CN103249447B - 用于提供和控制用于ct结肠造影的膨胀介质的供应的系统、装置和方法 - Google Patents

用于提供和控制用于ct结肠造影的膨胀介质的供应的系统、装置和方法 Download PDF

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Abstract

本发明的实施方案涉及用于用分配设备将膨胀介质递送至患者器官以在膨胀的同时获取该器官的图像的系统、设备和方法。在一个实施方案中，一种吹入系统包括用于检测患者器官内的膨胀介质的压力水平的控制器，其中所述控制器配置成当所述压力水平在预定压力范围内达预定时间段时向操作者发信号以获取该器官的图像。此外，所述吹入系统包括与所述控制器通信并且在膨胀介质源和患者器官之间流体连通的阀组件和给药装置，其中所述阀组件配置成调节递送至所述患者器官的膨胀介质的流率，并且所述给药装置配置成将膨胀介质从所述阀组件引向所述患者器官。

Description

用于提供和控制用于CT结肠造影的膨胀介质的供应的系统、装置和方法
发明领域
本发明总体上涉及通常用于医疗程序中的吹气设备以选择性地膨胀(distend)受试者解剖结构中限定的一个或多个空腔。更具体地，本发明涉及用于提供和控制在医疗程序期间向吹入设备(insufflating device)供应吹入气体的系统和方法。
背景技术
结直肠癌，大肠和直肠的癌症，在每年引起的癌症死亡数量上仅次于肺癌。大约所有人的5％在其一生中将形成结直肠癌。如同许多其他癌症一样，结肠癌或其先兆的早期检测极大地增大存活机会。
当肠粘膜中的细胞发生突变并开始快速分裂时，癌前期息肉开始在结肠中形成。如果保持不处理，则8至12％的息肉将变为癌性肿瘤。息肉有时出血，并且可能存在一些导致癌前期生长的早期检测的显著直肠出血。然而，大多数情况下，这种出血对于肉眼是不可见的并且仅仅是显微镜可检测到的。
胃肠成像可以用来准确地鉴别癌前期息肉并由此可以用来防止结直肠癌的形成。胃肠成像，包括但不限于计算机体层摄影(CT)成像和磁共振成像(MRI)的诊断性能，可以通过在诊断操作之前和期间膨胀所需身体部位而得到促进。理想地，在整个操作过程中维持膨胀以获得最准确的图像。目前，已知的是，通过将吹入器直接连接于插入到个体直肠中的直肠导管或插入尖端的近端而在检查之前和期间膨胀该个体的结肠或其他身体部位。利用这种设备，例如可以将空气或二氧化碳(CO2)引入到结肠中。相当大量的空气或其他气态介质突然引入至患者器官可能使患者经历不适或甚至疼痛。
目前，使用电机吹入器以舒适地利用二氧化碳控制结肠的膨胀以对结肠进行放射照相成像的实践，通常称为CT结肠造影(虚拟结肠镜检查)，大多数与计算机体层摄影(CT)或磁共振成像(MRI)设备一起使用。当使用CT扫描仪时，在这样的诊断操作期间结肠用气态介质膨胀从而打开结肠腔，在暴露于X射线时，提供对限定其内表面的高至低对比度边界。然后放射学家可以观察所得的2-D或3-D后扫描的表面图像从而在结肠表面上识别可能潜在地表示结肠中的疾病状态的解剖学异常情况，如癌前期生长。目前，电机吹入器的操作者通过比较来自吹入设备的压力和体积数据而确定要扫描的患者器官是否已经用膨胀介质(distending media)适当吹入。另外，电机吹入器的操作者可以使用计算机体层摄影或磁共振成像设备开始探测扫描，以进一步评估患者的器官是否已经被适当吹入。此外，电机吹入器的操作者可以留在与患者和吹入器所处的CT机房的邻近观察室中。因此，该操作者可能不能调节或控制吹入器，除非他与患者和吹入器都位于CT机房中。
因此，对于被配置成简化作为医疗成像程序的一部分的用于膨胀器官以获取图像的的技术的吹入系统存在需要。此外，对于将吹入介质的递送提供更大控制以安全地递送并以对患者舒适的方式膨胀器官的吹入系统存在需要。
发明内容
本发明的实施方案尤其通过提供适于与膨胀介质源流体连通的吹入系统以将膨胀介质递送至患者器官，从而在用计算机体层摄影、磁共振成像或其他医疗成像设备膨胀的同时获取所述器官的图像而改进现有技术。根据一个实施方案，所述吹入系统包括给药装置(administration set)、控制器、用户界面以及阀组件(valve assembly)。所述给药装置可以被配置成将膨胀介质引向患者器官。所述控制器可以被配置成检测患者器官内的至少一个压力和/或体积水平或阈值。此外，所述用户界面可以被配置成与所述控制器通信并且基于检测至少一个预定压力和/或体积水平或阈值向操作者发送以下信号：已经实现所述器官的适当吹入或膨胀用于获取膨胀器官的图像。另外，所述阀组件可以被配置成与所述控制器通信并且在所述膨胀介质源和所述患者器官之间形成流体连通。根据另一个实施方案，所述阀组件可以包括电动气动阀，其被配置成响应于从所述控制器发出的信号而调节递送至所述患者器官的膨胀介质的流率。所述膨胀介质可以包括例如二氧化碳、镇痉气态介质、弛缓气态介质、环境大气、和/或其任意组合。
所述吹入系统还可以包括数据端口和/或无线电遥控，这二者与控制器通信。在一个实施方案中，所述数据端口可以被配置成向外部计算设备发送错误或其他报告。所述遥控可以被配置成允许用户在没有与用户界面交互下从远程位置(例如远离吹入系统)操作所述吹入设备。
