KR102069044B1 - 루비듐 용출 시스템 제어 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시양태는 82Rb 용출 시스템의 상태의 평가를 제공한다. 특정 실시양태에서, 용출을 포함하는 평가를 시작하고, 메트릭이 측정될 수 있다. 이러한 메트릭은 발생기로부터 용출되는 유체 내의 82Rb, 82Sr 또는 85Sr의 농도, 발생기로부터 용출되는 유체의 체적, 또는 시스템의 적어도 일 부분을 통해 유동하는 유체의 압력일 수 있다. 평가가 완료되면, 평가의 결과에 기초하여, 조치 방침을 권장하거나 조치 방침을 권장하지 않는 출력이 사용자 인터페이스 상에 발생될 수 있다. 평가가 중단되어 평가가 성공적으로 완료되지 않으면, 시스템의 82Sr/82Rb 발생기는 사용자가 82Rb 용출 시스템의 이러한 품질 제어 메커니즘을 걸러뛰게 되는 것을 방지하기 위해 중지될 수 있다.

Description

루비듐 용출 시스템 제어 {RUBIDIUM ELUTION SYSTEM CONTROL}
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2012년 9월 5일자로 출원된 미국 가특허 출원 제61/697,244호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그의 전체 내용은 본원에 참조로 포함된다.
기술 분야
본 출원은 대체로 핵의학에 관한 것이고, 특히 루비듐 용출 제어 시스템에 관한 것이다.
본 기술 분야에 공지된 바와 같이, 루비듐(82Rb)은 심근 관류 (혈류)의 비침습적 측정을 위한 양전자 방출 단층촬영(PET) 추적자로서 사용된다.
PET 기술의 최근의 개선은 3차원 양전자 방출 단층촬영(3D PET)을 도입하였다. 3D PET 기술이 의심되는 관상 동맥 질병을 가진 환자에게서 더 효율적인 진단 및 예후를 허용할 수 있지만, 3D PET의 감도는 평가되는 환자로의 82Rb 활성의 전달의 매우 정확한 제어를 요구한다.
도 1 및 도 2는 심근 관류 영상화를 위해 사용되는 종래의 루비듐 용출 시스템을 도시한다. 도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 용출 시스템은 멸균 염수 용액 (예컨대, 0.9% 염화나트륨 주사용수)의 저장소(4), 펌프(6) 및 스트론튬-루비듐(82Sr/82Rb) 발생기(8)를 포함한다. 작동 시에, 펌프는 82Rb를 용출시키기 위해 염수 용액이 저장소(4)로부터 발생기(8)를 통해 유동하게 한다. 발생기(8)로부터의 활성 용액 산출물은 그 다음 환자 출구(10)를 거쳐 환자 (도시되지 않음)에게 공급된다.
시스템(2)이 사용되지 않을 때, 발생기(8) 내의 82Rb의 양은 82Rb 생성 (즉, 82Sr 붕괴)의 속도와 82Rb 붕괴의 속도 사이에서 균형이 도달될 때까지 누적된다. 결과적으로, 발생기(8)로부터 나오는 활성 염수 내의 82Rb 활성 수준은 도 2a에서 실선에 의해 도시된 "볼루스" 프로파일(12)을 따르는 경향이 있다. 특히, 82Rb 용출 "운전"의 시작 시에, 활성 수준은 급격하게 상승하여, 누적된 82Rb가 발생기(8)로부터 플러싱될 때 최고를 이룬다. 그 후에, 활성 수준은 다시 실질적으로 일정한 값으로 강하한다. 운전 중에 얻어지는 최대 활성 수준 (A max )(볼루스 피크)은 발생기(8) 내의 누적된 82Rb의 양에 의존하고, 따라서 대체로 시스템의 최근 사용 이력, 주로: 현재의 82Rb 생성 속도; 이전의 용출 운전의 종료 시에 (존재한다면) 잔류하는 누적된 82Rb의 양; 및 이전의 운전으로부터의 휴지 시간의 함수이다. 볼루스 테일의 대체로 일정한 수준은 82Rb 생성의 속도 및 펌프(6)에 의해 생성되는 염수 유량에 의존한다.
본 기술 분야에 공지된 바와 같이, 82Rb는 82Sr의 방사성 붕괴에 의해 발생되고, 따라서 임의의 특정 시간에서의 82Rb 생성의 속도는 잔류 82Sr의 질량의 함수이다. 이해될 바와 같이, 이러한 값은 발생기(8)의 유효 수명을 통해 (지수적으로) 감소할 것이다. 결과는 발생기(8)의 유효 수명에 걸쳐 용출 시스템 성능의 변화를 맵핑하는, 도 2a의 점선에 의해 도시된 볼루스 곡선들의 군이다.
발생기(8) 내에서의 82Rb의 높은 활성 수준 때문에, 임의의 주어진 용출 운전 중에 환자에게 전달되는 총 활성 선량을 제한하는 것이 바람직하다. 그러므로, (임의의 주어진 유량에 대해) 이러한 최대 허용가능한 선량에 도달하기 위해 요구되는 총 용출 시간은 각각의 곡선 아래의 면적에 의해 표현되는 총 활성이 양쪽 경우에서 동일한 경우에, 도 2b에서 알 수 있는 바와 같이, 발생기(8) 내의 82Sr 충전물의 수명에 따라 변할 것이다.
특히 3D PET 영상화에 대한 이러한 접근의 한계는 단기간에 걸친 높은 활성률의 전달이 영상 품질을 저하시키는 경향이 있는 것이다. 상대적으로 연장된 기간에 걸쳐 공급되는 낮은 활성률이 바람직하다. 결과적으로, 사용자는 볼루스 피크 및 테일 수준에 영향을 주는, 발생기의 수령 및 그의 최근 사용 이력이 주어지면, 가장 양호한 가능한 영상 품질을 얻는 염수 유량을 추정하도록 요구된다. 이러한 추정은 82Sr이 붕괴함에 따라, 발생기(8)의 수명 전체에 걸쳐 연속적으로 조정되어야 한다.
82Sr/82Rb 발생기의 상태와 독립적으로, 원하는 활성 수준이 원하는 기간에 걸쳐 공급되는 것을 가능케 하는 82Rb 용출 시스템을 제어하는 데 있어서 많은 문제점이 있고, 그 중 일부는 공지되어 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 82Rb 용출 시스템을 제어하기 위한 기술을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시양태는 82Rb 용출 시스템의 상태의 평가를 제공한다. 일 실시양태에서, 평가를 시작하는 시스템은 방사성 동위원소 발생기를 통한 유체의 용출을 포함한다. 평가가 시작되면, 메트릭이 측정될 수 있다. 이러한 메트릭은 발생기로부터 용출되는 유체 내의 82Rb, 82Sr 또는 85Sr의 농도, 발생기로부터 용출되는 유체의 체적, 및 시스템의 적어도 일 부분을 통해 유동하는 유체의 압력일 수 있다. 평가가 완료되면, 여러 단계가 취해질 수 있다. 평가의 결과에 기초하여, 조치 방침을 권장하거나 조치 방침을 권장하지 않는 출력이 사용자 인터페이스 상에 발생될 수 있다. 평가의 결과의 표시가 메모리 위치 내에 저장될 수 있다. 추가로, 평가의 결과의 표시가 통신 네트워크를 거쳐 다른 컴퓨터로 업로드될 수 있다. 평가가 중단되어 성공적으로 완료되지 않으면, 시스템의 82Sr/82Rb 발생기는 사용자가 82Rb 용출 시스템의 이러한 품질 제어 메커니즘을 걸러뛰게 되는 것을 방지하기 위해 중지될 수 있다.
본 발명의 추가의 특징 및 장점이 첨부된 도면과 조합하여 취해지는 다음의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 종래의 루비듐 용출 시스템의 주요 요소들을 개략적으로 도시하는 블록 선도이다.
도 2a 및 도 2b는 도 1의 용출 시스템의 대표적인 성능을 도시하는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시양태에 따른 루비듐 용출 시스템의 주요 요소들을 개략적으로 도시하는 블록 선도이다.
도 4는 도 3의 용출 시스템 내에서 사용 가능한 2개의 핀치형 밸브 배열을 도시한다.
도 5는 도 3의 용출 시스템 내에서 사용 가능한 양전자 검출기를 개략적으로 도시한다.
도 6a - 도 6d는 도 3의 루비듐 용출 시스템의 각각의 작동 상태를 개략적으로 도시한다.
도 7a - 도 7c는 도 3의 루비듐 용출 시스템을 제어하기 위한 제1 알고리즘을 개략적으로 도시한다.
도 8a - 도 8c는 도 3의 루비듐 용출 시스템을 제어하기 위한 제2 알고리즘을 개략적으로 도시한다.
도 9는 본 발명의 다른 실시양태에 따른 루비듐 용출 시스템의 주요 요소들을 개략적으로 도시하는 블록 선도이다.
도 9a, 도 9b 및 도 9c는 본 발명의 다른 실시양태에 따른 루비듐 용출 시스템의 실시양태들을 도시하는 도면이다.
도 10은 루비듐 용출 시스템의 발생기 칼럼을 통한 체적 유동을 평가하기 위한 예시적인 작동을 도시하는 흐름도이다.
도 11은 루비듐 용출 시스템의 주기적인 품질 점검 평가를 위한 예시적인 작동을 도시하는 흐름도이다.
