关注射器柱塞的压缩、相关注射器套管(barrel)的膨胀、和/或相关伸长管的膨胀而具有固有弹性。这种弹性使注入的输出“平缓”并滞后于输入。因此，注射器柱塞的输入速度可能需要放大以便产生所需的输出。例如，需要增加压力以增加流速；然而，压力增加产生的一些能量存储在系统的弹性内。为了补偿这种弹性，注入器需要增加速度，使其比系统不是弹性的情况下的速度快，以便准确地输出期望的流速。相反，为了减少注入速率，注入器必须更早地减速以消除存储的能量。在极端的情况中，电机实际上可能需要反向运转。
注入器的流速校正因数可以在测试注入过程中确定。注入器可感测正在使用的注射器的类型，从而可以为每个注射器类型保存预定的弹性因数。在测试注入过程中，注入器可以通过分析测试注入过程中产生的压力图谱来确定影响注入器输出速率的参数。注入器电机速度的校正因数还可基于对压力图谱的分析予以确定。注入器可以分析校正后的电机速度以确保其不会超过注入器的设计极限。
可以在图1中看到示例性的注入规程。该图说明了注入器的实际输出流速如何滞后于注入规程的期望输出。利用对测试注入过程中产生的压力图谱的分析结果，可以确定注入器中驱动活塞(ram)的输入速度的校正因数，这使得输出流速与注入规程的期望流速更紧密地匹配。可以在图2中看到调节驱动活塞速度的校正因数的示例。校正因数放大了输入驱动速度以补偿存储在注入系统的固有弹性中的能量并使输出与注入器规程的期望流速更接近。
注入器系统的固有弹性与使用的注射器和管有关。另外，造影剂的粘度以及导管(未示出)的直径影响注入器的输出流速。现在参照图3，注入器接收注射器14，而注射器14又与导管相连以向病人给送造影剂。在一些实施例中，插入到注入器12中的注射器可包括与天线18通信的RF-ID数据标签16，该天线18与注入器12相连并与之进行通信，该RF-ID数据标签16可包含与该具体注射器相关的信息。例如，RF-ID数据标签16可包含注射器中的造影剂和注射器的类型。该识别信息可允许注入器控制器10容易地取回由对测试注入过程中产生的压力图谱的分析而采集到的弹性数据。RF-ID数据标签16还可包含与压力图谱和注射器弹性相关的数据。在其它实施例中，医师或技师可以手动地将注射器和管的信息直接输入到注入器控制器10中。与注入器一起使用的每个注射器和管的弹性数据的资料库可存储在注入器控制器10中以备后用。
现在参照图4，可在块100中选择注入器规程，其与借助成像系统对病人进行的医用程序一致。将包含造影剂的注射器插入到注入器中。此时，在块102中，进行注射器的类型、造影剂的类型和其它注入器参数的确定，以便为注入器设置弹性数据。在一些实施例中，该数据可被存储在注入器控制器中。一旦已经确定了注入器以及注射器和造影剂(contrast)的类型，就在块104中取回弹性数据。由基于注入器的弹性数据和期望输出波形所进行的预测，在块106中确定一系列的校正因数。这些校正因数将被应用于输入驱动活塞速度，以调节实际的输出流速，使其紧密地跟随期望流速。这些校正因数放大了输入驱动活塞速度，这可能使实际的期望输出速率发生过调。放大注入器的驱动速度可补偿流体的固有滞后。在一些情况中，这可能要求驱动活塞速度比系统的期望流速的增加要快。在其它情况中，驱动活塞的速度可以比期望流速慢。在一些极端情况中，可能必须反转驱动活塞的方向以获得正确的输出流速图谱。
在校正因数可被应用于输入驱动之前，应当在块108中进行检查以确定一旦应用校正因数，输入驱动活塞速度是否处于注入器的设计极限之内。如果应用校正因数后的驱动速度处于注入器的设计极限之外(判断块108的“否”分支)，那么在块112中将校正因数调节成处于设计极限之内。在已经调节了这些因数之后，在块110中将这些因数应用于注入器规程。一旦输入驱动速度已经进行调节成可以满足期望流速，就准备在对病人的注入中实施注入器规程。
系统弹性可基于与注入系统的不同部件相关的许多因数。例如，注射器柱塞的压缩可以在其遇到造影剂的不可压缩流体时对弹性有贡献。类似地，注射器的套管可以在该套管因柱塞施加的压力突然增加而引起轻微膨胀时对整个系统的弹性有贡献。除了作为注入器一部分的注射器和柱塞外，将注入系统与病人相连的伸长管和导管也可具有固有弹性，从而允许管因施加到造影剂的压力增加而膨胀，进而对系统的弹性有贡献。
注入器系统的弹性可由对从测试注入得到的压力图谱进行分析而确定。测试注入将少量的造影剂注入病人体内并同时测量压力图谱。对该压力图谱的分析能够实现注入器控制器中的算法或与注入器控制器进行通信，以预测因系统中的弹性而产生的造影剂输送的滞后。根据这些预测，可以调节与柱塞接触的驱动活塞的速度以补偿固有的滞后。在已经对压力图谱进行分析以后，例如，可以将对系统的弹性有贡献的部件和该图谱的结果存储在注入器控制器中，以便以后用于其它病人。一旦已经建立了注射器、注入器、管以及其它部件的资料库，就可以无需进行进一步的测试注入了。
在本发明的一个方面中，如上所述，注入规程可由技师或医师根据经验在成像系统中选定，以便获得所关注的病人身体部位的清晰图像。在本发明的另一方面中，成像系统还能够向注入器传送注入规程信息，以便在成像程序中对造影剂的注入速率进行实时调节。