所述吹入系统还可以包括安全组件(security assembly)，其被配置成确保给药装置和与控制器和阀组件关联的膨胀设备的可操作性，并且允许它们之间的流体连通。此外，所述安全组件可以被配置成仅在确定所述给药装置之前没有被使用后允许分配设备(dispensing device)的操作。另外，所述安全组件可以包括与所述分配设备和/或所述给药装置关联的专用或专有连接器，其有利于所述给药装置和所述分配设备之间的接合。例如，可以要求所述给药装置具有仅被配置成接合与所述分配设备关联的匹配连接器的特定连接器。
所述给药装置也可以包括与所述阀组件流体连通的过滤设备并且插入尖端可以被配置成防止病原体从所述插入尖端传到所述阀组件。所述过滤设备可以是生物或疏水滤膜过滤器。另外，所述给药装置也可以包括设置在插入尖端和过滤设备之间并与其流体连通的收集组件。所述收集组件可以被配置成收集来自患者器官的任何病原体、液体或其他不需要的废物以防止污染膨胀介质源。
根据本发明的一个实施方案，所述吹入系统也可以包括被配置成接收用户输入的用户界面，所述输入可以包括患者器官内的所需压力和/或体积水平，如流动暂停体积水平，所需流动延长体积水平、所需第一目标压力水平和/或所需最终目标压力水平。此外，所述用户界面可以被配置成显示递送至患者的膨胀介质的体积、膨胀介质源中剩余的膨胀介质体积、患者器官内的当前压力、膨胀介质流动状态、排出状态、膨胀介质源的压力状态、和/或准备扫描指示符(ready-to-scan indicator)。
在一个实施方案中，所述吹入系统可以被配置成当分配的膨胀介质的体积等于预定流动暂停体积水平时暂停膨胀介质的流动。所述吹入系统也可以被配置成在所述流动已被暂停后分配等于如由用户所选的预定流动延长体积的附加体积的膨胀介质。
在另一个实施方案中，所述吹入系统也可以包括与控制器通信并且在膨胀介质源和给药装置之间形成流体连通的安全阀组件。所述控制器被配置成如果给药装置或患者器官内的压力超过压力水平达预定时间段，则驱动所述安全阀组件。
在另一个实施方案中，所述吹入系统可以被配置成当分配的膨胀介质的压力等于第一目标压力水平时暂停和/或调节膨胀介质的流动。所述吹入系统也可以被配置成向操作者显示检查患者的指示符。另外，所述吹入系统也可以被配置成恢复膨胀介质的流动直至达到最终目标压力水平并且还可以被配置成调节膨胀介质的流动以在患者的管腔和/或器官内维持该最终目标压力。另外，根据另一个实施方案，所述吹入系统可以被配置成检测患者器官内的膨胀介质的压力水平并且可以被配置成基于所述压力水平在预定压力范围内达预定时间段提供以下指示：已经实现适当膨胀用于获取器官的图像。
还提供了用于利用分配设备将膨胀介质递送至患者器官以在膨胀的同时获取该器官的图像的相关方法。根据一个实施方案，提供了一种用于利用分配设备将膨胀介质递送至患者器官以在膨胀的同时获取该器官的图像的方法。所述方法可以包括将膨胀介质递送至所述患者器官以及检测所述患者器官内的膨胀介质的压力水平。此外，所述方法也可以包括至少基于所述压力水平在预定压力范围内达预定时间段提供以下指示：已经实现适当膨胀用于获取所述患者器官的图像。根据另一个实施方案，所述方法可以包括检测递送至该器官的膨胀介质的至少一个预定体积水平。在本发明的一个实施方案中，所述方法还可以包括基于所述压力水平在所述预定压力范围内达预定时间段和至少一个所检测到的体积水平提供以下指示：已经实现适当膨胀用于获取所述患者器官的图像。
根据本发明的另一个实施方案，提供了一种利用分配设备将膨胀介质递送至患者器官以在膨胀的同时获取该器官的图像的方法。所述方法可以包括将所述膨胀介质递送至所述患者器官。另外，所述方法可以包括响应于检测递送至该器官的膨胀介质的至少一个预定压力水平而暂停所述膨胀介质的递送。根据一个实施方案，所述方法还可以包括响应于选择而恢复所述膨胀介质的递送。所述方法还可以包括响应于检测第二预定压力水平而停止所述膨胀介质的递送。
另外，本发明的实施方案可以组合本文中讨论的一些或全部实施方案。例如，在一个实施方案中，所述吹入系统可以包括给药装置、控制器、用户界面、阀组件、数据端口和无线电遥控的任意组合。
附图说明
现在将参考附图，这些附图不必是按比例画出的。所述附图仅用于举例说明的目的，而不意图限制本发明的范围。
图1示出了根据本发明一个实施方案的用于膨胀器官的吹入系统；
图2示出了根据本发明一个实施方案的吹入系统的用户界面；
图3示出了根据本发明一个实施方案的被配置成允许用户选择性地输入所需目标压力的吹入系统的用户界面；
图4示出了根据本发明一个实施方案的被配置成允许用户选择性地输入所需目标体积的吹入系统的用户界面；
图5示出了根据本发明一个实施方案的膨胀介质的分层流率；
图6示出了根据本发明一个实施方案的向患者器官提供膨胀介质的方法；
图7示出了根据本发明一个实施方案的利用被配置成暂停膨胀介质的流动的吹入设备向患者器官提供膨胀介质的方法；
图8示出了根据本发明一个实施方案的利用被配置成从患者器官排出膨胀介质的吹入设备向所述患者器官提供膨胀介质的方法；
图9示出了根据本发明一个实施方案的利用被配置成调节膨胀介质的流动的吹入设备向患者器官提供膨胀介质的方法；
图10示出了根据本发明一个实施方案的被配置成允许用户选择性地输入所需目标体积的吹入系统的用户界面；
图11示出了根据本发明一个实施方案的吹入系统的用户界面；
图12示出了根据本发明另一个实施方案的吹入系统的用户界面；和
图13示出了根据本发明一个实施方案的吹入系统的用户界面。
具体实施方式
在适用的情况下，参考附图描述本发明。应理解本发明可以以许多不同的形式具体体现并且不应解释为局限于本文中提供的这些实施方案；相反，这些实施方案仅提供用于举例说明的目的。通篇中相似附图标记指示相似部件。
