CN101583388A - 用于核素压力测试的放射性药剂注射的自动心率触发 - Google Patents

Abstract

一种放射性药剂注射系统，包括具有辐射屏蔽部的动力注射器、生物计量传感器和控制器，该控制器与动力注射器和生物计量传感器二者通讯地互连。该控制器被构造用于响应来自生物计量传感器的信号而控制动力注射器，该信号指示生物计量参数在目标范围内。

Description

用于核素压力测试的放射性药剂注射的自动心率触发

技术领域

本发明大体涉及医用流体注射器，更具体地涉及响应生物计量信号(biometric signal)和/或远程控制的医用流体注射器。

背景技术

本部分的意图是向读者介绍与将在以下描述和/或要求保护的本发明各方面相关的领域的各方面内容。这部分讨论有助于为读者提供背景信息，这些信息有助于更好地理解本发明的各方面。因此，需理解应该据此阅读这些陈述，而并非认为是对现有技术的认可。

心脏压力测试(cardiac stress testing)通常用于获知心脏功能。在被称为核素压力测试(nuclear stress test)的一种形式的心脏压力测试中，放射性药剂(radiophamceutical)被注射到表现出高心率的患者体内。患者的循环系统将放射性药剂运送至患者的心脏，放射性药剂在心肌不同区域内的最终分布被成像。该图像用于检测流到心脏细胞的血流的异常。

通常，在心脏诊疗期间的放射性药剂的注射是手动调整的。一般，当医护者注射放射性药剂时，患者在脚踏车上做运动以到达峰值心率。该诊疗通常涉及两个人：一个人监视装置以测量心率，另一个人执行注射。一旦第一个人指示患者已经到达了目标心率，则第二个人就注射放射性药剂。但是，手动调整的注射是很昂贵的。实际上，与两个人执行诊疗所带来的人力成本显著地影响诊疗的总成本。

发明内容

以下阐述了本发明的一些示例方面。应理解，这些方面仅用于向读者提供本发明所采取的一些形式的简要总结，而这些方面并不意图限制本发明的范围。实际上，本发明可涵盖没有在以下明确指出的各方面。

在一些方面，本发明大体涉及可以被单人操作的注射系统。在一些实施例中，注射系统包括控制器，用于远程地控制动力注射器，并由此潜在地让一个人能既监视心电描记器(或其它传感器(一个或多个))又能控制注射。此外，一些实施例可包括控制器，其被构造为用于基于来自心电描记器(或其它传感器(一个或多个))的信号而自动地触发注射，由此潜在地使一个技术人员能够执行测试。

本发明的第一方面涉及放射性药剂注射系统，其具有生物计量传感器、控制器和包括辐射屏蔽部的动力注射器。控制器与动力注射器和生物计量传感器二者通讯地互连(即，以能使信息发送至其或从其发出的方式直接、间接或无线地连接)。此外，控制器被构造用于响应来自生物计量传感器的信号而控制动力注射器，该信号指示生物计量参数在目标范围内。

本发明的第二方面涉及放射性药剂注射系统，其具有动力注射器和通讯地互连至动力注射器的远程控制器。动力注射器包括针筒收纳器和放置在针筒收纳器周围的辐射屏蔽部。另外，远程控制器被构造为用于以远距控制动力注射器。

本发明的第三方面涉及使用医用流体注射系统的方法。在该方法中，患者的生物计量参数被测量并与目标值比较。远程和/或自动地向系统的动力注射器发送信号，以便基于比较的结果注射医用流体。

以上相对于本发明的各示例方面所述的特征存在各种改进。其它特征也可以并入到这些各方面。这些改进和其它特征可以单独或结合地存在。例如，以下相对于一个或多个示例性实施例讨论的各特征可单独或任意结合地并入到本发明的上述任意方面。再次，上述的简要总结仅意图使读者了解本发明的一些方面和内容，而不限制权利要求的主题。