도 12는 루비듐 용출 시스템 내의 장치 오작동의 검출을 위한 예시적인 작동을 도시하는 흐름도이다.
도 13은 루비듐 용출 시스템의 활성 모니터링을 위한 예시적인 작동을 도시하는 흐름도이다.
도 14는 루비듐 용출 시스템의 펌프를 정지시키는 데 사용되는 주요 요소들을 개략적으로 도시하는 블록 선도이다.
첨부된 도면 전체에 걸쳐, 유사한 특징은 유사한 도면 부호에 의해 표시됨을 알게 된다.
본 발명은 환자에게 전달되는 82Rb 활성률이 82Sr/82Rb 발생기의 상태와 실질적으로 독립적으로 제어될 수 있는 루비듐(82Rb) 용출 및 제어 시스템을 제공한다. 대표적인 실시양태가 도 3 - 도 8을 참조하여 아래에서 설명된다.
도 3의 실시양태에서, 용출 시스템은 멸균 염수 용액 (예컨대, 0.9% 염화나트륨 주사용수)의 저장소(4); 염수를 원하는 유량으로 저장소(4)로부터 발생기 입구 라인(5)을 통해 흡인하기 위한 펌프(6); 스트론튬-루비듐(82Sr/82Rb) 발생기(8)와 발생기(8)를 우회하는 바이패스 라인(18) 사이에서 염수 유동을 비례 송량하기 위한 발생기 밸브(16); 발생기 유동과 바이패스 유동이 병합하는 병합 지점(22) 하류에 위치된 양전자 검출기(20); 및 활성 염수의 환자 출구(10) 및 폐기물 저장소(26)로의 공급을 제어하기 위한 환자 밸브(24)를 포함한다. 제어기(28)가 아래에서 더 상세하게 설명될 바와 같이, 원하는 제어 알고리즘에 따라 용출 시스템(14)을 제어하기 위해 펌프(6), 양전자 검출기(20) 및 밸브(16, 24)에 연결된다.
필요하다면, 스트론튬-루비듐(82Sr/82Rb) 발생기(8)는 미국 특허 제8,071,959호에 따라 구성될 수 있다. 그러한 경우에, 펌프(6)는 연동 펌프와 같은 저압 펌프일 수 있다. 그러나, 다른 유형의 발생기가 사용될 수 있다. 유사하게, 선택된 펌프가 의료 용도에 대해 적절하고, 발생기를 통해 원하는 염수 유량을 유지할 수만 있으면, 다른 유형의 펌프가 사용될 수 있다.
발생기(16) 및 환자 밸브(24)는 다양한 방식으로 구성될 수 있다. 주로, 발생기 밸브는 발생기(8)와 바이패스 라인(18) 사이에서 염수 유동을 비례 송량할 수 있는 임의의 적합한 밸브(16) 배열로서 제공될 수 있다. 필요하다면, 발생기 밸브는 염수 유동이 분할되는 분기 지점(30)과 통합될 수 있다. 대안적으로, 발생기 밸브(16)는 도 3에 도시된 바와 같이, 분기 지점(30)의 하류에 위치될 수 있다. 가요성 (예컨대, 실리콘) 튜빙이 염수 유동을 이송하기 위해 사용되는 실시양태에서, 발생기 밸브(16)는 도 4에 도시된 유형의 하나 이상의 종래의 "핀치" 밸브로서 제공될 수 있다. 핀치 밸브의 사용은 그가 염수 유동이 쉽게 반복 가능한 방식으로 그리고 염수 용액과 밸브의 구성요소 사이의 직접적인 접촉이 없이 제어되는 것을 가능케 하는 점에서 유익하다. 환자 밸브(24)의 설계와 관련된 인자는 환자 밸브(24)를 통한 염수 유동이 방사성 82Rb를 운반하거나 (운반하는 것으로 가정되어야 하는) 것을 제외하고는, 발생기 밸브(16)에 대해 위에서 설명된 것과 실질적으로 동일하다. 따라서, 임의의 적합한 밸브 설계가 환자 밸브(24)에 대해 선택될 수 있지만, 활성 염수 용액과 밸브 구성요소 사이의 직접적인 접촉을 피하는 것이 특히 유익하다. 이러한 이유로, 핀치 밸브가 환자 밸브(24)에 대해 바람직하다.
도 5에서 알 수 있는 바와 같이, 양전자 검출기(20)는 활성 염수 용액을 운반하는 취입 라인(33)에 바로 근접하여 위치된 신틸레이터(32); 신틸레이터(32)에 광학적으로 결합된 광자 계수기(34); 및 신틸레이터(32) 및 광자 계수기(34)를 둘러싸는 방사능 차폐부(36)로서 간편하게 제공될 수 있다. 신틸레이터(32)는 82Rb 붕괴에 의해 발생되는 베타 (e+) 방사선을 흡수하여 광자를 생성하는, 형광 광섬유의 길이에 의해 제공될 수 있다. (예를 들어, 하마마츠(Hamamatsu)에 의해 제조된 H7155 검출기일 수 있는) 광자 계수기(34)는 입사 광자를 검출하여, 각각의 검출된 광자에 대응하는 검출 신호(38)를 발생시킨다. 납(Pb)으로 구성될 수 있는 차폐부(36)는 신틸레이터(32) 및 광자 계수기(34)를 주변 감마 및 베타 방사선으로부터 차폐하도록 역할한다. 몇몇 실시양태에서, 방사선 차폐부(36)는 신틸레이터 섬유(32) 주위에서 대략 1/2인치 두께이고, 신틸레이터 섬유(32)로부터 취입 라인(33) 외경의 적어도 5배로 (양 방향으로) 연장할 수 있다. 이러한 배열은 취입 라인(33)이 통과하는 채널을 따른 주변 감마 및 베타 방사선의 침입을 효과적으로 억제한다. 결과적으로, 불요 광자가 억제되고, 광자가 광자 계수기(34)에 의해 계수되는 속도는 신틸레이터(32)에 인접한 활성 염수 용액의 82Rb 활성 농도에 비례할 것이다. 도시된 실시양태에서, 미리 결정된 기간 내에 검출되는 광자의 개수는 (예컨대, 제어기(28)에 의해) 계수되고, 계수된 값(C det )은 82Rb 활성 농도에 비례하는 활성 파라미터로서 사용된다. 필요하다면, 활성 파라미터(C det )와 82Rb 활성 농도 사이의 비례 상수(K)가 경험적으로 결정될 수 있다.
작동 시에, 펌프(6) 및 밸브(16, 24)는 도 6a - 도 6d에서 알 수 있는 바와 같이, 다양한 작동 모드에 따라 시스템(14)을 통해 염수 용액을 안내하도록 제어될 수 있다. 따라서, 예를 들어, 도 6a에 도시된 시스템의 "폐기물로의 바이패스" 모드에서, 발생기 밸브(16) 및 환자 밸브(24)는 전체 염수 유동을 바이패스 라인(18)을 통해 폐기물 저장소(26) 내로 안내하도록 위치된다. 이러한 작동 모드는 용출 운전을 시작하기 직전에 시스템(14)을 초기화하는 데 적합하다.
도 6b는 발생기 밸브(16) 및 환자 밸브(24)가 염수 유동을 바이패스 라인(18)을 통해 그리고 환자 출구(10)를 통해 외부로 안내하도록 위치되는 시스템(14)의 "환자 라인 플러싱" 모드를 도시한다. 이러한 작동 모드는 환자 출구, 예를 들어, 환자의 정맥 내로의 삽입을 위한 준비 시에 환자 라인(40)을 프라이밍하기 위해 (즉, 환자 라인으로부터 공기를 배출시키기 위해) 용출 운전 이전에 사용될 수 있다. 용출 운전의 종료 시에, 이러한 모드는 또한 환자 라인(40) 내에 잔류하는 임의의 82Rb 활성을 환자 내로 플러싱하여, 환자가 PET 영상화를 위해 요구되는 전체 활성 선량을 받도록 보장하기 위해 사용될 수 있다.
도 6c는 발생기 밸브(16) 및 환자 밸브(24)가 염수 유동을 발생기(8)를 통해 폐기물 저장소(26) 내로 안내하도록 위치되는 시스템(14)의 "역치 대기" 모드를 도시한다. 이러한 작동 모드는 82Rb 농도가 0으로부터 증가하고 있지만, 아직 원하는 수준에 도달하지 않았을 때, 용출 운전을 시작하는 동안 적합하다. 82Rb 볼루스(12)의 이러한 선도 부분을 폐기물 저장소(26)로 플러싱하는 것은 환자를 불필요한 82Rb 활성에 노출시키는 것을 피하고, 환자에게 전달되는 총 활성 선량이 엄밀히 제어되도록 허용한다.
도 6d는 발생기 밸브(16)가 발생기(8) 및 바이패스 라인(18)을 통해 염수 유동을 비례 송량하기 위해 양전자 검출기(20)로부터 제어 루프(42)를 거쳐 능동 제어되는 시스템(14)의 "용출" 모드를 도시한다. 발생기(8) 염수 유동 및 바이패스 염수 유동은 그 다음 발생기(8)의 하류에서 (22에서) 재조합되어, 원하는 82Rb 활성 농도를 갖는 활성 염수 용액을 생성한다. 환자 밸브(24)는 활성 염수 용액을 환자 출구(10)로 유도하도록 위치된다.
