专利名称：注射系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于放射检查的、采用手操作注射器的注射系统。
背景技术：
在放射检查时常常要供给溶于液体的强反差介质。这种所谓的胶质注射(Bolusinjektion)使得在利用一台放射检查设备拍摄肌体组织时有可能得到很强的对比度。除了改善对比度外，还可以在时间一定的胶质注射情况下由强反差介质在肌体组织中分布的时间顺序来得到有关例如对血液组织界限的干扰的指示。作为此技术的可重复性和高质量的基础是时间协调，即从胶质注射到用放射检查设备开始测量的时间控制(Timing)。在大多数情况，胶质注射由医生用一个注射器进行手工操作来完成。然后注射的时间点通过叫喊通知放射设备的操作人员。此外，还采用通过一终端进行控制的机械注射。其缺点在于不能及时察觉故障，这由于对患者的自动胶质注射通常不能进行监测。在注射期间可能出现的故障例如为注射软管的泄漏或破裂。
德国专利申请公开说明书DE 19647701 A1公开了一种反差度检测装置。该装置由一个与一处理单元相连接的传感器构成。该传感器可以确定体内各区域的强反差介质浓度或反差度。一个测量值与额定值的比较转换成一个转送给泵系统的控制脉冲。
德国专利说明书DE 3419347 C2给出一个用于连续送出一种消毒用的、无菌生理液体的装置，该装置在逐渐排空时向液体施加一个保持不变的压力。
由德国专利文献DE 1566585给出一个注射X光造影用强反差介质的装置，它具有一个与注射介质的形状、粘性和流动阻力无关的、不变的注射功率。
德国专利申请公开说明书DE 4123441 A1公开了一台用于确定至少一种存在于一有机组织中的物质的浓度的装置，其带有一个由一微处理机控制的泵吸装置。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种带有一手工操作注射器的注射系统，利用此系统可以改善胶质注射与开始用放射检查设备进行测量的时间协调。
按照本发明，上述技术问题是这样解决的对于那种用于放射检查的、利用手操作注射器来将一种物质有控制地人工注射到一患者体内的注射系统，在其中设有用于确定一充有待注射物质的容腔的充填状态的部件。
这允许在一个例如由一溶于液体中的强反差介质所支持的放射检查与该容腔充填状态间实现可靠的、独立于口头通信的同步。这样就可以例如在用于测取充填状态的部件获悉所述容腔是仍处于充填状态还是不再处于充填状态的这一时刻产生一个信号。于是本发明可以实现一种可控制其注射过程的人工注射，且在该注射中记录该待注射物质送出量随时间的变化。在此，这种待注射的物质可以例如是一种强反差介质或一种药品。
本注射系统的一种优选结构为用来确定充填状态的部件测定该注射器的一个构件在排空其容腔时所通过的一个行程点。这种结构的优点在于，例如仅仅一个构件的运动通过一个或多个行程点来记录，而与排空速度无关。在这种情况下，该构件的运动与容腔的排空相关。例如，该构件可以直接对排空起作用，或者在结构上与一个对排空起作用的构件相连接，从而两个构件的运动相关。
在该注射系统的一种优选实施方式中，该待注射的物质根据注射过程在容腔中瞬时占据一定的体积，该体积的大小由用来确定充填状态的部件来测定。这种方式的优点在于可以采用一种进行此放射检查的成象检查设备，以确定该瞬时占据的体积。其进一步的优点在于有关充填状态的信息直接存在于各自的图象中，例如一磁共振拍摄的相片中。
在进一步的优选结构中，该容腔包括一个标示体积，该标示体积与一个将待注射物质从该注射器送往患者的导管相连接，其中尤其该标示体积的充填状态取决于施加在该物质上的压力。将容腔与注射器分开的优点在于两者可以彼此无关地定位。所述在注射时施加于注射物质上的压力决定该标示体积的充填状态。这样，充填状态与注射过程相关，从而在这里确定了充填状态就可能改善注射与开始用放射检查设备进行测量的时间协调。