尽管以下在提供包括用于CT结肠造影(虚拟结肠镜检查)的二氧化碳的吹入介质的情形下描述用于递送膨胀介质的系统和方法的实施方案，但是应理解本发明的实施方案也可以用来向需要供应膨胀介质的各种各样的不同内窥镜检查和/或腹腔镜检查仪器提供各种类型的膨胀介质(包括各种气体混合物和含有弛缓药和/或非痉挛性药剂(non-spasmodic agent)的介质)的精确可控供应。此外，尽管以下讨论涉及通过膨胀结肠的CT结肠造影，但是应理解本发明的实施方案可以利用能够用膨胀介质膨胀以获得其图像的任何器官实现。另外，膨胀的器官可以利用各种成像技术如CT和MRI进行成像。
图1显示根据本发明的一个实施方案的吹入系统100。根据本发明的一个实施方案，吹入系统100通常包括吹入设备102或吹入器，其与膨胀介质源110(如吹入气体的瓶)和给药装置150流体连通以能够将膨胀介质递送至患者。根据一些实施方式，吹入设备102包括用于检测递送至患者的膨胀介质的压力水平的控制器101。吹入设备102也可以包括与控制器101通信用于以所需流率将膨胀介质递送至患者的阀组件103。本发明的一个有利方面包括当患者已被适当膨胀用于获取图像时向吹入系统100的操作者提供指示。如图1所示，本发明的吹入系统100可以可操作地接合被配置成操作该吹入系统的远程控制单元190。此外，吹入系统100还可以包括用户界面200，该用户界面与控制器101和阀组件103通信并且进一步被配置成与它们相连接。
如图1总体所示的，本发明的一些实施方案可以包括吹入系统100，其包括连接于给药装置150的吹入设备102，如电动气动吹入器。给药装置150可以包括安全组件157、过滤设备152、插入尖端151、收集组件153以及多个连接管腔155、156。吹入设备102和给药装置150的插入尖端151之间的连接可以经由设置在吹入系统100的出口111和该插入尖端151之间的多个管腔155、156实现。根据本发明的各种实施方案，给药装置150的管腔155、156可以包括在每次使用后可以被替换和/或抛弃的一次性医用级和/或生物相容性管道(tubing)。因此，本发明的吹入设备102将以其他的方式与在CT结肠造影程序过程期间可能引入到阀组件103或膨胀介质源110中的病原体隔离。
此外，本发明的吹入系统100的一些实施方式还可以包括在吹入系统100的阀组件103的输出和给药装置150的插入尖端151之间流体连通的过滤设备152。在其他实施方案中，所述过滤设备可以设置在膨胀介质源和阀组件的输出之间。此外，其他实施方案可以包括这样的吹入系统，其包括与吹入设备集成和/或与吹入设备的管道装置(tubing set)的一部分集成的过滤设备。在一些实施方案中，如图1所示，过滤设备152可以在吹入系统100的阀组件103的输出和收集组件153之间流体连通地可操作地接合以防止病原体从收集组件153传到本发明的吹入系统100的阀组件103。例如，万一废物或其他液体产物超过收集组件的容量，则过滤设备152可以防止病原体从该废物或其他液体产物的溢流而传到阀组件103。根据本发明的各种系统实施方案，过滤设备152可以包括但不限于：生物过滤器、疏水滤膜过滤器及其组合。
根据本发明的其他实施方案，吹入设备102和/或给药装置150还可以包括与其关联的安全组件157。安全组件157可以被配置成允许阀组件103的输出和给药装置150之间的流体连通并且可以进一步被配置成与控制器通信。具体地，安全组件157可以在膨胀介质从来源110向给药装置150开始流动之前与控制器101通信。在一个实施方案中，如果安全组件检测到给药装置在之前已被使用，则安全组件157可以向控制器发信号以禁止膨胀介质向给药装置150流动，由此进一步防止病原体进入阀组件103的可能性。在另一个实施方案中，如果安全组件157不存在向控制器发信号以开始流动，则控制器可以自动地禁止膨胀介质的流动。因此，根据一个实施方案，吹入设备102可以不发挥作用，除非该吹入设备102或给药装置150包括适当的安全组件157。在一些实施方案中，安全组件157可以包括与吹入设备102或给药装置150关联的射频识别(RFID)设备。在其他实施方案中，安全组件157可以包括含有唯一标识符的电路。例如，电芯片可以包括可以由分配设备读出以验证给药装置之前没有被使用的与给药装置关联的唯一标识符。此外，安全组件157可以包括芯片技术、USB设备或其他电连接电路，其被配置成接合分配设备并且与控制器通信以使该控制器仅在适当标识符被验证或其他方式识别时允许膨胀介质流动。另外，安全组件157可以包括仅能够协作地接合特定给药装置150的在出口111处的连接。例如，给药装置150的管道可以包括仅能够接合出口111上的匹配连接器的连接器，如经由快速拆卸连接。因此，可以采用安全组件157来基于确定吹入设备和给药装置150彼此是否兼容和/或确定给药装置之前是否已被使用，而确保吹入设备102，包括控制器101和阀组件103的可操作性。