상기 설명에서, 각각의 작동 모드는 환자의 PET 영상화를 지원하기 위한 용출 운전을 수행하는 데 있어서의 관련 단계의 측면에서 설명되었다. 그러나, 이러한 문맥은 핵심적이지 않음이 이해될 것이다. 따라서, 예를 들어, 상기 작동 모드들 중 하나 이상은 시스템의 보정을 용이하게 하기 위해 사용될 수 있고, 이러한 경우에 환자 출구(10)는 환자가 아닌, 종래의 선량 보정기 (도시되지 않음) 내부의 수집 바이알에 연결된다.
상기 설명으로부터 이해될 바와 같이, 용출 시스템의 작동 모드 각각은 소프트웨어 제어 하에서 작동하는 제어기 유닛(28)에 의해 제어된다. 결과적으로, 요구되는 대로, 매우 다양한 자동화된 공정을 구현하는 것이 가능하다. 따라서, 예를 들어, 용출 운전은 사용자 입력 목표 파라미터에 기초하여 완전 자동화될 수 있고, 이는 사용자가 불필요한 방사선 노출을 피하도록 허용한다. 유사하게, 원하는 시스템 보정 및 82Sr 파과 검출 프로토콜을 자동화하는 것이 가능하고, 이는 사용자의 방사선 노출을 제한하는 것을 물론 일정성을 보장한다. 소프트웨어 기반 용출 시스템 제어의 추가의 이점은 각각의 용출 운전으로부터의 데이터 로그가 쉽게 유지될 수 있는 것이고, 이는 시스템 진단을 보조할 뿐만 아니라, PET 영상화에 대해 규정된 용출 파라미터 (예컨대, 용출 농도 및 지속 시간)가 만족되도록 보장하기 위해 사용될 수 있다.
위에서 설명된 바와 같이, "용출" 작동 모드 (도 6d)에서, 발생기 밸브(16)는 발생기(8) 및 바이패스 라인(18)을 통해 염수 유동을 비례 송량하기 위해 양전자 검출기(20)로부터 제어 루프(42)를 거쳐 능동 제어된다. 발생기(8)의 하류에서 대응하는 발생기 염수 유동과 바이패스 염수 유동을 재조합하는 것은 원하는 82Rb 활성 농도를 갖는 활성 염수 용액을 생성한다. 바람직하게는, 제어 루프(42)는 제어기(28) 내에서 실행되는 적합한 소프트웨어를 사용하여 구현된다. 제어 루프(42)를 구현하기 위한 대표적인 알고리즘이 도 7 및 도 8을 참조하여 아래에서 설명된다.
도 7의 실시양태에서, 제어기(28)는 발생기 밸브(16)가 측정된 활성 농도의 원하는 활성 농도에 대한 비교에 의해 제어되는 역치 기반 제어 알고리즘을 구현한다. 측정된 농도가 원하는 농도보다 더 높으면, 발생기 밸브(16)는 염수 유동을 발생기(8)가 아닌, 바이패스 라인(18)으로 유도하고, 그 반대도 가능하다.
대체로, 용출 운전은 원하는 시간 함수(C M (t))를 따르는 목표 82Rb 활성 농도를 발생시키도록 설계된다. 도 7의 실시양태에서, C M (t)는 도 7b의 점선에 의해 알 수 있는 바와 같이, 미리 결정된 일정한 활성 농도(C M ) 및 지속 시간(t2 - t1)을 갖는 사각파 함수이다. 이러한 파라미터는 사용자 인터페이스(44) (도 3)를 사용한 명확한 사용자 입력에 의해 제공될 수 있거나, 총 활성 선량 및 염수 유량과 같은 다른 사용자 입력 파라미터로부터 계산될 수 있다. 이해될 바와 같이, 목표 활성 프로파일(C M (t))은 사각파 함수일 필요는 없고, 필요하다면 경사(ramp) 함수와 같은 다른 프로파일이 사용될 수 있다.
몇몇 실시양태에서, 목표 활성 프로파일(C M (t))은 환자 출구(10)에서의 원하는 82Rb 활성 농도를 정의할 수 있다. 그러한 경우에, 조정된 목표 프로파일(C' M (t))은 양전자 검출기(20)와 환자 출구(10) 사이의 환자 공급 라인(40) 내에서의 예상되는 82Rb 붕괴 (및 활성의 소실)을 고려하기 위해, 선택된 유량 및 환자 공급 라인 길이에 기초하여 계산될 수 있다. 이러한 배열은 사용자가 환자에게 전달되는 활성의 양 (활성 농도 또는 총 선량)을 규정하도록 허용하고, 제어 루프(42)가 시스템(14) 내에서의 82Rb 붕괴를 고려하여, 이러한 규정에 부합하도록 작동하는 점에서 유리하다.
도 7a는 도 7의 실시양태에서 사용될 수 있는 대표적인 역치 기반 밸브 제어 알고리즘을 도시하는 흐름도이다. 도시를 용이하게 하기 위해, 도 7a의 흐름도는 제어 루프만을 도시한다. 다양한 작동 모드들 사이에서의 전이에 관련된 공정 단계 및 역치는 도시되지 않았다.
용출 운전의 준비 시에, 사용자는 용출에 대한 목표 파라미터를 입력한다. 이러한 파라미터는 총 활성 선량, 목표 활성 농도, 용출 지속 시간, 및 염수 유량 중 임의의 3개를 포함할 수 있다. 입력된 파라미터들로부터, 나머지 파라미터가 계산될 수 있고, 필요하다면, 조정된 목표 프로파일(C' M (t))이 얻어질 수 있다 (단계 S2).
용출 운전의 시작 시에, "폐기물로의 바이패스" 단계가 라인을 플러싱하고 환자 라인(40)을 프라이밍하기 위해 선택적으로 사용된다. 그 다음, 제어기(28)는 용출 시스템(14)을 "역치 대기" 모드로 위치시키기 위해 (도 7b의 시간(t0)에서) 발생기 밸브(16)를 개방한다. 이러한 기간 중에, 양전자 검출기에 의해 검출된 활성 수준은 '자연적인' 볼루스 곡선(12) (도 2a)의 선도 모서리를 따라서 상승하기 시작할 것이다. 이러한 기간 중에, 환자 밸브(24)는 폐쇄 유지되어, 발생기(8)로부터 용출되는 임의의 활성은 폐기물 저장소(26)로 통과된다. 검출된 활성 농도(C det )가 목표 값(C M )을 초과할 때, 제어기(28)는 (도 7b의 시간(t1)에서) 환자 밸브(24)를 개방하고, "용출" 작동 모드로 전환한다.
용출 모드 중에, 제어기(28)는 양전자 검출기에서의 순간 활성 농도를 표시하는 갱신된 농도 파라미터(C det )를 (S4에서) 반복적으로 얻는다. 농도 파라미터(C det )는 그 다음 원하는 농도(C M )에 비교된다. C det 가 (S6에서) 원하는 농도(C M ) 아래에 있으면, 발생기 밸브(16)는 (S8에서) 개방되어, 염수가 발생기(8)를 통해 유동하여 82Rb 활성을 용출시킨다. C det 가 (S10에서) 원하는 농도(C M )를 초과하면, 발생기 밸브(16)는 (S12에서) 폐쇄되어, 염수가 바이패스 라인(18)을 통해 유동한다. 도 7b에서 알 수 있는 바와 같이, 응답의 지연으로 인해, 이러한 작동의 결과는 목표 농도(C M )(또는 C' M ) 상에 중심 설정된 톱니형 활성 농도 프로파일(46)이다. 용출 운전의 종료 (도 7b의 시간(t2)) 시에, 제어기(28)는 발생기 밸브(16)를 폐쇄하고, 발생기(8)로부터의 82Rb 활성의 용출을 종결하고 환자 라인(40) 내의 임의의 잔류 82Rb 활성을 환자 내로 플러싱하는 "환자 라인 플러싱" 모드로 용출 시스템(14)을 위치시킨다.
도 7c는 위에서 설명된 공정의 결과로서 환자에게 전달되는 활성 농도 프로파일을 도시한다. 도 7c로부터 알 수 있는 바와 같이, 82Rb 활성이 "역치 대기" 모드(t0 - t1) 중에 환자에게 전달되지 않는다. "용출" 모드(t1 - t2) 중에, 활성 농도(46)는 목표 농도(C M )(또는 C' M ) 상에 중심 설정된 톱니형 패턴을 따른다. 마지막으로, (t2에 이어지는) "환자 라인 플러싱" 모드 중에, 활성 농도는 82Rb 용출이 종결되므로 급격하게 강하하고, 잔류 활성은 환자 공급 라인(40)으로부터 플러싱된다.
이해될 바와 같이, 전달되는 활성 농도가 목표 프로파일(C M (t))을 따르는 정확도는 대체로 병합 지점(22)과 양전자 검출기(20) 사이의 라인 체적에 의존한다. 몇몇 경우에, 목표 프로파일(C M (t))로부터의 상대적으로 큰 편위가 허용가능하다. 그러나, 제어 루프 응답은 차이가 특정 한도를 지나 감소될 수 없도록 되어 있다. 결과적으로, 목표 프로파일(C M (t))과 전달되는 농도 프로파일(46) 사이의 "오차" (도 7c)는 도 7의 실시양태에서 제거될 수 없다. 이러한 제한을 극복하는 펄스 폭 변조 기술이 도 8을 참조하여 아래에서 설명된다.