附图说明

在参考附图阅读以下详细说明后，本发明的各特征、方面和优点将更加容易理解，在这些附图中，相同的标号表示相同的部件，其中：

图1是成像系统的示意图；

图2是医用流体注射系统的透视图；

图2A是图2的医用流体注射系统的控制器的透视图；

图3是动力注射器的平面图；

图4是核素压力测试的流程图；和

图5是心脏压力测试的流程图。

具体实施方式

以下将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说明，实际实施方案的所有特征可不在本说明书中描述。应该理解，如在任何工程或设计项目中那样，任何这种实际实施方案的发展、大量的具体实施方案都应实现开发者的具体目标，例如遵守系统相关和与商业有关的限制，这从一种实施方案到另一种实施方案都会有所变化。此外，应该理解，这样的发展工作可能是复杂且耗时的，但对于受益于本公开内容的本领域普通技术人员来说，这些都是设计、制造和生产中的常规任务。

当介绍本发明各实施例的元件时，冠词“一”、“该”和“所述”意图表示存在一个或多个元件。术语“包括”、“包含”和“具有”意图是包含性的，并且表示还可存在除了所列元件之外的其它元件。此外，“顶部”、“底部”、“以上”、“以下”及它们的变化形式均为了方便而使用，而部件的特定取向不是必须的。如在此使用的，术语“联接”是指直接或间接地连接或接触的状态。另外，短语“流体流通”或“流体地联接”是指流体和/或流体压力从一个物体传递至另一个物体。

图1示出了示例性诊断系统10，其可以解决与传统心脏压力测试有关的上述问题的一个或多个。所示诊断系统10包括注射系统12、患者14和成像装置16。如以下所述，注射系统12可包括被构造用于响应生物计量信号(例如，代表患者生理条件的一些方面)而自动启动注射的部件。另外，一些实施例可辅助注射系统12的一些部分的远程控制，由此潜在地使一个技术人员能够既监视心率(和/或其它生物计量参数)又启动注射。如以下所述，诊断系统10的各种实施例趋向于通过相对于传统诊疗而减小所参与的技术人员的数量而减小心脏压力测试的成本。

示例性注射系统12包括动力注射器18、生物计量传感器20和控制器22。动力注射器18可包括一个或多个医用流体24(例如，气体、液体、胶体、悬浮剂、宾汉塑性体(Bingham plastic)等)和驱动器26。医用流体24可包括放射性药剂、造影剂、示踪剂(tagging agent)和/或盐水。例如，医用流体24可包括锝-99溶液的容器和盐水的容器。为了减弱来自放射性药剂的辐射，动力注射器18可包括放射屏蔽部，如以下所述。驱动器26可包括电机、气动装置、液压装置、热机械(thermal-mechanical)装置、压电装置或被构造用于传送医用流体24的其它装置。示例性动力注射器18的特征参考图3进行描述。

生物计量传感器20可包括各种类型的生物计量传感器的一种或多种。例如，生物计量传感器20可包括脉冲血氧计(血氧监视器)、体温计、心率传感器、心电图装置和/或血压计(血压读取装置)。

所示控制器22包括存储器28和逻辑门电路30。存储器28可包括易失存储器和/或非易失存储器，逻辑门电路30可包括被构造为用于在一个或多个逻辑输入部上进行逻辑操作并产生逻辑输出的各种装置中的任何一种。例如，逻辑门电路30可包括或包含于微处理器、数字信号处理器和/或特定用途集成电路。在一些实施例中，利用被构造为用于执行逻辑操作的电磁继电器、射流、光学或机械装置来构造逻辑门电路。

参考诊断系统10的其它特征，患者14可位于一件运动器械上，并且该患者具有升高的心率。例如，患者14可在轨道、脚踏车(诸如参考图2在以下描述的那种)、运动自行车、椭圆机(elliptical machine)、登梯运动机或被构造为能升高患者心率的其它装置上运动。在一些实施例中，一种或多种化学物品被给予患者以改变特定的生物计量参数(例如，增加患者的心率)。成像装置16可包括投影射线照相系统(projection radiography system)、荧光透视系统(fluoroscopy system)、断面X射线照射系统、磁共振成像系统和/或超声系统。