如本领域技术人员将理解的，常规结肠造影吹入器可能需要额定流率以适当地吹入受试者的结肠。例如，所述流率可以包括以至少约1升/分钟的速率和以约35mm Hg的最大递送压力提供膨胀介质。这些示例性性能规格独立于吹入介质(例如CO2或室内空气)的类型以及递送的方法(例如如由本发明的各种实施方案提供的气泵或吹入系统)。根据一些吹入系统100实施方案，阀组件103可以包括电动气动阀组件或其他电机机构，用于响应于由控制器101(和/或其内可能提供的压力换能器)所检测到的压力水平和/或响应于分配至患者的膨胀介质的体积来控制可以经由吹入设备102从来源110(如压缩二氧化碳或其他气体或其他气体混合物的瓶)递送的膨胀介质的流率。根据本发明的各种实施方案，吹入流率可以为约1至5升/分钟。在一个实施方案中，吹入流率可以基于要递送的分配介质的体积在开始吹入之前初始设定。具体地，在一个实施方案中，在吹入设备102已分配约0至0.5升的膨胀介质时吹入流率可以为约1升/分钟，在吹入设备102已分配约0.6至1升的膨胀介质时可以为约2升/分钟，以及在吹入设备102已分配多于约1升的膨胀介质时可以为约3升/分钟，如图5所示。
图6示出了一种向患者器官供应膨胀介质的方法的流程图。通过初始实施诊断测试501以确定吹入系统是否正确地起作用，所述系统开始供应膨胀介质。在成功完成该诊断测试之后，控制器和安全组件157确定给药装置之前是否已被使用和/或适当的给药装置是否连接于吹入系统502。然后操作者可以输入第一流动暂停体积水平503、第二流动延长体积水平504、所需第一目标吹入压力水平505和所需最终目标吹入压力水平506。在一个实施方案中，最终压力水平506大于第一压力水平505。一旦操作者已输入用于各种体积和/或压力阈值的所需值，操作者就可以开始膨胀介质向患者器官的流动。吹入系统将向患者器官分配膨胀介质并且经由控制回路600调节膨胀介质的流动。所述控制器可以被配置成检测递送的膨胀介质的体积。另外，本发明的另一个实施方案还可以被配置成允许操作者以预定的流率选择性地提供吹入介质的按需流动。尤其是，所述流率可以基于递送的体积在该程序期间进行调整，第一流率601、第二流率602和第三流率603取决于向患者器官提供的膨胀介质的体积。
根据本发明的各种吹入系统100实施方案，控制器101可以包括用于检测递送至患者的膨胀介质的压力的压力换能器或传感器。换句话说，控制器101可以检测被膨胀的器官内的压力。吹入系统100的一些实施方案可以包括可以测量在给药装置150的插入尖端151处的压力水平的在线式出口压力换能器(作为控制器101的一部分)。在一些实施方案中，控制器101可以能够检测给药装置150的管腔155、156内的压力。在其他实施方案中，控制器101可以能够检测吹入设备102内部的内腔中的压力。因此当操作者执行CT结肠造影程序时，所述出口压力换能器可以能够检测吹入设备、给药装置和/或患者器官内的压力。在所述程序的过程期间，控制器101可以监控压力换能器的输出。在本发明的一些系统实施方案中，控制器101还可以包括与其通信的存储设备108，用于储存例如压力水平或阈值和/或体积水平或阈值。
图9示出了一种向患者器官供应膨胀介质的方法的流程图。根据一个实施方案，所述吹入系统初始进行诊断测试501以确定所述系统是否正确起作用。在成功完成该诊断测试之后，控制器和安全组件157确定所述给药装置之前是否已被使用和/或适当的给药装置是否连接于吹入系统502。然后操作者可以输入第一流动暂停体积水平503、第二流动延长体积水平504、所需第一目标吹入压力水平505和所需最终目标吹入压力水平506。一旦操作者已提供这些所需水平，所述控制器就可以重置计时器以测量在吹入设备、给药装置和/或患者器官内的压力已达到和/或超过至少一个压力水平时的时间段507。
具体地，图9示出了一种向患者器官递送膨胀介质的方法的流程图，其包括被配置成部分基于检测被膨胀器官内的压力而调节膨胀介质向患者器官的流动的控制器。控制器可以被配置成如果该控制器检测到大致等于第一目标吹入器压力水平的压力，则暂停和/或调节吹入介质的流动901。此外，控制器可以被配置成提供信号和/或与用户界面通信以向操作者提供检查患者的状态指示902。在检查患者之后，操作者然后可以例如通过触碰在用户界面上显示的“Resume Flow(恢复流动)”按钮而恢复膨胀介质的流动。控制器可以被配置成恢复膨胀介质向患者器官流动并且可以进一步被配置成如果该控制器检测到大致等于所需最终目标吹入压力水平的压力则暂停和/或调节吹入介质的流动903。一旦控制器检测到大致等于所需最终目标吹入压力水平的压力，所述控制器还可以被配置成开启计时器以测量所述压力是否保持大致等于所需最终目标吹入压力水平达规定时间段或者是否在预定压力范围内达预定时间段。如果已经递送预定的体积并且吹入系统的管腔之一和/或患者器官内的压力保持在所述压力范围内达预定时间段，则所述控制器可以被配置成提供信号和/或与用户界面通信以指示该患者准备好进行扫描，例如通过向操作者提供“readyto scan(准备扫描)”指示符904。在一个实施方案中，当递送的体积为约2至5升并且压力在距最终目标压力水平约10mm Hg内达约5秒的预定时间段时，该用户可以准备好进行扫描。因此，预定压力范围可以基于最终目标压力水平进行设定。例如，如果最终目标压力水平为20mm Hg，则预定压力范围可以为约18-22mm Hg。
根据一个实施方案，在控制器首次检测到患者器官内的压力大致等于最终目标吹入压力之后，如果最终目标吹入压力水平大于10mm Hg，则所述控制器可以被配置成调节膨胀介质的流动以使患者器官内的压力不大于或小于该最终目标吹入压力水平的10％。在另一个实施方案中，在控制器首次检测到患者器官内的压力大致等于最终目标吹入压力之后，如果该最终目标吹入压力水平低于10mm Hg，则所述控制器可以被配置成调节膨胀介质的流动以使患者器官内的压力不大于或小于该最终目标吹入压力水平1mm Hg。仍进一步地，在一个实施方案中，操作者可以选择性地使第一目标吹入压力无效并且所述控制器可以被配置成提供膨胀介质直至在患者器官内检测到大致等于最终目标吹入压力的压力。在另一个实施方案中，在整个程序中最终目标压力可以显示在用户界面上。根据另一个实施方案，操作者可以在操作期间通过与显示最终目标吹入压力的用户界面交互而选择性地修改最终目标压力。