도 8의 실시양태는 주로 발생기 밸브(16)가 제어되는 방식에 있어서 도 7의 실시양태와 상이하다. 도 7의 실시양태에서, 발생기 밸브(16)는 검출된 활성 농도(C det )와 원하는 활성 농도 사이의 비교에 기초하여 개방 또는 폐쇄된다. 대조적으로, 도 8의 실시양태에서, 발생기 밸브는 미리 결정된 주파수로 연속적으로 개방 및 폐쇄된다. 임의의 원하는 주파수가 주로 발생기 밸브(16)의 물리적 특성에 의존하여 사용될 수 있다. 몇몇 실시양태에서, 1 Hz와 10 Hz 사이 (예컨대, 5 Hz)의 주파수가 사용될 수 있다. 발생기(8)와 바이패스 라인(18) 사이에서의 염수 유동의 비례 송량을 제어하기 위해, 밸브(16)의 듀티 사이클이 변경된다. 따라서, 예를 들어, "0"의 듀티 사이클은 바이패스 라인(18)을 통해 전체 염수 유동을 유도하는 효과를 가질 수 있고, "100"의 듀티 사이클은 발생기(8)를 통해 전체 염수 유동을 유도한다. 이러한 한도들 사이의 듀티 사이클은 듀티 사이클 값에 따라 발생기(8)와 바이패스 라인(18) 사이에서 염수 유동을 분할한다. 염수 유동이 발생기(8)와 바이패스 라인(18) 사이에서 분할될 수 있는 정밀도는 프로그램 가능한 값일 수 있는 최소 조정 단계 크기에 의해 결정될 것이다.
위에서 설명된 바와 같이, 임의의 주어진 유량에 대한, 발생기(8)로부터 용출되는 82Rb의 양은 용출 시스템(14)의 최근 사용 이력, 및 발생기(8) 내에서의 82Rb의 순간 생성 속도에 의존할 것이다. 따라서, 밸브(16) 및 발생기 성능의 모델이 주어진 듀티 사이클 설정에 대해 발생기(8)로부터 용출될 82Rb 활성의 양을 예측하기 위해 사용되는 예측적 제어 알고리즘을 구현함으로써 용출 시스템(14)의 정확도를 개선하는 것이 가능하다.
특히, 발생기 성능은 아래에서 더 상세하게 설명될 바와 같이, 주어진 유량에 대해 발생기로부터 용출될 82Rb 활성의 양을 예측하기 위해 모델링될 수 있다. 몇몇 실시양태에서, 선량 보정기 (도시되지 않음)가, 예를 들어, 82Rb 활성 농도 대 용출 체적의 측면에서 발생기 성능을 측정하기 위해 사용된다. 이러한 데이터는 임의의 주어진 염수 유량에 대해 용출되는 82Rb 활성 농도를 예측하기 위해 사용될 수 있다.
또한, 발생기 밸브 응답은 (펌프 제어 설정에 의해 결정되는 바와 같은) 임의의 주어진 총 염수 유량 및 밸브 듀티 사이클에 대해 발생기를 통한 유량의 예측을 가능케 하도록 모델링될 수 있다. 몇몇 실시양태에서, 밸브 응답은 상부 듀티 사이클 한도(.PI. max ) 및 하부 듀티 사이클 한도(.PI. min )를 정의하는 각각의 파라미터 및 유량 대 상한과 하한 사이에서의 듀티 사이클 기울기(L)의 측면에서 모델링될 수 있다. 이러한 배열에서, 상부 듀티 사이클 한도(.PI. max )는 그를 넘으면 모든 유동이 발생기(8) 내로 유도되는 것으로 간주되는 값을 나타낸다. 역으로, 하부 듀티 사이클 한도(.PI. min )는 그 아래에서 모든 유동이 바이패스 라인(18) 내로 유도되는 것으로 간주되는 값을 나타낸다. 유량 대 듀티 사이클 기울기(L)는 상한과 하한 사이에 놓인 듀티 사이클 값에 대한 발생기(8) 및 바이패스 라인(18)을 통한 각각의 유동들 사이의 비율의 변화를 정의한다.
밸브 응답이 비선형인 경우에, 유량 대 듀티 사이클 기울기 파라미터(L)를 수학적 밸브 응답 곡선을 정의하는 하나 이상의 파라미터로 대체하는 것이 유리할 수 있다.
용출 운전의 시작 시에, 제어기(28)는 용출 시스템을 "역치 대기" 모드로 위치시키기 위해 (도 8b의 시간(t0)에서) 발생기 밸브(16)를 개방한다. 이러한 기간 중에, 양전자 검출기(20)에 의해 검출되는 활성 수준은 '자연적인' 볼루스 곡선(12) (도 2a)의 선도 모서리를 따라서 상승하기 시작할 것이다. 이러한 기간 중에, 환자 밸브(24)는 폐쇄 유지되어, 발생기로부터 용출되는 임의의 활성은 폐기물 저장소(26)로 통과된다. 검출된 활성 농도가 목표 농도(C M ) (또는 적용 가능하다면, 조정된 목표 농도(C' M ))에 도달할 때, 제어기(28)는 (도 8b의 시간(t1)에서) 환자 밸브(24)를 개방하고, "용출" 작동 모드로 전환한다.
용출 모드 중에, 제어기(28)는 이전에 저장된 발생기 성능 데이터가 용출 운전의 선택된 유량에 대해, 양전자 검출기(20)에서 목표 활성 농도(C M )(또는 C' M )를 산출할 유량을 추정하기 위해 (S14에서) 사용되는 예측적 제어 알고리즘을 구현한다. 이러한 추정된 (예측된) 유량은 그 다음 발생기 밸브(16)의 듀티 사이클을 제어하기 위해 사용된다. 제어기(28)는 그 다음 양전자 검출기(20)에서의 순간 활성 농도를 표시하는 갱신된 농도 파라미터(C det )를 (S16에서) 얻는다. 농도 파라미터(C det )는 그 다음 목표 농도(C M )(또는 C' M )에 비교되어, (S18에서) 오차 함수(ΔC)를 얻는다. 오차 함수(ΔC)의 값에 기초하여, 발생기 밸브(16)의 듀티 사이클이 조정된다. ΔC < 0이면 (단계 S20), 듀티 사이클은 (S22에서) 증가되어, 비례하여 더 많은 염수가 더 많은 82Rb 활성을 용출시키기 위해 발생기(8)를 통해 유동한다. ΔC > 0이면 (단계 S24), 듀티 사이클은 (S26에서) 감소되어, 비례하여 더 많은 염수가 바이패스 라인(18)을 통해 유동한다. 양 조건이 모두 만족되지 않으면, 듀티 사이클은 그의 현재의 상태로 유지된다 (S28). 도 8b에서 알 수 있는 바와 같이, 이러한 작동의 결과는 목표 농도(C M )(또는 C' M )에 엄밀히 부합하는 저오차 농도 프로파일(48)이다. 용출 운전의 종료 (도 8b의 시간(t2)) 시에, 제어기(28)는 발생기 밸브(16)를 폐쇄하고 (즉, 듀티 사이클을 "0"으로 감소시키고), 발생기(8)로부터의 82Rb 활성의 용출을 종결하고 환자 라인(40) 내의 임의의 잔류 82Rb 활성을 환자 내로 플러싱하는 "환자 라인 플러싱" 모드로 용출 시스템(14)을 위치시킨다.
도 8c는 위에서 설명된 공정의 결과로서 환자에게 전달되는 활성 농도 프로파일(48)을 도시한다. 도 8c로부터 알 수 있는 바와 같이, 82Rb 활성은 "역치 대기" 모드(t0 - t1) 중에 환자에게 전달되지 않는다. "용출" 모드(t1 - t2) 중에, 활성 농도는 목표 농도(C M )(또는 C' M )를 엄밀히 따른다. 마지막으로, (t2에 이어지는) "환자 라인 플러싱" 모드에서, 활성 농도는 82Rb 용출이 종결됨에 따라 급격하게 강하하고, 잔류 활성은 환자 공급 라인(40)으로부터 플러싱된다.
실질적으로, 위에서 설명된 예측적 제어 알고리즘은 상당한 예측 오차가 발생할 수 있는 용출의 최초 수 초 동안을 제외하고, 원하는 목표 프로파일(C M (t))과 엄밀히 부합하는 82Rb 활성 농도를 생성하는 것으로 발견되었다. 발생기로부터의 모든 활성이 요구되는 총 선량에 도달하도록 용출되어야 하는 경우에, 이러한 오차는 허용되어야 한다. 그러나, 다른 경우에, "용출" 작동 모드의 시작을 지연시킴으로써 오차를 제거하는 것이 가능하다. 따라서, 예를 들어, "역치 대기" 모드 중에, 검출되는 활성 수준(C det )이 모니터링되어, 역치 (예컨대, 목표 농도(C M )의 90%)에 비교될 수 있다. 역치 수준이 도달되면, 발생기 밸브 제어 루프(42)는 도 8a 및 도 8b를 참조하여 위에서 설명된 바와 같은 작동을 시작하지만, 환자 밸브(24)는 폐쇄 유지되어, 활성 용액이 계속하여 폐기물 저장소(26)로 안내된다. 미리 결정된 지연 후에, 환자 밸브(24)는 개방되어, 환자 출구(10)로 활성 염수 용액을 공급하기 시작한다. 지연의 지속 시간은 용출의 상대 활성에 기초하여 계산될 수 있다. 예를 들어, 목표 활성 농도(C M )가 발생기(8)가 생성할 수 있는 최대 농도의 10%보다 더 작은 용출 시에, 약 10초의 지연이 사용될 수 있다. 역으로, 목표 활성 농도(C M )가 발생기(8)가 생성할 수 있는 최대 농도의 약 70%보다 더 큰 용출에 대해, 지연은 요구되지 않을 수 있다. 목표 활성 농도가 이러한 2개의 한도들 사이에 놓이는 용출에 대해, 중간 지연이 계산될 수 있다.