组装后，动力注射器18可经由流体导管32而与患者14流体连通。流体导管32可包括定位于患者14体内的管路和/或皮下针头。动力注射器18可通过控制信号路径34通讯地互连至控制器22，控制器22可通过生物计量信号路径36而与生物计量传感器20通讯地互连。控制信号路径34和/或生物计量信号路径36可包括被构造为用于传送信息的各种部件——诸如电线、导电迹线(trace)——和/或被构造为用于与装置无线互连的无线接口。

注射系统12的各个部件可彼此整合(例如，共享一共用壳体或具有被构造为彼此连接的壳体)。例如，控制器22可与动力注射器18和/或生物计量传感器20整合。

在操作中，控制器22基于来自生物计量传感器20的反馈而向动力注射器18发送信号以起动和/或停止注射。例如，生物计量传感器20可包括测量心率的心电图装置，控制器22可被构造为当生物计量传感器20指示患者心率处于存储在存储器28中的目标范围内时启动注射。存储在存储器28中的范围可以是为患者14计算出的峰值心率或峰值心率以上的心率。在一些实施例中，控制器22可以被构造为基于患者参数来计算该目标范围，该参数例如是年龄、质量、身高和/或性别。该范围可通常对应于大于目标值的值、大于或等于目标值的值、最大和最小值内的值(包含或排除最小和/或最大值)、小于目标值的值、小于或等于目标值的值或大致等于目标值的值。

动力注射器18可在一远程位置(例如，以大于2或3英尺的距离)由控制器22控制。为了指示何时进行远程控制，控制器22和/或生物计量传感器22可包括音频和/或视觉指示器，以在患者心率处于目标范围内时发送信号。响应这样的指示，技术人员可以远程地向动力指示器18发送信号，以开始注射医用流体。为此，技术人员按动在控制器22上的按钮或拨动控制器22上的开关，指示需要起动或停止注射，控制器22可在控制信号路径34上发送相应的信号，该路径如上所述可以是有线或无线的。

在一些实施例中，动力注射器18可由控制器22基于来自生物计量传感器20的信号而被自动地控制。例如，逻辑门电路30可将来自生物计量传感器22的信号与存储在存储器28中的目标值或目标范围进行比较，诸如与目标心率范围比较。逻辑门电路30可确定患者心率或其它生物计量参数是否在目标范围内或是否大致等于目标值。在达到目标条件的情况下，逻辑门电路30可输出信号以启动注射，例如通过经由控制信号路径34发送信号以启动注射。类似地，控制器22可基于来自生物计量传感器20的信号或一些其它参数(诸如持续时间)而将信号发送到动力注射器18以停止注射。在一些实施例中，技术人员可不考虑本发明的自动控制方面而手动地调整(例如，起动、停止、暂停或改变)注射，例如通过按压按钮或使用控制器22和/或动力注射器18上的一些其它用户接口。

响应于来自控制器22以起动注射的信号，动力注射器18上的驱动器26可开始将医用流体24泵送或传送到患者14体内。例如，驱动器26可提高含有医用流体24的容器的压力(例如，驱动器26可通过针筒的筒体而驱动柱塞)，并因此，医用流体24可通过流体导管32而流入到患者14体内。在一些实施例中，驱动器26随后可传送医用流体24，例如，放射性药剂，接着是盐水。响应于来自控制器22以停止注射的信号、用户对该效果的输入或注射完成的确定，驱动器26可停止将医用流体24泵送或传送到患者14体内。

在注射期间，音频乐音、视觉指示或其二者可警告技术人员注射已经开始或正在进行中。一旦注射已经完成，不同的音频乐音、视觉指示或其组合可以警告技术人员注射完成。

有利地，在一些实施例中，一个技术人员可以例如远程和/或自动地既监视生物计量传感器20又启动注射。此外，与比传统成像系统相比，技术人员的位置距放射性药剂更远，来自放射性药剂的辐射可以通过距离减弱。