此外，本发明的一个实施方案也可以包括与控制器101通信的安全阀组件(未显示)，其被配置成一旦已达到预定压力水平或阈值就被驱动。图8示出了一种向患者器官递送膨胀介质的方法的流程图，其包括安全阀组件，该安全阀组件被配置成如果控制器检测到超过预定第一压力水平的压力达预定时间段则排出膨胀介质803。所述安全阀组件还被配置成如果控制器检测到超过第二压力水平的压力则排出膨胀介质804。控制器可以被配置成测量吹入系统的管腔和/或患者器官内的压力。在一个实施方案中，控制器可以被配置成如果吹入系统的管腔和/或患者器官内的压力没有超过第一压力阈值则关闭安全阀组件801。如果吹入系统的管腔之一和/或患者器官内的压力超过第一压力阈值，则控制器可以被配置成开启计时器以测量所述压力是否超过第一压力阈值达特定的预定时间段802。在一个实施方案中，控制器可以被配置成如果压力超过特定压力水平达特定的预定时间段则驱动安全阀组件并将膨胀介质排出至外部环境803。例如，如果控制器检测到超过约50mmHg的压力达五秒时间，则所述控制器可以驱动安全阀组件并且排出膨胀介质。另外，控制器还可以被配置成如果该控制器检测到超过第二规定预定压力的压力则驱动安全阀组件804。在一个实施方案中，第二规定压力可以为至少约75mmHg。此外，安全阀组件还可以包括由软件程序控制的压力安全阀以及机械压力安全阀。安全阀组件还可以被配置成如果控制器检测到超过规定压力水平的压力达规定时间段则由软件程序控制的压力安全阀将驱动并将膨胀介质排出到外部环境。安全阀组件也可以被配置成当吹入系统100内的压力超过第二规定压力水平时使机械压力安全阀可以被驱动并且自动地将膨胀介质排出到外部环境。
如图1总体所示的，吹入系统100的各种实施方案示出了，吹入设备102可以在给药装置(包括，例如，过滤器152，收集组件153，以及插入尖端151)和膨胀介质源110如压缩吹入介质的瓶之间形成流体连通。根据本发明的各种实施方案，膨胀介质可以包括但不限于：二氧化碳；镇痉气态介质；弛缓气态介质；以及可以在内窥镜检查程序中用作膨胀介质的此类介质的组合。尽管本发明的实施方案特别可用于膨胀介质(如二氧化碳)的保存瓶，但是本发明的吹入系统100实施方案也可以用来递送来自各种各样的来源110，包括例如压缩空气(包含氮气组分)的瓶的膨胀介质。
本发明的吹入系统100的一些实施方案还可以包括被配置成向系统的操作者显示数据的用户界面200(见图2)。用户界面200还可以配置用于接收用户输入，如压力和/或体积阈值，以使吹入系统100可以充分地响应于递送至患者的膨胀介质的量。如图2所示，用户界面200可以包括吹入设备100的前触摸屏显示面板。用户界面200可以被配置成示出各种各样的信息显示以显示在吹入设备102的操作期间吹入系统100的状态(和/或膨胀介质供应110或给药装置的部件的状态)。在一个实施方案中，用户界面200允许用户选择膨胀介质的特定来源110。例如，用户可以选择罐或壁来源作为膨胀介质源110。另外，用户界面200可以允许用户在不同类型的膨胀介质源110之间进行切换的能力。
例如，如图2所示，用户界面200可以包括被配置成显示当前压力的压力显示器201。压力显示器201还可以包括最终目标压力显示器202和压力调节按钮203。在操作吹入设备100之前或期间，操作者可以通过按压压力调节按钮203而选择规定的最终目标压力水平。在一个实施方案中，所选压力显示器202将显示压力并且将在操作者接合增加压力调节按钮时增大所选压力，并且将在操作者按压降低压力调节按钮时降低所选压力。另外，用户界面200可以包括被配置成显示已被递送至给药装置150的膨胀介质的量的体积显示器210。体积显示器210还包括被配置成将已递送至给药装置的膨胀介质的指示量重置为零(例如当开始新程序时重置该显示器)的体积重置按钮211。
用户界面200还包括状态栏220，该状态栏包括状态部分222并且被配置成显示多个关于吹入系统状况的信息如流动状态、膨胀介质源状态、患者的膨胀状态、检查患者状态警报和/或排出状态。例如，状态栏将在状态部分之一内显示气筒图标以指示吹入设备102正确连接于膨胀介质源110，以及膨胀介质源的压力处于适当水平。状态栏也可以在状态部分之一内显示流动状态以指示膨胀介质源正流过吹入系统100和给药装置150至患者。此外，状态栏可以当患者已被适当膨胀时在状态部分内显示患者的膨胀状态。另外，状态栏220还可以被配置成在CT结肠造影程序已完成或已由用户选择性地停止之后，在状态部分之一内显示排出状态以指示吹入系统100正将膨胀介质排出到环境。