现在参照图5，医用程序中用于病人22的成像系统，例如CT扫描仪20，可利用公共接口26与注入器30通信。CT扫描仪24的控制器通过接口26与注入器28的控制器通信，以增加或降低造影剂的注入速率，进而获得清晰的图像。在一些实施例中，这种通信可通过CAN接口完成。在其它实施例中，可使用其它接口，例如RS-232或RS-422。本领域技术人员应当清楚，除了这三种通信协议外，允许注入器和成像系统进行通信的任何协议也都将是满足需要的。
现在参照图6，在块120中，利用CT扫描仪和注入器的医用程序开始。尽管也可以使用其它成像系统，但是在该具体实施例中使用的成像系统是CT扫描仪。在其它实施例中，成像系统可包括磁共振成像系统、血管造影成像系统或超声成像系统。在成像过程中，在块122中，CT扫描仪可确定造影剂的最佳流速。该流速在块124中通过公共接口被传送至(communicateto)注入器控制器。在流速信息已经传送至注入器控制器之后，注射器、造影剂和管的类型可在块126中确定。在块128中一旦已经识别出这些部件，就可取回注入器系统的弹性数据。与上述类似，随后在块130中由部件弹性数据以及由从成像系统传送来的流速数据确定一组校正因数。
同样地，分析校正因数以确定这些校正因数是否处于注入器的设计极限之内。如果校正因数会引起注入器在设计极限之外操作，则在块134中，将这些校正因数调节成处于设计极限之内。然后在块136中将校正因数应用于注入器驱动活塞速度，并相应地修正注入器的输出流速。如果从CT扫描仪获得新的或额外的流速(判断块138中的“是”分支)，则可以基于该新的流速确定一组新的校正因数，然后继续该程序。如果没有从扫描仪获得新的流速信息(判断块138中的“否”分支)，则医用程序借助CT扫描仪和注入器完成。
虽然在不脱离本发明范围的情况下可以对上述方面和示例性实施例进行各种改变，但以上描述中包含的所有内容都旨在被解释为是说明性的，而非限制性的意义。

Claims (66)

1.一种用于造影剂注入系统的操作方法，该方法包括：
开启包括造影剂的期望流速的注入规程；和
至少部分地基于注入系统的固有系统弹性，调节造影剂的实际流速以跟随造影剂的期望流速。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，调节包括考虑注射器柱塞的弹性。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，调节包括考虑注射器套管的弹性。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，调节包括考虑造影剂容器的弹性。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，调节包括考虑伸长管的弹性。
6.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：在调节之前预测注入系统的固有系统弹性。
7.根据权利要求6所述的方法，进一步包括：在开启之前执行测试注入。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，预测至少部分地基于来自测试注入的数据。
9.根据权利要求6-8中任一项所述的方法，其中，预测发生在开启之前。
10.根据权利要求6-9中任一项所述的方法，其中，至少部分地基于与系统中使用的容器、注射器、管或其组合有关的弹性数据来预测固有系统弹性。
11.根据权利要求6-10中任一项所述的方法，其中，至少部分地基于与造影剂有关的粘度数据来预测固有系统弹性。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，进一步包括：利用算法计算固有系统弹性。
13.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
感测与注入系统相关联的弹性部件；和
取回该部件的预定弹性因数。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述部件包括造影剂容器、注射器、管或其组合。
15.根据权利要求13或14所述的方法，其中，感测包括从RF-ID数据标签读取数据，该RF-ID数据标签包含有关所述部件的信息。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述信息包括压力图谱和弹性数据中的至少一个。
17.根据前述权利要求中任一项所述的方法，进一步包括：至少部分地基于固有系统弹性确定注入规程的流速校正因数，其中所述调节至少部分地基于该流速校正因数。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，流速校正因数取决于造影剂的粘度。
19.根据权利要求17或18所述的方法，其中，流速校正因数取决于导管的尺寸。
20.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，调节包括：与对应于期望流速的电机速度相比，更多地增加注入系统的实际电机速度。
21.根据权利要求1-19中任一项所述的方法，其中，调节包括：与对应于期望流速的电机速度相比，更多地降低注入系统的实际电机速度。