在一种有利的进一步结构中，用来确定充填状态的部件具有一个标示器，该标示器包含有该由待注射物质充填的标示体积，且该标示体积通过一个对压力敏感的膜片与一气体腔室分开。在这种情况，气体腔室一方面用作平衡体积，使得在标示体积中充填状态的变化成为可能，另一方面通过图象中该注射物质和气体间增大的反差使得对充填状态的分析变得更为清楚。
在进一步的结构中，标示器这样设置在一个完成放射检查的设备、尤其是一CT设备或MR设备的成象区，从而借助该设备可测出该充有待注射物质的标示体积的充填状态的变化。如果该成象区可以变化地调整，则一方面其优点可以是利用多个标示器，以便可利用每个可能的成象区，或者另一方面可能有利于将该标示器与该改变的成象区一起带走。
在另一种优选的实施方式中，用来确定充填状态的部件设计成用来确定多个不同的充填状态，以便确定该注射随时间变化的过程、尤其是该注射的开始和结束。从此随时间的变化可以例如推出该注射过程的持续时间。
在再一个优选的实施方式中，该容腔是该注射器的一个腔体。其优点在于该用来确定充填状态的部件可以与注射器设计成一体。
在一种进一步的结构中该注射器设计成一个柱塞泵。一个柱塞泵的实例是一个注射针筒。
在另一个优选实施方式中，该用来确定充填状态的部件包括一个用于识别离开一初始充填状态或到达一结束充填状态的开关。
在进一步的结构中，所述开关确定柱塞泵的一个柱塞尤其在注射开始或结束时所占有的初始位置或结束位置。
在一种特别的实施方式中，该用来确定充填状态的部件具有一个用于分析该注射随时间的变化、尤其是用于测量该注射开始到结束这一段时间的时间元件。这就允许完成对该注射随时间变化的分析，其优点在于将该注射过程的不同时间点和时间间隔、例如该注射开始和结束的时间间隔提供作为电信号信息。
在一种有利的实施方式中，所述用来确定充填状态的部件具有光导纤维开关和/或磁性开关和/或气体开关(pneumatische Schalter)和/或气动开关(pneumatisch-dynamische Schalter)。这种开关可方便地设计得很牢固、易消毒或无需照管，适用于用作医院日常工作中注射系统。此外，这些部件不需要那些在放射检查设备中例如会对图象质量产生干扰的电缆或铁磁性构件。磁性开关是一个例外，其在一个磁共振设备中不能被使用或仅仅能在干扰区外使用。此外，比较有利的是采用那些在拍摄区无需当地提供能量的开关或传感器。那些以气动或液压原理为基础的开关就属于这种情形。
在一种优选的实施方式中，该用来确定充填状态的部件具有一个用于控制数据、尤其是控制一个放射检查设备的信号输出端。在该信号输出端处给出例如有关注射过程(开始时间、结束时间、持续时间)的信息，这些信息可直接转送到一台放射检查设备。
在另一个实施方式中，该用来确定充填状态的部件具有用于将有关输送待注射物质的信息进一步导送到一检查设备控制单元的部件。这就可能例如在注射随时间的变化偏离标准过程时输出一个警告信号。
该注射系统的另一种应用涉及例如同一或不同药品的多次注射，利用此可以达到改进的效果。在这种情况下，该注射的时间协调借助控制单元和专用的时间元件来完成。
在一个特别有利的实施方式中，所述注射系统与一个放射检查设备、尤其是一个磁共振断层造影设备一起使用。
下面结合图1至图8对本发明的三种实施方式作出说明图1示出一种用于放射检查的、采用手操作注射器的注射系统的概貌，该手操作注射器包含有两个开关形式的测控注射过程的手段；图2示出了一种带有一用于确定注射结束的光导纤维开关的注射器；图3、图4和图5示出了另一种带有一个由气体开关和气动开关构成的组合体的注射器；图6、图7和图8示出了一种带有一位于检查设备图象区内部的标示器的注射系统的可替换实施方式。