本发明实施方案的一个优势包括用视觉指示告知操作者，患者已被适当膨胀，如图11中的“准备扫描”指示符所示的，其允许吹入设备快速通知操作者以起动从计算机体层摄影(CT)设备或其他成像设备的扫描，以便进行CT结肠造影或其他程序。控制器可以配置成基于患者器官内的膨胀介质的压力和/或递送至患者器官的膨胀介质的体积来计算患者是否已被适当膨胀。与本发明的“准备扫描”特征相反，操作者通常使用在吹入设备面上可见的数据来对什么时候是正确的扫描时间做决定。因此，根据本发明实施方案通过提供膨胀状态指示符，向操作者提供可以使CT结肠造影程序简化的清楚且准确的指示符。在本发明的一个实施方案中，控制器可以被配置成当患者器官内的压力达到平衡点达预定时间段时向操作者发送以下信号：患者准备好进行扫描。由于可能取决于患者或吹入程序期间患者的活动导致的压力波动，所述平衡点可以例如是不预示以下的压力的预定压力水平：该压力已进入停滞期或达到稳定状态，但更确切地是指示患者准备好进行扫描的特定值。这样的平衡点可以由操作者选择性地确定为可以用于大量不同患者的压力点或预定最终目标压力水平。此外，在另一个实施方案中，所述平衡点可以基于每个患者和/或由各个医生的个人偏好建立。患者也可以基于提供至该患者的膨胀介质的预定体积被视为准备好进行扫描。因此，当达到预定压力水平达预定时间段并且已经递送预定体积的膨胀介质时，患者准备好进行扫描。在另一个实施方案中，当分配的膨胀介质的体积大于或等于预定体积水平如例如约3升时，所述平衡点可以由操作者选择性地确定为预定压力水平。
本发明的实施方案的另一个优势包括向操作者提供无线电遥控190，如图1所示，该无线电遥控190被配置成远程操作吹入系统100。通常，操作者必须通过操控直接位于吹入设备上的用户界面和/或控制机构来控制吹入设备。此外，吹入设备联合计算机体层摄影(CT)成像设备和/或磁共振成像(MRI)设备使用，其可能要求吹入设备位于容纳所述医疗成像设备的机房中。因此，无线电遥控190为操作者提供控制吹入系统的设备同时远离医疗成像设备机房，由此限制操作者免于连续暴露于由医疗成像设备产生的辐射。
用户界面200还可以包括被配置成与用户交互并控制吹入设备100的多个按钮(例如压力调节按钮203，开始/停止按钮252等)，如图2所示。具体地，用户界面200可以包括电源开/关按钮250、菜单按钮251、开始/停止控制按钮252、警报报警/沉默按钮253、流动延长按钮254和排出按钮255。除了电源开/关摇臂开关(未显示)植物，电源开/关按钮250可以被配置用于当系统未使用时切断至吹入系统100的控制器101、阀组件103和/或其他部件的电力。菜单按钮251可以被配置成在用户界面200的触摸屏显示器上显示吹入系统100的菜单设置。在一个实施方案中，操作者可以配置各种菜单设置，其中的一些可以包括将特定语言显示到用户界面、选择将被分配的膨胀介质的来源(例如，连续壁出口和/或高压气筒)、选择默认体积水平、选择用于膨胀患者器官的腔的默认压力设置，以及将各种菜单设置重置为工厂授权的默认设置。开始/停止控制按钮252可以被配置用于选择性地开始和/或停止经由吹入系统100的膨胀介质的流动。
在一些实施方案中，吹入系统100的用户界面200和/或控制器101提供另外的功能特性。例如，在一些实施方式中，所述吹入系统可以被配置成在程序期间在显示器上显示当前压力并更新压力，如图11-13所示。另外，所述吹入系统也可以被配置成如果压力超过特定阈值达特定时间段，则可听见地和可看见地警告操作者。在一个实施方案中，吹入系统100可以被配置成如果管腔之一中的压力超过第二规定阈值，则在用户界面200的触摸屏上显示报警警报253。例如，如果压力超过50mmHg达等于或长于5秒的持续时间，则所述用户界面可以可听见地报警并显示报警警报253。此外，在压力显示器201中显示的指示当前压力的数字可以改变颜色以进一步警告操作者，如图12所示。操作者可以通过按下警报报警按钮253而使可听见警报无声。
如之前提及的，体积显示器210向操作者提供与递送至患者的膨胀介质的量相关的信息。图11-13显示当前体积可以在程序期间显示并更新。一旦分配至患者的膨胀介质的体积等于预设体积阈值，如吹入系统100菜单中的通过操作者的选择所定义的，用户界面200的状态栏在状态部分内指示从阀组件103至给药装置150的流动已被暂停或其他方式停止。在一个实施方案中，如在状态栏的状态部分内显示的，流动状态可以改变颜色以向操作者提供膨胀介质的流动已被暂停的另外的视觉指示符。在一个实施方案中，用户界面200可以显示流动延长按钮254。流动延长按钮254可以被配置成与控制器101和阀组件103通信以恢复膨胀介质至给药装置的流动直至递送的膨胀介质的附加体积等于操作者选择的第二延长体积。与预设体积阈值一样，第二延长体积可以利用用户界面200由操作者选择，如在以下进一步详细解释的。
在本发明的另一个实施方案中，用户界面200可以被配置成在开始程序后显示排出按钮255(见图11-13)。用户界面200可以被配置成在操作吹入系统100期间的任何时间显示排出按钮255。显示在用户界面200的触摸屏上的排出按钮255可以被配置成与控制器和安全阀组件(未显示)通信。具体地，一旦操作者已经接合排出按钮255，则控制器接合安全阀组件以将位于吹入系统100、给药装置150和/或患者器官内的膨胀介质排出到外部环境。相应地，给药装置150的管腔内的压力将降至0mmHg。此外，压力显示器202将示出正降至0mmHg的给药装置的管腔内的当前压力。另外，一旦操作者接合排出按钮255，则状态栏220可以在状态部分之一内显示指示安全阀组件打开以及膨胀介质正从吹入系统排出到外部环境的排出状态。
如上提及的，根据本发明的一些实施方案，用户界面200可以能够接收用户输入，包括所需第一目标吹入压力302和最终目标吹入压力304，如图3所示。具体地，操作者可以在开始膨胀介质的流动之前，通过接合所需吹入压力调节按钮303、305来调节所需第一目标吹入压力302和最终目标吹入压力304。根据另一个实施方案，操作者可以通过接合激活按钮307而选择性地接合用户界面200以激活第一目标吹入压力阈值。在一个实施方案中，操作者可以使第一目标吹入压力阈值无效并且用户界面200可以被配置成用指示符306显示第一目标吹入压力阈值是否被激活。如果第一目标吹入压力阈值被无效，则吹入将继续直至达到最终目标吹入压力阈值而没有暂停。当吹入系统已开始膨胀介质向患者器官的流动时，如图2所示，用户界面200可以在所选压力显示器202中显示预定最终目标所需吹入压力。