图2是示出了注射系统10的其它细节的透视图。生物计量传感器20包括引线38(例如，12条引线)、中间信号处理器40、中间信号路径42、无线接口43和传感器信号处理器44。引线38放置在患者14身体上的多个点处，以测量它们之间的电势。引线38联接至中间信号处理器40，其可被构造为放大和/或传送经由引线38检测的信号。中间信号路径42可将中间信号处理器40连接至传感器信号处理器44，该传感器信号处理器可被构造为基于经由中间信号路径42接收的信号来计算各种生物计量参数。例如，传感器信号处理器44可被构造为计算患者心率。传感器信号处理器44可包括显示器46和用户输入部48，用于与技术人员相互作用。在一些实施例中，显示器46可显示代表患者心搏(heart beat)的图线(trace)。

参考图2A，所示控制器22包括显示器50、用户输入部52和无线接口54。控制器22的特征是手持装置(例如，尺寸适于放置在一般人手中的装置)。显示器50可被构造为显示患者的数据，诸如基于来自生物计量传感器20的信号的生物计量数据、患者的年龄、患者的体重、患者的身高、患者的医疗历史和/或指令(例如，储存在网络上的指令)。显示器50还可被构造为于显示与注射相关的数据，诸如与医用流体24中的放射性药剂的药效相关的数据，基于当前心率来估计直到注射之前的时间、注射持续时间、直到注射完成之前的时间、注射速度、注射体积量、触发注射的目标参数、用于该参数的目标范围或值、和/或注射顺序。用户输入部52可被构造为使技术人员能够手动地启动注射、停止注射、调整注射和/或输入目标参数、范围或值。

控制器22可经由生物计量信号路径34与传感器信号处理器44通讯，该路径由缆线或无线链接实现(例如，在无线接口43、45之间)。在一些实施例中，控制器22可不与生物计量传感器20通讯，技术人员可响应来自生物计量传感器20的信号(例如，响应显示在显示器46上的信息)而手动地操作控制器22。

无线接口43、45可被构造为用于根据各种协议而与其它无线接口通讯，这些协议诸如WiFi、WAP、蓝牙和/或Wibree(超低功耗蓝牙无线技术)。无线接口43、45还可被构造为经由红外或光学链接来传送和/或接收数据。在一些实施例中，控制器22可通过缆线连接至动力注射器18。在这样的实施例中，缆线可长于3英尺、4英尺、5英尺、6英尺、7英尺、8英尺、9英尺或10英尺以辅助动力注射器18的远程控制。

所示诊断系统10包括脚踏车56，其具有脚踏车控制器58、脚踏车显示器60和无线接口62。脚踏车56的速度、阻力和/倾斜角度64可被调整为调制为适当地以物理方式对患者14施加压力。在一些实施例中，脚踏车控制器58可基于患者数据控制这些参数的一个或多个，所述数据诸如是年龄、重量、身高和/或性别。替换或附加地，脚踏车控制器58可被构造为基于来自控制器22、生物计量传感器20的信号和/或来自患者14的输入而对这些参数的一个或多个进行运动的控制。脚踏车显示器60可被构造为显示患者14的生物计量数据(诸如心率)、测试的剩余时间、速度、倾斜角度64和/或对于患者14的阻力级别。为此，脚踏车控制器58可经由利用一种或多种上述协议的无线接口62来与控制器22、生物计量传感器20和/或动力注射器18通讯。在一些实施例中，脚踏车控制器58可经由缆线或导电迹线而链接至控制器22、生物计量传感器20和/或动力注射器18。

注射系统12的各个部件可与脚踏车56(或一些其它类型的运动器械，如上所述)整合。例如，生物计量传感器20的全部或部分可以与脚踏车56整合，例如，脚踏车56可包括引线布置在把手65上的电流计(galvanometer)。在其它例子中，动力注射器18可移除地联接至踏车56。例如，动力注射器18可经由流体导管与患者14流体连通，该导管足够长以便使患者14能够做运动且动力注射器18保持联接至脚踏车56。此外，控制器22可与脚踏车56上的脚踏车控制器56整合。

图3是动力注射器18的平面图。除了医用流体24和驱动器26，动力注射器18还包括针筒收纳器66、显示器68、70、按钮72、74、76、78、80、82、无线接口84和带86。所示动力注射器18的特征是患者携带的动力注射器、可穿戴动力注射器和/或不用手持的动力注射器。