具体实施例方式
图1描述了一种用于放射检查的、有控制地注射一种物质9(优选为一种X光造影用溶剂)的注射系统1。该注射系统包括一个手操作注射器3和一个控制单元4。该注射器3为一个由一柱塞5和一套筒7构成的注射针筒。
待注射的物质9位于一个由该注射器3的柱塞和套筒形成的容腔(储液器)中。通过将柱塞5推入套筒7使该物质经导管10静脉注射到患者11体内。因此柱塞5的位置确定了该容腔的充填状态。注射器3的套筒7的两行程点上各固定了一个开关12，该开关分别与控制单元4相连接，并通知该控制单元4该柱塞5到达了此两行程点之一以及该容腔相应的充填情况。该开关12例如可以是由柱塞上的一个金属环来释放的磁性开关。
控制单元4包括一个时间元件14，该时间元件测量通过两个行程点的时间间隔并判断该时间间隔是否在允许界限范围之中。如果在允许范围，则控制单元的一个信号输出端15上出现一个包含有注射开始时间的信号，并将该信号传送给成象类医学检查设备17。
图2描述了一种带有一注射器3A和一光导纤维开关的注射系统1A，优选可采用一磁共振设备。该光导纤维开关由一光导管21、一光源23和一光传感器25构成。在控制单元4中光源23的光耦合进入光导管21，从那里导送至朝着注射器3A出口的光导管21。在那里，光以已知的损失量通过带有待注射物质的套筒7A，接着由该光导管21的第二部分传送到同样位于控制单元4A中的光传感器25中。一旦柱塞A到达套管7A的端部，其阻止光传送到光传感器25。这在控制单元4A上产生一个表示该柱塞A将注射器3A的容腔完全排空的电信号。这相应于注射器中不再存有物质，该注射结束。在注射器3A上还可以安装另一个光导纤维开关来检查该柱塞5A的另一个行程点，因而也可以得知充填状态与时间的关系，由此获知注射过程。
图3至图5描述了一种带有一个由一气体开关和一气动开关构成的组合体的注射器3B的改型。这两个开关各由一个充有气体、且在注射期间会发生压力变化的容器29或30构成。此压力变化通过充有气体的导管进行静态测量(气体开关)或动态测量(气动开关)。出于清楚的考虑，图中未示出通往两个对压力敏感的开关容器29和30的导管和控制单元中的传感器。
图3给出的是注射开始时的容器充填状态。两容器承受初始状态的压力，因而处于等待位置。容器29这样设置在柱塞5B上，使得若用一个拇指向该柱塞5B施加一个压力来使柱塞5B在套筒7B中移动，则此压力也施加在该容器29上。因此该气动开关获取表征柱塞5B移动的信号，即表示柱塞5B的充填状态在改变。
图4给出注射开始后一段时间的情况。此时，该气动开关的开关容器29的充填体积在压入柱塞5B时受拇指的压力而减小。由于该气动开关先前处于等待位置，此传送给控制单元、并在那里记录的压力变化就表示不再为初始充填体积，因而开始注射。
图5描述的是注射结束的情况。随着柱塞5B的撞击提高了环形开关容器30的压力，并借助一压力传感器转换成一电信号，该信息表示该柱塞5B被止挡了，即在容腔中不再有用于注射的物质，该注射结束。
代替此以气体作用为基础的开关可以在一个稍作变化的系统中采用液压开关。
图6至图8描述了一种带有一标示器31的注射系统1C的一种可替换的实施方式，其中该标示器31设置在一个医学检查设备17C、如一磁共振X光断层造影设备的成象区内。该标示器例如固定在该医学检查设备17C的患者卧塌上，从而在例如不同的磁共振断层造影拍摄时它总是位于同一已知位置。
该标示器31包括一个带有一标示体积31C的容腔，它与导管10C相通，且充有待注射的物质9C。该标示体积的变化取决于在注射过程期间导管10C中的压力。
标示器31还包括一个气体腔室35，该气体腔室由一个对压力作出响应的膜片33与待注射的物质9C相分开。该气体腔室35例如在一个磁共振拍片时与标示体积31C产生一个很大的反差，这样使充填状态的分析变得容易了。此外从该气体腔室体积的大小可以直接推出标示器31的充填状态。