위에서 설명된 바와 같이, 예측적 제어 알고리즘은 발생기 성능을 모델링하여 양전자 검출기(20)에서 목표 활성 농도(C M )(또는 C' M )를 산출할 밸브 유동 비율 (또는 동등하게는 듀티 사이클)의 예측을 가능케 하기 위해 저장된 발생기 성능 데이터를 사용한다. 발생기 성능 데이터를 얻는 한 가지 방법은 종래의 선량 보정기 (예컨대, 캐핀텍(Capintec) CRC-15)에 연결된 환자 출구(10)에서 미리 정의된 용출 운전을 수행함으로써 용출 시스템(14)을 보정하는 것이다. 그러한 보정 용출 운전은 선량 보정기가, 예를 들어, 82Rb 활성 농도 대 용출 체적의 측면에서 발생기 성능을 측정하기 위해 사용되는 것을 가능케 한다. 이러한 데이터는 보정 운전으로부터 시간이 경과함에 따라 점진적으로 감소하는 정확도로, 임의의 주어진 염수 유량에 대해, 용출되는 82Rb 활성 농도를 예측하기 위해 사용될 수 있다. 규칙적인 간격 (예컨대, 하루에 한 번)으로 보정 운전을 반복하는 것은 발생기(8)가 노후화됨에 따른 발생기 성능의 변화를 추적하여, 연속적인 보정 운전들 사이에서 정확한 유동 비율 예측을 가능케 하기 위해, 발생기 성능 데이터가 갱신되도록 허용한다. 필요하다면, 보정 용출은, 예를 들어 1일 프로토콜의 일부로서, 자동으로 실행되도록 계획될 수 있고, 이는 시스템 정확성을 보장함과 동시에 사람의 오차에 대한 잠재성을 제한한다.
바람직하게는, 보정 용출 운전은 동일한 유량 (예컨대, 15 mL/min)에서, 동일한 지속 시간 (예컨대, 1 분)에 걸쳐 수행된다. 이는 82Rb의 공지된 반감기 (76 초)가 선량 보정기에 의해 검출되는 활성의 붕괴 기산을 예측하기 위해 사용되는 것을 가능케 한다. 예측된 붕괴 시간과 실제 붕괴 시간 사이의 차이가 82Sr의 파과를 표시한다. 따라서, 82Sr 파과는 각각의 보정 용출 운전의 지속 시간 전체에 걸쳐 규칙적인 간격으로 선량 보정기 내의 활성 수준을 샘플링함으로써 그리고 보정 운전의 완료에 이어지는 미리 결정된 기간 동안, 계획된 시스템 보정 프로토콜의 일부로서 자동으로 검출될 수 있다. 결과적인 보정 데이터는 시간 및 활성 염수 용액 체적의 함수로서, 선량 보정기 내의 활성 수준을 추적한다. 용출 중에 수집된 보정 데이터는 용출이 정지된 후에 82Rb 붕괴 곡선의 예측을 가능케 한다. 이러한 예측된 붕괴 곡선과 용출 후에 수집된 보정 데이터 사이의 비교는 82Sr 파과의 검출을 가능케 한다.
용출 중에 수집된 보정 데이터는 또한 활성 파라미터(C det )와 82Rb 활성 농도 사이의 비례 상수(K)를 계산하기 위해 사용될 수 있다. 특히, 보정 용출 중에 선량 보정기에 의해 검출되는 순간 활성은 활성 농도 및 공지된 82Rb 붕괴 곡선의 컨볼루션이다. 염수 체적 유량이 공지되어 있으므로, 용출 중에 수집된 보정 데이터는 선량 보정기로 진입하는 활성 염수 용액의 실제 활성 농도와, 비례 상수(K)를 계산하기 위해 사용될 수 있다.
상기 설명에서, 예측적 제어 알고리즘은 양전자 검출기에서 목표 활성 농도(C M )(또는 C' M )를 산출할 밸브 듀티 사이클을 예측하기 위해 저장된 발생기 성능을 사용하고, 이러한 추정은 발생기 밸브(16)를 제어하기 위해 사용된다. 검출된 농도 파라미터(C det )와 목표 활성 농도(C M ) 사이의 오차(ΔC)가 그 다음 계산되어, 발생기 밸브(16)의 유동 비율 (듀티 사이클)을 조정하기 위해 사용된다. 이러한 오차는 또한 발생기 밸브 응답 파라미터를 갱신하기 위해 자가 조정 알고리즘에 대한 데이터 입력으로서 사용될 수 있다. 이러한 기능성은 예측적 제어 알고리즘의 정확도를 보장하고, 예를 들어 구성요소 노후화 및 마모로 인한 밸브 성능 변화를 보상하기 위해 유용하다.
몇몇 실시양태에서, 자가 조정 알고리즘은 다수의 용출 운전에 걸쳐 누적된 오차 데이터를 사용한다. 따라서, 예를 들어, 각각의 용출 운전 중에, 원하는 유동 비율이 (예컨대, 염수 유량, 목표 활성 농도(C M ), 및 저장된 발생기 성능 데이터에 기초하여) 계산될 수 있고, 오차 함수(ΔC) 값이 원하는 유동 비율의 함수로서 저장될 수 있다. 다수의 용출 운전에 걸친 오차 값 대 유동 비율 데이터의 누적은 그 다음 기울기 오차(ΔL)를 얻기 위해 처리될 수 있다. 이러한 오차 값은 그 다음 기울기 오차(ΔL)를 0을 향해 구동하기 위해 유동 비율 대 값의 듀티 사이클 기울기 파라미터(L)를 증분식으로 조정하기 위해 사용될 수 있다.
상부 듀티 사이클 한도(.PI. max )는 발생기로부터의 예측된 활성 농도가 원하는 목표 값(C M )을 만족시킬 수 없는 용출 중에 누적된 오차 데이터에 기초하여 조정될 수 있다. 이러한 상황은 82Rb 생성 속도가 최저일 때, 발생기(8)의 유효 수명의 종료를 향해 수행되는 용출 운전 중에 발생할 수 있다. 발생기(8)로부터의 예측된 활성 농도가 원하는 목표 값(C M )보다 더 작을 때, 예측적 제어 알고리즘은 듀티 사이클을 그의 상한 값(.PI. max )으로 설정하도록 작동할 것이다. 이러한 상태에서, 측정된 농도 파라미터(C det )가 목표 값(C M )보다 더 작으면, 오차 함수 값(ΔC)은 0이 아닌 값이고, 교정 루프 (도 8a)는 듀티 사이클을 추가로 증가시키기를 시도할 것이다. 농도 파라미터(C det )의 추가의 증가가 (함수 값(ΔC)의 변화에 의해 표시되는 바와 같이) 발생하지 않으면, 상한 값(.PI. max )은 미리 결정된 단계 크기 (예컨대, 10-5)만큼 감소될 수 있다. 다른 한편으로, 교정 루프의 작동이 검출된 농도(C det )의 증가를 생성하지 않으면, 오차 데이터의 기울기는 상한 값(.PI. max )을 증가시키기 위해 사용될 수 있다.
필요하다면, 유사한 접근이 밸브(16)의 히스테리시스를 교정하기 위해 사용될 수 있다. 히스테리시스는 지연된 응답을 보통 포함하는, 입력 파라미터의 변화의 방향에 의존하여 시스템이 상이하게 거동하는 것을 말한다. 도 4에 도시된 유형의 2-상태 핀치 밸브의 경우에, 개방 및 폐쇄 지연 시간은 상이할 수 있다. 이러한 밸브 히스테리시스는 도 7을 참조하여 위에서 설명된 역치 기반 용출 제어 알고리즘에서 명백하고, (원하는 용출 활성 선량을 달성하기 위해 요구되는) 예측된 용출 지속 시간과 그러한 선량을 얻기 위해 요구되는 실제 용출 지속 시간 사이의 차이로서 나타난다. 따라서, "총 활성 선량"형 용출 운전에 대한 실제 용출 시간을 모니터링함으로써, 밸브 히스테리시스를 보상하기 위해 역치 설정점 (즉, 목표 활성 농도(C M ))에 적용될 수 있는 히스테리시스 계수(H)를 계산하는 것이 가능하다.