针筒收纳器66包括屏蔽部88以及具有筒体92、柱塞94和推杆96的针筒90。屏蔽部88被构造为减弱来自针筒90中的放射性药剂的辐射，并包括辐射屏蔽材料，诸如浸钨塑料(tungsten impregnated plastic)、钨、铅、涂敷塑料的铅、含铅的玻璃或这些材料的组合。屏蔽部88可大致包络针筒90以便减弱来自医用流体24的辐射。所示针筒90主要布置在屏蔽部88之内并装载有医用流体24。一些实施例可包括被构造为保持多个针筒90的针筒收纳器66，所述针筒诸如装放射性药剂的针筒和装盐水的针筒。替换地，一些实施例可包括两级针筒，其被构造为接续地传送两种不同医用流体24。驱动器26经由推杆96联接至针筒90。在注射期间，驱动器26推动推杆96和柱塞94通过针筒90的筒体92。因此，医用流体24可通过流体导管32泵送并进入患者14体内。在一些实施例中，驱动器26可直接与柱塞94相互作用。

显示器68、70和按钮72、74、76、78、80、82可与动力注射器18的用户相互作用。例如，显示器70可显示目标心率，显示器68可显示要被注射的体积量或剂量。按钮72、74、76、78、80、82可被用于操作要被显示器68、70显示的值和各个注射参数，诸如注射率、注射体积、注射持续时间、注射流量剖面(injection flow rate profile)和/或注射顺序。另外，显示器68、70和按钮72、74、76、78、80、82可用于查看和输入与放射性药剂的药效有关的数据，诸如医用流体24的体积量，医用流体24耗尽时的时刻、医用流体24装载到动力注射器18中的时刻和/或医用流体24的半衰期。

带86可被构造为将动力注射器18附连至患者14的腕部。为此，带86可包括Velcro、按扣、纽扣、弹性材料和/或粘结件，以将带86固定到患者14。在一些实施例中，动力注射器18可联接至患者14的其它部位，诸如上臂、胸、大腿、小腿、头部、颈部或患者14的其它部位。替换地，动力注射器18可移除地或永久地附连至脚踏车56、生物计量传感器20或靠近脚踏车56放置的支架。在另一实施例中，动力注射器18可包括衣服安装件，诸如卡扣件，其被构造用于安装在患者的衣物(例如，腰带、衬衫、裤子、长袍等)上。

图4是示例性核素压力测试100的流程图。所示核素压力测试100以对患者确定目标心率开始，如方块102所示，然后将放射性药剂和盐水装载到动力注射器中，如方块104所示。装载放射性药剂可包括将所需的同位素从放射性药剂产生器中取出。在一些实施例中，放射性药剂产生器可放置在与成像系统10的其它部件分开的房间中，以减少在辐射下的暴露。替换地，放射性同位素可在回旋加速器中产生。接下来，动力注射器可流体地联接至患者，如方块106所示，可以提高患者的心率，如方块108所示。在提高患者心率时，患者的心率被测量，如方块110所示，并与目标心率比较，如方块112所示。如果患者心率不高于或等于目标心率，则可重复方块108、110、112所示的动作。即，患者可继续做运动直到达到目标心率。另一方面，如果患者的心率大于或等于目标心率，音频或视觉信号可指示技术人员已经到达目标心率，如方块114所示。接下来，技术人员远程地控制动力注射器以启动注射和/或信号可以被自动地发送到动力注射器以启动注射，如方块115所示。响应于要启动注射的信号，动力注射器可以注射放射性药剂，如方块116所示，然后注射盐水，如方块118所示。为了诊断患者，患者可用正电子发射断面X射线照相系统成像，如方块120所示。