图6示出了注射开始时标示器31中标示体积31C的充填状态。该气体腔室35占有标示体积31C的大部分。因为没有压力施加在物质9C上，膜片33处于松弛状态。
图7描述了注射过程中某一瞬时的情况。通过向柱塞5C加压注射液态物质9C。该压力传送给液体9C，从而在导管10C中同样出现一个较高的压力。膜片33变形，直到基于在该受压缩的气体腔室35中的压力所产生的作用力和由于膜片33延伸的张紧力与作用在物质9C上的提高的压力的作用力相平衡为止。
图8示出了在注射后标示器中标示体积31C的充填状态。在导管10C中基于容腔中的压力呈现一个稍高的压力，该压力再次相应地由标示器31中的反作用力来平衡。导管中残留有物质9C时的标示器31的充填状态稍大于注射前的充填状态。
所述膜片33的延伸和与之相应的标示体积31C的充填状态可以在医学检查设备17C拍摄时继续保持，并允许随后对注射和拍摄之间的时间关系进行分析。
此外，例如利用医学检查设备17C时可以有选择地选择标示器31在成象区中的区域。这样，关于标示体积31C大小的信息，从而关于标示器31的充填状态的信息可以借助图象处理在注射同时进行自动跟踪，并用来控制该医学检查设备17C。
因此，所述注射系统1C对于测控注射过程作了多方面的改进，因为可采用检查设备17C来检测和记录一个充有待注射物质9C的容腔的体积尺寸和变化，即例如相应地标示该检查设备的拍摄。
作为一种替换方式，标示器31中充填状态的变化还可采用前面描述的开关来测量，在那里例如检测膜片的位置变化来代替检测柱塞的位置变化。
在图1至图8中示出了用来确定一个充有待注射物质9、9B、9C的容腔31的充填状态的例子。在那里，一方面直接测量物质9C在标示器31中所占的体积。另一方面通过测量注射装置1、1A、1B的一个部件5、5A、5B的位置(这些位置与占有的体积相关)直接确定充填状态。
权利要求
1.一种用于放射检查的、利用一个手操作注射器(3，3A，3B，3C)来将一种物质(9，9B，9C)有控制地人工注射到一患者(11)体内的注射系统(1，1A，1C)，其特征在于设有用于确定一充有待注射物质(9，9B，9C)的容腔(31)的充填状态的部件(4，12，4A，21，17C，31)。
2.按照权利要求1所述的注射系统(1，1A，1C)，其特征在于所述用来确定充填状态的部件(4，12，4A，21，17C，31)测定所述注射器(3)的一个构件(5)在排空所述容腔时所通过的一个行程点。
3.按照权利要求1或2所述的注射系统(1，1A，1C)，其特征在于所述待注射的物质(9，9B，9C)基于注射过程在容腔(31)中暂时占据一定的体积，其体积大小由所述用来确定充填状态的部件(4，12，4A，21，17C，31)来测定。
4.按照权利要求1至3中任一项所述的注射系统(1，1A，1C)，其特征在于所述容腔(31)包括一个标示体积(31C)，该标示体积与一个将所述物质(9C)从该注射器(3C)送往患者(11)的导管(10C)相连接，其中尤其该标示体积(31C)的充填状态取决于施加在该物质(9C)上的压力。
5.按照权利要求4所述的注射系统(1，1A，1C)，其特征在于所述用来确定充填状态的部件(4，12，4A，21，17C，31)具有一个标示器(31)，该标示器包含有所述由该待注射物质充填的标示体积(31C)，且该标示体积(31C)通过一个对压力敏感的膜片(33)与一气体腔室(35)分开。
6.按照权利要求5所述的注射系统(1，1A，1C)，其特征在于所述标示器(31)设置在一个进行放射检查的设备(17)的、尤其是一计算机层析扫描仪或磁共振扫描仪的成象区内，使得借助该设备(17)可测出所述充有待注射物质(9C)的标示体积(31C)的充填状态的变化。