상기 실시양태에서, 발생기 밸브는 모든 염수 용액 유동을 발생기(8) 내로 유도하기 위한 "켜짐"; 또는 모든 염수 용액 유동을 바이패스 라인(18) 내로 유도하기 위한 "꺼짐"인, 2-상태 밸브로서 제어된다. 도 7의 실시양태에서, 발생기 밸브(16)는 역치 비교에 응답하여, 이러한 방식으로 정밀하게 제어된다. 도 8의 실시양태에서, 밸브(16)는 미리 결정된 주파수 (예컨대, 5 Hz) 및 연속적으로 (또는 단차식으로) 변화 가능한 비례 송량 밸브를 모방하도록 조정된 듀티 사이클에서 연속적으로 순환된다. 밸브 제어의 이러한 방법들 모두는 도 4의 밸브가, 예를 들어, 솔레노이드 및 스프링에 의해 제어되는 실시양태에 대해 특히 적합하다. 그러나, 필요하다면 연속 가변 밸브가 사용될 수 있음이 이해될 것이다. 예를 들어, 도 4의 밸브의 위치는 서보 모터에 의해 제어될 수 있고, 이러한 경우에, 발생기와 바이패스 라인 사이에서의 염수 유동의 정확한 비례 송량은 "켜짐" 상태와 "꺼짐" 상태 사이에서 밸브를 순환시키지 않고서 얻어질 수 있다. 명확하게는, 상이한 발생기 밸브 제어 기술들의 사용은 밸브 제어 신호 및 응답 파라미터에 있어서의 대응하는 차이를 내포한다. 그러나, 본원에서 제공되는 교시에 기초하여, 모든 그러한 변형은 본 기술 분야의 통상의 기술자의 범위 내에 있고, 그러므로 본 발명의 범주 내에서 고려된다고 간주된다.
도 9 - 도 14는 본 발명의 추가의 실시양태를 도시한다.
도 9는 본 발명의 다른 실시양태에 따른 루비듐 용출 시스템의 주요 요소들을 개략적으로 도시하는 블록 선도이다. 도 9의 루비듐 용출 시스템은 도 1의 루비듐 용출 시스템과 유사한 요소들을 가질 수 있다. 도 9의 루비듐 용출 시스템은 또한 추가의 요소들을 가질 수 있다. 이러한 추가의 요소들은 프린터(50) 및 USB (범용 직렬 버스; 또는 다른 통신 포트) 포트(52), 압력 검출기(62), 선량 보정기(56), 유동 조절기(66), 및 UPS (무정전 전력 공급 장치)(54) 중 임의의 하나 이상을 포함할 수 있다.
도 9의 루비듐 용출 시스템은 발생기로부터 용출되는 유체 내의 82Rb, 82Sr 또는 85Sr의 농도, 발생기로부터 용출되는 유체의 체적, 또는 시스템의 적어도 일 부분을 통해 유동하는 유체의 압력과 같은, 시스템의 다양한 태양을 평가하기 위해 사용될 수 있다. 시스템의 이러한 태양에 대한 정보는 시스템의 다양한 요소에 의해 모여서 제어기로 보내질 수 있다. 제어기 및/또는 (프로세서 및 메모리를 포함할 수 있는) 사용자 인터페이스 컴퓨터는 시스템의 상태를 평가하기 위해 이러한 모아진 데이터를 분석할 수 있다.
도시된 바와 같이, 압력 검출기(62)는 바이패스 라인의 라인 내 압력을 검출하고, 이러한 압력에 대한 정보를 제어기로 이송하도록 구성된다. 압력 검출기는 취입 라인 (염수 공급 라인)과 같은, 시스템 내의 다른 곳에서 라인 내 압력을 검출하도록 구성될 수 있다.
사용자 인터페이스 컴퓨터는 프린터(50)에 연결되며 USB 포트를 갖는 것으로 도시되어 있다. 사용자 인터페이스 컴퓨터의 사용자 인터페이스는 평가의 결과에 기초하여, 조치 방침을 권장하거나 조치 방침을 권장하지 않는 출력을 사용자 인터페이스 상에 발생시키도록 사용될 수 있다. 프린터(50)는 발생기로부터 용출되는 유체 내의 82Rb, 82Sr 또는 85Sr의 농도, 발생기로부터 용출되는 유체의 체적, 또는 시스템의 적어도 일 부분을 통해 유동하는 유체의 압력과 같은, 시스템의 상태에 대한 정보를 인쇄하기 위해 사용될 수 있다. USB 포트는 플래시 드라이브와 같은, 메모리 위치 내에 평가의 결과의 표시를 저장하기 위해 사용될 수 있다.
추가로, 사용자 인터페이스 컴퓨터는 서버, 또는 클라우드 컴퓨팅 서비스와 같은 원격 컴퓨터와 통신하도록 구성될 수 있다. 사용자 인터페이스 컴퓨터는 평가의 결과의 표시를 통신 네트워크를 거쳐 컴퓨터로 업로드할 수 있다. 원격 컴퓨터는 복수의 컴퓨터로부터 정보를 수집하여, 이러한 수집된 정보를 단일 용출 시스템의 상태를 식별하거나, 복수의 82Sr/82Rb 용출 시스템에 대한 통계를 종합하기 위해 사용할 수 있다.
도 9의 용출 시스템은 선량 보정기(56)를 추가로 가질 수 있다. 선량 보정기(56)는 유체를 환자 출구 또는 선량 보정기로 유도하도록 구성될 수 있는 밸브와 함께, 환자 출구 대신에 또는 환자 출구에 추가하여 사용될 수 있다. 선량 보정기(56)는 유체가 용출 시스템을 빠져나갈 때 유체를 수집하는 (50mL 바이알과 같은) 바이알(58)을 포함할 수 있다. 선량 보정기(56)는 제어기에 통신적으로 결합될 수 있고, 발생기로부터 용출되는 유체 내의 82Rb, 82Sr 또는 85Sr의 활성 농도, 또는 발생기로부터 용출되는 유체의 체적과 같은 정보를 제어기로 보내도록 구성될 수 있다. 선량 보정기(56)는 방사능 차폐 재료를 포함할 수 있다.
특정 실시양태에서, 시스템은 발생기, 프로세서, 펌프, 메모리, 환자 라인, 바이패스 라인, 양전자 검출기 및 선량 보정기 중 일부 또는 전부를 수용하는 휴대용 카트 내에서 실시된다. 도 9a, 도 9b 및 도 9c는 그러한 휴대용 카트(68) 내에서 실시되는 시스템의 도면을 도시한다. 카트(68) 자체는 진동 흡수 재료로 코팅된 내부(70)를 포함할 수 있다. 무엇보다도, 도 9a는 프린터(50) 및 선량 보정기 제어기(57)를 도시한다. 무엇보다도, 도 9b는 선량 보정기(56), 환자 라인(40)(때때로, 선량 보정기 라인으로 불림), 발생기(8) 내에서 82Rb 활성을 측정하기 위한 염수 입구(35) 및 출구(33)를 갖는 발생기(8), 폐기물 수집 용기(26), 폐기물 라인(60), 압력 센서(62)(여기서, 바이패스 라인에 결합된 것으로 도시됨), 염수가 그 안으로 유동할 수 있는 Y-접합부(64), 바이패스 라인 상의 유동 조절기(66), 발생기 입구 라인(5) 및 연동 펌프(6)를 도시한다. 무엇보다도, 도 9c는 터치 스크린 모니터를 포함하는 사용자 인터페이스(44) 및 카트를 밀기 위한 손잡이(45)를 도시한다.
도 10은 루비듐 용출 시스템의 체적 유동을 평가하기 위한 예시적인 작동을 도시하는 흐름도이다. 도 10 (및 도 11 - 도 13)의 작동 전부를 구현하지는 않거나, 도시된 작동들을 도시된 순서와 상이한 순서로 구현하는 본 발명의 실시양태가 있음을 이해할 수 있다.
작동은 가장 최근에 검출된 또는 "최종" 체적 값을 수신하는 것에서 시작한다. 이는 발생기가 마지막으로 교체되었으므로, 발생기에 의해 용출된 유체의 체적일 수 있다. 그 다음, 발생기를 통한 유체의 유동이 시작된다. 발생기 (때때로, 칼럼으로 불림)을 통과하는 유체의 체적이 모니터링될 수 있고, 그러한 체적은 주기적으로 기록될 수 있다. 도시된 예에서, 체적은 초당 1회 기록된다. 기록된 체적은 역치 값 - 예를 들어, 30L에 대해 비교될 수 있다. 기록된 체적이 규정된 최대 체적 한도보다 더 작은 경우에, 작동은 발생기를 통과하는 유체의 체적을 모니터링하는 것으로 복귀한다. 기록된 체적이 한도에 도달한 경우에, 제어기는 발생기가 교체될 때까지 시스템이 추가의 용출을 수행하는 것을 방지하도록 구성될 수 있다.
도 11은 루비듐 용출 시스템의 주기적인 품질 점검 평가를 위한 예시적인 작동을 도시하는 흐름도이다. 도시된 바와 같이, 작동은 선량 보정기 일정성을 선택적으로 검증하고, 그 다음 도 9에 도시된 선량 보정기와 같은 선량 보정기 내에 (50mL 바이알과 같은) 바이알을 설치함으로써, 시작할 수 있다. 그 다음, 품질 점검 평가가 시작될 수 있다. 유체의 일정량이 시스템을 통해 폐기물로 보내질 수 있다. 이러한 유체는 시스템 내에 존재할 수 있는 임의의 잔류 활성 염수 용액을 세척하기 위해 사용되는 불활성 염수 용액일 수 있다. 예를 들어, 유체는 발생기를 우회하여, 바이패스 라인을 거쳐 보내질 수 있다.