图5是示例性心脏压力测试122的流程图。心脏压力测试122包括多个与核素压力测试100相同的步骤，例如，如方块102、104、106、108、110、112、114和115所示的步骤。另外，心脏压力测试122包括多个与核素压力测试100的相应步骤不同的步骤，例如，造影剂装载到动力注射器，如方块124所示，并注射到患者，如方块126所示。另外，用磁共振成像系统对患者成像，如方块128所示。在一些实施例中，心脏压力测试122可连同核素压力测试100一起执行。

Claims (25)

1、一种放射性药剂注射系统，包括：

具有辐射屏蔽部的动力注射器；

生物计量传感器；和

控制器，该控制器与动力注射器和生物计量传感器二者通讯地互连，其中，该控制器被构造为用于响应来自生物计量传感器的信号而控制动力注射器，该信号指示生物计量参数处于目标范围内。

2、如权利要求1所述的系统，其中，动力注射器包括可穿戴的动力注射器。

3、如权利要求1或2所述的系统，其中，动力注射器包括带，该带被构造为将动力注射器固定至患者。

4、如权利要求1-3中的任一项所述的系统，其中，生物计量传感器包括心率传感器，且该目标范围是大于或等于预定心率的心率。

5、如权利要求1-4中的任一项所述的系统，其中，生物计量传感器包括心电描记器。

6、如权利要求1-5中的任一项所述的系统，其中，控制器被构造为响应于来自生物计量传感器的信号而向动力注射器发送信号以启动注射，来自生物计量传感器的信号指示患者心率大于或等于目标心率。

7、如权利要求1-6中的任一项所述的系统，其中，控制器通过无线接口与动力注射器通讯地互连。

8、如权利要求1-6中的任一项所述的系统，其中，控制器通过比3英尺长的缆线与动力注射器通讯地互连。

9、如权利要求1-6中的任一项所述的系统，其中，控制器与动力注射器整合。

10、一种放射性药剂注射系统，包括：

动力注射器，具有针筒收纳器和至少部分地放置在针筒收纳器周围的辐射屏蔽部；和

远程控制器，与动力注射器通讯地互连，其中，该远程控制器被构造用于远距控制动力注射器。

11、如权利要求10所述的系统，其中，远程控制器和动力注射器二者每个都包括无线接口，该无线接口被构造为使动力注射器和远程控制器无线地互连。

12、如权利要求11所述的系统，其中，每个无线接口包括蓝牙无线接口。

13、如权利要求10-12中的任一项所述的系统，其中，远程控制器通过比3英尺长的缆线与动力注射器通讯地互连。

14、如权利要求10-13中的任一项所述的系统，其中，远程控制器包括用户输入装置，该远程控制器被构造为响应于来自用户输入装置的信号向动力注射器发送信号以启动注射。

15、如权利要求10-14中的任一项所述的系统，包括生物计量传感器。

16、如权利要求15所述的系统，其中，生物计量传感器通讯地互连至远程控制器，并且其中，远程控制器被构造为响应于来自生物计量传感器的信号向动力注射器发送信号以启动注射。

17、如权利要求10-16中的任一项所述的系统，其中，动力注射器包括可穿戴的动力注射器。

18、一种使用医用流体注射系统的方法，该方法包括：

测量患者的生物计量参数；

将该生物计量参数与目标值比较；和

基于比较的结果，远程地向动力注射器发送信号以注射医用流体，自动地向动力注射器发送信号以注射医用流体，或远程地且自动地向动力注射器发送信号以注射医用流体。

19、如权利要求18所述的方法，包括远程地向注射器发送信号以注射医用流体。

20、如权利要求18或19所述的方法，包括自动地向注射器发送信号以注射医用流体。

21、如权利要求18-20中的任一项所述的方法，包括用辐射屏蔽部减弱来自注射器中的放射性药剂的辐射，该辐射屏蔽部至少部分地放置在放射性药剂周围。

22、如权利要求18-21中的任一项所述的方法，其中，生物计量参数包括心率。

23、如权利要求18-22中的任一项所述的方法，其中，测量生物计量参数包括用心电描记器测量生物计量参数。

24、如权利要求18-23中的任一项所述的方法，包括可移除地将注射器附连至患者身体。

25、如权利要求19-23中的任一项所述的方法，包括利用成像系统对患者成像。

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