22.根据权利要求1-19中任一项所述的方法，其中，调节包括使注入系统的电机的运动方向反转。
23.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，期望流速包括多个流速。
24.根据权利要求23所述的方法，其中，所述多个流速经由公共接口在注入系统与医用成像系统之间传送。
25.根据权利要求24所述的方法，其中，公共接口是CAN接口。
26.根据权利要求24所述的方法，其中，公共接口是RS-232接口。
27.根据权利要求24所述的方法，其中，公共接口是RS-422接口。
28.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，注入规程的至少一部分在对病人的医用成像过程中实现。
29.根据权利要求28所述的方法，其中，医用成像包括对病人的CT扫描。
30.根据权利要求28所述的方法，其中，医用成像包括对病人的磁共振成像。
31.根据权利要求28所述的方法，其中，医用成像包括对病人的血管造影成像。
32.根据权利要求28所述的方法，其中，医用成像包括对病人的超声成像。
33.根据权利要求28所述的方法，其中，医用成像包括对病人的光学成像。
34.一种用于医用成像系统的操作方法，所述医用成像系统包括医用流体注入组件和医用成像装置，所述方法包括：
开启对应于期望水平的病人增强的造影剂注入规程；和
至少部分地基于注入组件的固有弹性，调节造影剂注入规程的实际流速以获得期望水平的病人增强。
35.根据权利要求34所述的方法，其中，调节包括考虑注射器柱塞的弹性。
36.根据权利要求34或35所述的方法，其中，调节包括考虑注射器套管的弹性。
37.根据权利要求34所述的方法，其中，调节包括考虑造影剂容器的弹性。
38.根据权利要求34-37中任一项所述的方法，其中，调节包括考虑伸长管的弹性。
39.根据权利要求34所述的方法，进一步包括：在调节之前预测注入组件的固有弹性。
40.根据权利要求39所述的方法，进一步包括：在开启之前执行测试注入。
41.根据权利要求40所述的方法，其中，预测至少部分地基于来自测试注入的病人增强数据。
42.根据权利要求39-41中任一项所述的方法，其中，预测发生在开启之前。
43.根据权利要求39-42中任一项所述的方法，其中，至少部分地基于与注入组件中使用的容器、注射器、管或其组合有关的弹性数据，预测固有弹性。
44.根据权利要求39-43中任一项所述的方法，其中，至少部分地基于与造影剂有关的粘度数据来预测固有弹性。
45.根据权利要求39-44中任一项所述的方法，进一步包括：利用算法计算固有弹性。
46.根据权利要求39所述的方法，进一步包括：
感测与注入组件相关联的弹性部件；和
取回所述部件的预定弹性因数。
47.根据权利要求46所述的方法，其中，所述部件包括造影剂容器、注射器、管或其组合。
48.根据权利要求39或40所述的方法，其中，感测包括从RF-ID数据标签读取数据，该RF-ID数据标签包含有关所述部件的信息。
49.根据权利要求48所述的方法，其中，所述信息包括压力图谱和弹性数据中的至少一个。
50.根据前述权利要求中任一项所述的方法，进一步包括：至少部分地基于固有弹性确定注入规程的流速校正因数，其中所述调节至少部分地基于该流速校正因数。
51.根据权利要求50所述的方法，其中，流速校正因数取决于造影剂的粘度。
52.根据权利要求50-51所述的方法，其中，流速校正因数取决于导管的尺寸。
53.根据权利要求39-52中任一项所述的方法，其中，调节包括：与对应于与期望水平的病人增强相关联的期望流速的电机速度相比，更多地增加注入组件的实际电机速度。
54.根据权利要求39-52中任一项所述的方法，其中，调节包括：与对应于与期望水平的病人增强相关联的期望流速的电机速度相比，更多地降低注入系统的实际电机速度。
55.根据权利要求39-52中任一项所述的方法，其中，调节包括使注入组件的电机的运动方向反转。
56.根据权利要求39-55中任一项所述的方法，其中，期望流速包括多个流速。
57.根据权利要求56所述的方法，其中，所述多个流速经由公共接口在注入组件与医用成像系统之间传送。
58.根据权利要求57所述的方法，其中，公共接口是CAN接口。
59.根据权利要求57所述的方法，其中，公共接口是RS-232接口。
60.根据权利要求57所述的方法，其中，公共接口是RS-422接口。
61.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，注入规程的至少一部分在对病人的医用成像过程中实现。
62.根据权利要求61所述的方法，其中，医用成像包括对病人的CT扫描。
63.根据权利要求61所述的方法，其中，医用成像包括对病人的磁共振成像。
64.根据权利要求61所述的方法，其中，医用成像包括对病人的血管造影成像。
65.根据权利要求61所述的方法，其中，医用成像包括对病人的超声成像。
66.根据权利要求61所述的方法，其中，医用成像包括对病人的光学成像。
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