그 다음, 더 많은 유체가 발생기를 통해 선량 보정기로 보내질 수 있고, 82Rb의 농도가 이러한 유체에 대해 계산될 수 있다. 82Rb의 농도는, 예를 들어, 30분 동안 초당 1회로, 주기적으로 모니터링될 수 있다. 추가로, 유체 내의 82Rb의 반감기가 시스템이 훼손되지 않음을 보장하기 위해 측정될 수 있다. 연속적인 붕괴가 측정되지 않는 경우에, 이는 훼손 또는 시스템 오작동이 발생하였고, 오차가 상승될 수 있음을 표시할 수 있다.
대략 76 초의 반감기를 갖는 유체의 이성질체가 있는 경우에, 유체 내의 다른 방사능 모이어티의 각각의 농도가 결정될 수 있다. 예를 들어, 유체 내의 82Sr 및 85Sr의 농도가 결정될 수 있다. 그 다음, 82Rb 대 82Sr의 농도의 비율과, 82Rb 대 85Sr의 농도의 비율이 결정될 수 있다. 이러한 비율은 그 다음 데이터 로그 내에 기록될 수 있다.
그 다음, 적용 가능한 USP (미국 약전 표준)에 대한 방사능 모이어티의 농도의 측정이 취해질 수 있고, 이러한 측정에 기초하여 조치가 취해질 수 있다. 측정된 값이 적용 가능한 USP 표준의 최대 역치 (예를 들어, 적어도 50%)에 도달한 경우에, 시스템은 고장 또는 오류 상태로 위치될 수 있고, 추가의 환자 용출이, 발생기가 교체되고/거나 평가가 USP에 대한 방사능 모이어티의 농도가 허용가능한 수준에 있다고 보여줄 때까지, 수행되지 않는다. 측정된 값이 적용 가능한 USP 표준의 경고 수준 (예를 들어, 그의 20%)보다 더 작은 경우에, 용출은 정상적으로 발생할 수 있고, 환자가 처치될 수 있다. 측정된 값이 경고 역치와 한계 역치 사이에 있는 경우에, 한정된 수의 환자 (예를 들어, 1 내지 4명의 환자)가 추가의 평가 또는 보정이 요구되기 전에 처치될 수 있다. 도시된 바와 같이, 측정된 값이 적용 가능한 USP 표준의 적어도 20%이지만 50%보다 작은 경우에, 4인까지의 환자가 추가의 평가가 요구되기 전에 용출 시스템에 의해 처치될 수 있다.
도 11 (또는 도 10 또는 도 12 - 도 13)의 작동은 하루에 한 번과 같이, 주기적으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 평가가 특정 시점 이전의 미리 결정된 기간 내에 (예를 들어, 이전 1 시간, 2 시간, 4 시간, 6 시간, 8 시간, 12 시간, 18 시간, 24 시간, 36 시간 또는 48 시간 이내에) 수행되지 않았다고 결정된 경우에, 시스템은 평가 점검이 추가의 용출을 수행하기 전에 수행되어야 한다고 요구할 수 있다. 다른 실시양태에서, 수행된 평가가 82Sr 또는 85Sr 농도가 역치를 초과한다고 표시하는 것으로 결정된 경우에, 플러싱 용출이 환자 용출을 수행하기 전에 수행될 수 있다. 플러싱 용출은 바이패스 라인을 거쳐 시스템을 통해 불활성 염수 용액을 흘려 보냄으로써와 같이, 시스템을 플러싱하는 용출인 것으로 간주될 수 있다. 환자 용출은 의료적 처치의 목적으로 환자에게 활성 모이어티를 함유하는 염수 용액을 전달하는 용출인 것으로 간주될 수 있다. 대안적으로, 82Sr 또는 85Sr 농도가 역치를 초과하는 경우에, 본 발명의 실시양태는 플러싱 용출 및 성공적인 보정 용출이 수행될 때까지 환자 용출이 수행되는 것을 방지할 수 있다.
도 12는 루비듐 용출 시스템 내의 임의의 오작동의 검출을 위한 예시적인 작동을 도시하는 흐름도이다. 도시된 바와 같이, 작동은 용출을 시작하는 것에서 시작된다. 그 다음, 라인 내 압력과 같은 파라미터가, 이러한 경우에 도 9의 제어기로 압력 측정치를 보내는 도 9의 압력 검출기에 의해 측정된다. 제어기가 그 다음 이러한 압력을 평가할 수 있다. 압력이 허용가능한 범위 밖에 있으면, 유체를 발생기 및 바이패스 라인으로 펌핑하는 펌프가 차단되거나 달리 정지된다. 압력이 한도 내에 있는 경우에, 용출이 진행될 수 있고, 압력은 추가로 모니터링될 수 있다. 유사한 검증이 펌프 장치에 대해 수행될 수 있다. 예를 들어, 제어기는 현재의 펌프 속도를 요구되는 속도와 주기적으로 비교할 수 있다. 차이가 허용가능한 한계를 초과하면, 제어기 용출이 정지된다. 마지막으로, 제어기는 각각의 핀치 밸브의 상태를 연속적으로 검증할 수 있다. 핀치 밸브가 예상 상태와 동기되지 않으면, 오류가 신호화되고, 제어기는 용출을 정지시킨다. 즉, 본 시스템의 메모리는 프로세서-실행가능 지시를 보유할 수 있으며, 이는, 프로세서 상에서 실행될 때, 시스템이, 예를 들어, 펌프, 압력 센서, 핀치 밸브 또는 광자 계수기의 오작동의 결정에 응답하여 펌프를 정지시키게 한다.
도 13은 루비듐 용출 시스템의 활성 모니터링을 위한 예시적인 작동을 도시하는 흐름도이다. 작동은 환자 용출을 시작하는 것에서 시작된다. 환자 용출이 발생하는 동안, 실시간 활성이 도 9의 e+ 검출기 내에서와 같이, 광전증배관 (PMT)에 의해 모니터링된다. 이러한 모니터링된 데이터는 도 9의 제어기로 보내질 수 있다. 제어기로 데이터를 보내는 것에 추가하여, 데이터는 기록될 수 있다. 도시된 바와 같이, 데이터는 주기적으로 (예를 들어, 초당 1회) 기록되고, 도 9의 사용자 인터페이스 컴퓨터 상의 파일과 같은 파일로 저장된다. 제어기로 데이터를 보내는 것과 데이터를 기록하는 것의 조합은 환자 용출의 지속 시간 동안 계속될 수 있다. 공정 중에 제어기에 의해 검출되는 임의의 PMT 오작동이 용출의 중단을 트리거링할 수 있다.
도 14는 루비듐 용출 시스템의 펌프를 정지시키는 데 사용되는 주요 요소들을 개략적으로 도시하는 블록 선도이다. 도 9의 사용자 인터페이스 컴퓨터일 수 있는 컴퓨터, 도 9의 제어기일 수 있는 제어기, 및 도 9의 펌프일 수 있는 펌프가 도시되어 있다. 제어기는 컴퓨터 및 펌프에 통신적으로 결합되는 것으로 도시되어 있다. 제어기가 (프로세서를 포함할 수 있는) 컴퓨터와의 통신을 소실하면, 제어기는 이를 검출하고, 응답하여 펌프를 정지시킬 수 있다. 이는 시스템이 충분한 안전 모니터링이 발생할 때에만 작동하도록, 또는 사용자가 시스템을 훼손하고 가능하게는 위험한 방식으로 시스템을 작동시키는 것을 방지하기 위해, 안전 특징으로서 행해질 수 있다.
도 10 - 도 14의 작동을 구현함으로써, 완전 자동화된 품질 제어 검증의 다음의 태양들이 달성될 수 있다. 선량 보정기에 대한 1일 일정성 점검이 수행될 수 있다. 시스템의 1일 플러싱이 폐기물로 보내질 수 있다. 환자 라인은 자동으로 프라이밍될 수 있다. 유량이 모든 새로운 발생기에 대해 보정될 수 있다. 발생기를 통과하는 총 체적이 모니터링되어 데이터 파일 내에 기록될 수 있다. 82Sr 및 85Sr 수준의 1일 자동 검증이 수행될 수 있고, 붕괴가 바이알이 조기에 제거되지 않도록 보장하기 위해 모니터링된다. 압력 검증이 환자 안전을 보장하고 발생기에서의 임의의 문제 (예컨대, 증가하는 압력이 라인 또는 발생기 칼럼 내의 막힘을 표시할 수 있음)를 예측하기 위한 경향을 허용하기 위해, 모든 용출 중에 수행될 수 있다. 광전증배관 입구 라인은 (1) 환자에 의해 수신된 방사능의 정확한 결정; (2) 환자 크기에 기초한 활성의 적절한 양의 주입 (예컨대, 소아 환자에 대해 37 MBq만큼 낮고, 비만 환자에 대해 370 MBq만큼 높음)의 주입되는 활성의 양의 정확한 결정을 허용하고; (3) 각각의 발생기 상에서의 사용시 경향을 허용하고; (4) 3개의 주입 모델 - 일정 유량, 일정 체적, 및 일정 활성률을 허용한다. 환자 비특이적 데이터가 각각의 용출 시스템으로부터 원격 서버로 매일 업로드될 수 있다. 데이터는 그 다음 발생기 제조자에 의해 회수될 수 있고, 사용시 발생기 성능이 결정될 수 있다. 이는 발생기 및 주입기 성능의 1일 모니터링, 및 환자가 발병하기 전의 예방적 중재술을 허용한다. 일정한 피드백이 컴퓨터로부터 연동 펌프로 보내질 수 있다. 사용자 인터페이스가 작동에 실패하면, 연동 펌프는 환자에 대한 위험을 방지하기 위해 정지될 수 있다.