7.按照权利要求1至6中任一项所述的注射系统(1，1A，1C)，其特征在于所述用来确定充填状态的部件(4，12，4A，21，17C，31)设计成用来确定多个充填状态，以便确定该注射随时间变化的过程、尤其是该注射的开始和结束。
8.按照权利要求1至7中任一项所述的注射系统(1，1A，1C)，其特征在于所述容腔(3，31)是该注射器(3，3A，3B)的一个腔体。
9.按照权利要求1至8中任一项所述的注射系统(1，1A，1C)，其特征在于所述注射器(3，3A，3B，3C)设计成柱塞泵结构。
10.按照权利要求1至9中任一项所述的注射系统(1，1A，1C)，其特征在于所述用来确定充填状态的部件(4，12，4A，21，17C，31)包括一个用于识别离开一初始充填状态或到达一结束充填状态的开关(12)。
11.按照权利要求10所述的注射系统(1，1A，1C)，其特征在于所述开关(12)确定所述柱塞泵的一个柱塞(5)尤其在注射开始或结束时所占有的初始位置或结束位置。
12.按照权利要求1至11中任一项所述的注射系统(1，1A，1C)，其特征在于所述用来确定充填状态的部件(4，12，4A，21，17C，31)具有一个用于分析所述注射随时间变化、尤其是用于测量所述注射开始到结束这一段时间的时间元件(14)。
13.按照权利要求1至12中任一项所述的注射系统(1，1A，1C)，其特征在于所述用来确定充填状态的部件(4，12，4A，21，17C，31)具有一个或多个光导纤维开关(20)。
14.按照权利要求1至13中任一项所述的注射系统(1，1A，1C)，其特征在于所述用来确定充填状态的部件(4，12，4A，21，17C，31)具有一个或多个磁性开关。
15.按照权利要求1至14中任一项所述的注射系统(1，1A，1C)，其特征在于所述用来确定充填状态的部件(4，12，4A，21，17C，31)具有一个或多个气动开关。
16.按照权利要求1至15中任一项所述的注射系统(1，1A，1C)，其特征在于所述用来确定充填状态的部件(4，12，4A，21，17C，31)具有一个或多个气体开关。
17.按照权利要求1至16中任一项所述的注射系统(1，1A，1C)，其特征在于所述用来确定充填状态的部件(4，12，4A，21，17C，31)具有一个用于控制数据、尤其是用于控制一个放射检查设备(17)的信号输出端(15)。
18.按照权利要求1至17中任一项所述的注射系统(1，1A，1C)，其特征在于所述用来确定充填状态的部件(4，12，4A，21，17C，31)具有用于将有关输送待注射物质(9)的信息进一步导送到一检查设备(17)控制单元(13)的部件。
19.按照权利要求1至18中任一项所述的注射系统(1，1A，1C)，其特征在于所述注射系统(1，1A，1C)与一台放射检查设备(17)、尤其是一台磁共振断层造影设备共同使用。
全文摘要
本发明公开了一种用于放射检查的、利用一个手操作注射器(3，3A，3B，3C)来将一种物质(9，9B，9C)有控制地人工注射到一患者(11)体内的注射系统(1，1A，1C)，该系统具有用于确定一充有待注射物质(9，9B，9C)的容腔(31)的充填状态的部件(4，12，4A，21，17C，31)。为确定该充填状态，一方面可以直接测量该物质(9，9B，9C)在该容腔(31)中所占据的体积，另一方面可以直接通过测量该注射装置(1，1A，1C)的一个构件(5)的位置(其与所述物质在容腔中所占据的体积相关)来确定。
文档编号A61B5/055GK1471980SQ0314120
公开日2004年2月4日 申请日期2003年6月3日 优先权日2002年6月6日
发明者雷纳·库思, 雷纳 库思 申请人:西门子公司