此外，根据另一个实施方案，用户界面200可以能够接收用户输入，包括一个或多个所需体积设置，如至少一个初始流动暂停体积水平412和第二流动延长体积水平413，如图4所示。具体地，在吹入器官之前，操作者可以通过接合流动暂停体积水平调节按钮414来调节和选择所需流动暂停体积水平412。同样，操作者可以通过接合流动延长体积水平条件按钮415来调节和选择所需流动延长体积水平413。在一个实施方案中，操作者可以将初始流动暂停体积水平选择性地调节至约3至10升范围内的值并且将流动延长体积水平选择性地调节至在约1至4升范围内的值。
仍进一步地，根据另一个实施方案，用户界面200可以能够接收用户输入，包括所需准备扫描体积设置，如图10所示。具体地，在吹入器官之前，操作者可以通过接合准备扫描体积水平调节按钮来调节和选择所需准备扫描体积水平。在一个实施方案中，操作者可以将准备扫描体积水平以约0.1升的增量选择性地调节至在约2至5升范围内的值。另外，在另一个实施方案中，操作者可以通过接合“准备扫描”操作按钮而选择性地切断“准备扫描”功能。
在一些实施方案中，系统100还可以包括存储设备(未显示)，其用于储存初始流动暂停体积水平412和第二延长体积水平413，以便如果检测到的分配至给药装置150的膨胀介质体积超过规定的初始流动暂停体积水平412，则控制器101可以控制阀组件103以暂停流动。如果操作者选择将所述体积延长至第二延长体积水平，则控制器101可以控制阀组件103不暂停流率并恢复向给药装置分配膨胀介质，直至控制器101检测到分配的膨胀介质的体积等于或大于第二流动延长体积水平，如图7中的流程图所示。例如，操作者可以通过分别接合流动暂停体积水平调节按钮414和流动延长体积水平调节按钮415，规定和设定初始流动暂停体积水平503为等于约4升并且规定和设定第二流动延长体积水平504为等于约2升，如图4所示。控制器可以被配置成向患者器官分配膨胀介质直至分配的膨胀介质的体积超过第一初始流动暂停体积水平701。此外，控制器可以被配置成如果分配的膨胀介质的体积等于或超过流动暂停体积水平，则暂停流动702。如果操作者需要延长流动，则控制器可以进一步被配置成恢复膨胀介质的流动，直至分配的膨胀介质的体积超过第二流动延长体积水平703。另外，控制器可以被配置成一旦分配的膨胀介质的体积超过第二流动延长体积水平就停止膨胀介质的流动704。根据一个实施方案，一旦控制器101检测到分配至患者的膨胀介质的量等于或大于约4升，则控制器101将接合阀组件103以暂停流动702。然后操作者可以选择恢复膨胀介质的流动，并且相应地控制器将接合阀组件703。一旦控制器101检测到约另外的2升膨胀介质已被供应至给药装置150，则控制器将接合阀组件103以停止膨胀介质的流动704。在另一个实施方案中，用户界面200可以可视地或可听见地向操作者指示分配至患者器官的膨胀介质的体积正接近流动暂停体积水平并且可以进一步被配置成允许操作者继续膨胀介质的流动，以使吹入系统向患者器官提供另外的预定体积的膨胀介质。具体地，在控制器检测到分配的膨胀介质的体积等于规定的初始流动暂停体积水平之前，用户界面可以警告用户并显示流动延长按钮。控制器可以被配置成向用户界面发信号以警告操作者分配至患者器官的膨胀介质的体积等于流动暂停体积水平的预定百分比。
因此，本发明的实施方案可以提供多种优势。例如，本发明的一个实施方案向操作者提供无线电遥控以在CT结肠造影程序期间从远离医疗成像设备的场所操作吹入系统。因此，所述无线电遥控有利地限制CT结肠造影程序期间操作者可能经受的辐射暴露量。此外，另一个实施方案提供包括视觉指示器的吹入设备，所述视觉指示器被配置成快速通知操作者起动用医疗成像设备扫描以进行CT结肠造影。具体地，“准备扫描”特性有利地允许操作者起动扫描而不必从吹入设备面上可见的数据计算扫描是否适当。因此，本发明实施方案的一个有利方面是为操作者提供可以使CT结肠造影或其他程序简化的清楚且准确的指示。此外，通过实施预定压力和体积阈值并保证适当给药装置被使用并且仅被使用一次，本发明的实施方案可以向患者提供另外的安全保障以及在程序期间确保患者舒适。
在获得前面的描述中提供的和基于相关附图的教导的益处之后，本发明所属技术领域的技术人员将想到本文中提出的本发明的其他更改和其他实施方案。因此，将理解本发明不局限于所披露的具体实施方案并且那些更改和其他实施方案意图被包括在所附权利要求的范围内。尽管在本文中使用了具体术语，但它们仅以通用性和描述性含义使用而不用于限制的目的。
此外，在说明书通篇中，在组合物被描述为具有、包括或包含具体组分的情况，或过程系统或方法被描述为具有、包括或包含具体步骤的情况下，考虑本发明的组合物也可以主要由或由所述组分组成，以及本发明的过程或方法也主要由或由所述步骤组成。此外，应理解，只要本发明仍然可行，步骤的顺序或实施某些行为的顺序不重要。此外，对于本文中公开的发明，两个或多个步骤或行为可以同时进行。

Claims (18)

1.一种吹入系统，所述吹入系统适于与膨胀介质源流体连通以将膨胀介质递送至患者器官用于在膨胀的同时获取所述器官的图像，所述吹入系统包括：