본 발명의 실시양태가 프로세서, 및 시스템이 작동할 때 프로세서에 통신적으로 결합되는 메모리를 포함하는 컴퓨터 시스템 상에서 구현될 수 있고, 메모리는, 프로세서 상에서 실행될 때 시스템이 본 발명의 실시양태를 수행하게 하는 프로세서-실행가능 지시를 보유한다. 본 발명의 실시양태는 또한 컴퓨터 구현 방법으로서 구현될 수 있다. 추가로, 본 발명의 실시양태는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체 상에 저장되는 컴퓨터-실행가능 지시로서 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체는 일시적인 신호를 포함하는 컴퓨터 판독 가능 통신 매체로부터 구분될 수 있다.
위에서 설명된 본 발명의 실시양태는 단지 예시적으로 의도된다.

Claims (17)

  1. 82Sr/82Rb 용출 시스템이며,
    82Sr/82Rb 발생기;
    프로세서; 및
    시스템이 작동할 때 프로세서에 통신적으로 결합되는 메모리
    를 포함하고,
    메모리는 프로세서-실행가능 지시를 보유하며, 상기 프로세서-실행가능 지시는 프로세서 상에서 실행될 때,
    시스템이 적어도,
    발생기로부터 용출되는 유체 내의 82Rb, 82Sr 또는 85Sr의 농도, 발생기로부터 용출되는 유체의 체적, 또는 시스템의 적어도 일 부분을 통해 유동하는 유체의 압력을 평가하기 시작하게 하고,
    평가가 완료되었을 때, 평가의 결과에 기초하여, 조치 방침을 권장하거나 조치 방침을 권장하지 않는 출력을 사용자 인터페이스 상에 발생시키거나, 평가의 결과의 표시를 메모리 위치 내에 저장하고, 평가의 결과의 표시를 통신 네트워크를 거쳐 컴퓨터로 업로드하게 하고,
    평가가 중단되었을 때, 사용자가 품질 제어를 걸러뛰는 것을 방지하기 위해 발생기를 중지시키게 하는 것인
    시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    펌프; 및
    펌프 및 프로세서와 통신적으로 결합되는 제어기
    를 추가로 포함하고,
    제어기는 프로세서와의 통신이 소실되었다는 결정에 응답하여 펌프를 정지시키는 것인 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 메모리가 지시를 추가로 보유하며, 상기 지시는 프로세서 상에서 실행될 때, 시스템이 적어도, 용출된 유체의 총 체적이 한계 역치를 초과한다는 결정에 응답하여, 발생기가 새로운 발생기로 교체될 때까지 용출을 방지하게 하는 것인 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 메모리가 지시를 추가로 보유하며, 상기 지시는 프로세서 상에서 실행될 때, 시스템이 적어도, 82Sr 대 82Rb, 또는 85Sr 대 82Rb의 비율이 USP의 최대 역치보다 더 크다는 결정에 응답하여, 발생기가 새로운 발생기로 교체될 때까지 용출을 방지하게 하는 것인 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 메모리가 지시를 추가로 보유하며, 상기 지시는 프로세서 상에서 실행될 때, 시스템이 적어도, 82Sr 대 82Rb, 또는 85Sr 대 82Rb의 비율이 USP의 경고 역치보다 더 크다는 결정에 응답하여, 82Sr 대 82Rb, 또는 85Sr 대 82Rb의 비율이 USP의 경고 역치보다 더 크다고 결정한 이래로 한정된 수의 환자가 시스템에 의해 처치된 후에 추가의 평가를 수행하게 하는 것인 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 펌프를 추가로 포함하고;
    여기서, 메모리는 프로세서-실행가능 지시를 추가로 보유하며, 상기 프로세서-실행가능 지시는 프로세서 상에서 실행될 때, 시스템이 적어도, 유체의 라인 내 압력이 허용가능한 범위 밖에 있다는 결정에 응답하여 펌프를 정지시키게 하는 것인 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 펌프, 양전자 검출기, 및 발생기 밸브 또는 환자 밸브를 추가로 포함하고;
    여기서, 메모리는 프로세서-실행가능 지시를 추가로 보유하며, 상기 프로세서-실행가능 지시는 프로세서 상에서 실행될 때, 시스템이 펌프, 압력 센서, 밸브 또는 양전자 검출기의 오작동 식별에 응답하여 펌프를 정지시키게 하는 것인 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 메모리가 지시를 추가로 보유하며, 상기 지시는 프로세서 상에서 실행될 때, 시스템이 적어도, 용출되는 유체 내의 동위원소의 반감기가 82Rb를 표시하지 않는다는 결정에 응답하여, 용출이 환자에게 제공되는 경우의 평가를 수행하기 전에, 용출이 환자에게 제공되지 않는 경우의 평가를 수행하게 하는 것인 시스템.
  9. 제1항에 있어서, 평가가 유체 내의 82Sr 대 82Rb의 비율 및 85Sr 대 82Rb의 비율을 결정하는 것을 포함하는 것인 시스템.
  10. 제1항에 있어서, 발생기, 프로세서, 펌프, 메모리, 환자 라인, 바이패스 라인, 양전자 검출기 및 선량 보정기를 수용하는 휴대용 카트를 추가로 포함하는 시스템.
  11. 제10항에 있어서, 카트가 진동 흡수 재료로 코팅된 내부를 포함하는 것인 시스템.
  12. 제1항에 있어서, 메모리가 지시를 추가로 보유하며, 상기 지시는 주어진 일자에 프로세서 상에서 실행될 때, 시스템이 적어도, 상기 지시의 실행에 선행하는 미리 결정된 기간 내에 평가가 수행되지 않았다는 결정에 응답하여, 추가의 환자 용출을 수행하기 전에 평가 점검을 수행하게 하는 것인 시스템.
  13. 제12항에 있어서, 메모리가 지시를 추가로 보유하며, 상기 지시는 프로세서 상에서 실행될 때, 시스템이 적어도, 주어진 일자에 수행된 평가로부터 82Sr 또는 85Sr 농도가 역치를 초과한다는 결정에 응답하여, 환자 용출을 수행하기 전에 플러싱 용출 및 보정 용출을 수행하게 하는 것인 시스템.
  14. 제1항에 있어서, 프로세서 상에서 실행될 때, 시스템이 적어도, 평가의 결과의 표시를 통신 네트워크를 거쳐 컴퓨터로 업로드하게 하는 지시는, 또한 시스템이 적어도, 평가의 결과의 표시를 통신 네트워크를 거쳐, 상기 평가의 결과와 또 다른 82Sr/82Rb 용출 시스템의 평가의 결과를 조합하는 컴퓨터로 업로드하게 하는 것인 시스템.
  15. 82Sr/82Rb 용출 시스템이며,
    82Sr/82Rb 발생기;
    프로세서; 및
    시스템이 작동할 때 프로세서에 통신적으로 결합되는 메모리
    를 포함하고,
    메모리는 프로세서-실행가능 지시를 보유하며, 상기 프로세서-실행가능 지시는 프로세서 상에서 실행될 때, 시스템이 적어도,
    용출된 유체의 총 체적이 한계 역치를 초과한다는 결정에 응답하여, 발생기가 새로운 발생기로 교체될 때까지 용출을 방지하게 하는 것인 시스템.
  16. 82Sr/82Rb 용출 시스템이며,
    82Sr/82Rb 발생기;
    프로세서; 및
    시스템이 작동할 때 프로세서에 통신적으로 결합되는 메모리
    를 포함하고,
    메모리는 프로세서-실행가능 지시를 보유하며, 상기 프로세서-실행가능 지시는 프로세서 상에서 실행될 때, 시스템이 적어도,
    82Sr 대 82Rb, 또는 85Sr 대 82Rb의 비율이 USP의 경고 역치보다 더 크다는 결정에 응답하여, 82Sr 대 82Rb, 또는 85Sr 대 82Rb의 비율이 USP의 경고 역치보다 더 크다고 결정한 이래로 한정된 수의 환자가 시스템에 의해 처치된 후에 추가의 평가를 수행하게 하는 것인 시스템.
  17. 82Sr/82Rb 용출 시스템이며,
    82Sr/82Rb 발생기;
    프로세서; 및
    시스템이 작동할 때 프로세서에 통신적으로 결합되는 메모리
    를 포함하고,
    메모리는 프로세서-실행가능 지시를 보유하며, 상기 프로세서-실행가능 지시는 프로세서 상에서 실행될 때, 시스템이 적어도,
    용출되는 유체 내의 동위원소의 반감기가 82Rb를 표시하지 않는다는 결정에 응답하여, 용출이 환자에게 제공되는 경우의 평가를 수행하기 전에, 용출이 환자에게 제공되지 않는 경우의 평가를 수행하게 하는 것인 시스템.
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