吹入设备，所述吹入设备包括：
控制器，所述控制器用于检测所述患者的所述器官内的所述膨胀介质的至少一个预定压力水平；和
阀组件，所述阀组件与所述控制器通信并且在所述膨胀介质源和所述患者的所述器官之间流体连通，其中所述阀组件被配置成响应于由所述控制器提供的信号而调节递送至所述患者的所述器官的所述膨胀介质的流率，
其中所述控制器被配置成响应于检测递送至所述器官的所述膨胀介质的第一预定压力水平而关闭所述阀组件以暂停所述膨胀介质的进一步递送，以便允许所述吹入系统的操作者检查所述患者的状况，并且
其中所述控制器进一步被配置成:1)响应于来自所述操作者的选择而打开所述阀组件以恢复所述膨胀介质的递送以及响应于检测第二预定压力水平而关闭所述阀组件；和2)检测所述患者的所述器官内的所述膨胀介质的压力水平以及基于所检测到的压力水平在预定压力范围内达预定时间段来提供以下指示：已实现适当膨胀用于获取所述器官的图像。
2.根据权利要求1所述的吹入系统，其还包括用户界面，所述用户界面与所述控制器通信并且被配置成向所述吹入系统的操作者发出以下信号：已实现适当吹入用于获取所述患者的所述器官的图像。
3.根据权利要求1所述的吹入系统，其中所述控制器被配置成提供以下指示：已经实现适当膨胀用于利用计算机体层摄影来获取所述患者的所述器官的图像。
4.根据权利要求1所述的吹入系统，其中所述控制器进一步被配置成检测递送至所述器官的所述膨胀介质的至少一个预定体积水平，并且其中所述控制器被配置成基于所检测到的压力水平在预定压力范围内达预定时间段和所述至少一个所检测到的体积水平而提供以下指示：已实现适当膨胀用于获取所述患者的所述器官的图像。
5.根据权利要求1所述的吹入系统，其还包括与所述控制器通信的安全阀，其中所述控制器进一步被配置成驱动所述安全阀以将所述膨胀介质从所述器官排出。
6.根据权利要求1所述的吹入系统，其还包括无线电遥控，所述无线电遥控被配置成与所述控制器通信以控制其操作。
7.根据权利要求1所述的吹入系统，其还包括与所述控制器通信的安全阀组件，其中所述安全阀组件被配置成响应于检测预定压力阈值达预定时间段而排出所述膨胀介质。
8.根据权利要求1所述的吹入系统，其中所述控制器进一步被配置成检测所述患者的所述器官内的所述膨胀介质的至少一个预定体积水平。
9.根据权利要求8所述的吹入系统，其中所述控制器被配置成响应于检测递送至所述器官的所述膨胀介质的第一预定体积水平而关闭所述阀组件以暂停所述膨胀介质的进一步递送。
10.根据权利要求9所述的吹入系统，其中所述控制器进一步被配置成响应于选择而打开所述阀组件以恢复所述膨胀介质的递送以及响应于检测第二预定体积水平而关闭所述阀组件。
11.根据权利要求1所述的吹入系统，其中所述阀组件进一步被配置成提供在递送第一体积的膨胀介质时的第一流率，在递送第二体积的膨胀介质时的第二流率，和在递送所述第二体积的膨胀介质之后的第三流率。
12.根据权利要求1所述的吹入系统，其还包括给药装置，所述给药装置被配置成与所述吹入设备流体连通以及将所述膨胀介质从所述阀组件引向所述患者的所述器官。
13.根据权利要求12所述的吹入系统，其中所述给药装置包括安全组件，所述安全组件被配置成有利于所述给药装置和所述吹入设备之间的连接。
14.根据权利要求13所述的吹入系统，其中所述安全组件被配置成当所述安全组件检测到所述给药装置之前没有被使用或者所述安全组件与所述吹入设备兼容时允许所述给药装置和所述吹入设备之间的连接。
15.一种吹入系统，所述吹入系统适于与膨胀介质源流体连通以将膨胀介质递送至患者的器官用于在膨胀的同时获取所述器官的图像，所述吹入系统包括：
吹入设备，所述吹入设备包括：
控制器，所述控制器用于检测所述患者的所述器官内的所述膨胀介质的压力水平，其中所述控制器被配置成基于所检测到的压力水平在预定压力范围内达预定时间段提供以下指示：已实现适当膨胀用于获取所述患者的所述器官的图像；和
阀组件，所述阀组件与所述控制器通信并且在所述膨胀介质源和所述患者的所述器官之间流体连通，其中所述阀组件被配置成调节递送至所述患者的所述器官的所述膨胀介质的流率；以及
给药装置，所述给药装置被配置成与所述吹入设备流体连通并且将所述膨胀介质从所述阀组件引向所述患者的所述器官，
其中所述控制器被配置成响应于检测递送至所述器官的所述膨胀介质的第一预定压力水平而关闭所述阀组件以暂停所述膨胀介质的进一步递送，以便允许所述吹入系统的操作者检查所述患者的状况，并且
其中所述控制器进一步被配置成响应于来自所述操作者的选择而打开所述阀组件以恢复所述膨胀介质的递送以及响应于检测第二预定压力水平而关闭所述阀组件。
16.根据权利要求15所述的吹入系统，其中所述控制器进一步被配置成检测递送至所述器官的所述膨胀介质的至少一个预定体积水平，并且其中所述控制器被配置成基于所检测到的压力水平在所述预定压力范围内达所述预定时间段和所述至少一个所检测到的体积水平，提供以下指示：已实现适当膨胀用于获取所述患者的所述器官的图像。
17.根据权利要求15所述的吹入系统，其中所述给药装置包括安全组件，所述安全组件被配置成有利于所述给药装置和所述吹入设备之间的连接。
18.根据权利要求17所述的吹入系统，其中所述安全组件被配置成当所述安全组件检测到所述给药装置之前没有被使用或者所述安全组件与所述吹入设备兼容时允许所述给药装置和所述吹入设备之间的连接。
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