专利名称：电动注射系统中的电动头控制的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种造影剂注射器系统，更具体地，涉及造影剂注射器系 统的改进。
背景技术：
在很多医疗环境中，在诊断或治疗期间医疗流体被注入患者。 一个例
子是使用电动自动注射器注射造影剂到患者体内以改善CT、血管造影、磁 共振或超声波影像。
适于这些和类似应用的注射器典型地必须使用相对大容积的针管并能 够产生相对大的流动速率和注射压力。鉴于此，用于这些应用的注射器典 型地被电机化，并包括大的高质量注射器电机和传动系统。为了便于使用， 电机和传动系统典型地罩在注射头中，其由地面、墙壁或吊装臂支撑。
注射头典型地以枢轴转动的方式安装在臂上，以使得头部可向上倾斜 (针管端部在针管其它部分之上)以方便用流体充注针管，和向下倾斜(针管 端部在针管其它部分之下)以便注射。以这种方式倾斜头部便于在充填过程 中从针管中去除空气，并降低在注射过程期间空气会被注射入目标体内部 的可能性。然而，意外注射空气到患者体内的潜在可能性仍然是严重的安 全隐患。
除了上述注射头，很多注射器包括用于控制注射器的单独的控制台。 控制台典型地包括可用于注射器的自动程序化控制的可编程电路，以使得 注射器的操作可做得可预测并潜在地可与其它设备例如扫描仪或影像设备 的操作同步。
这样，至少部分注射过程典型地自动控制；但是，充注程序以及典型 地注射程序的一些部分一般是由操作者使用注射头上的手工操作运动控制 来进行。典型地，手工操作运动控制包括用于注射器驱动压头反向和向前 运动的按钮，以分别充注和排空针管。在一些情况下，按钮的组合被用于 启动压头的运动或控制压头运动速度。注射头典型地还包括用以向操作者表明注射参数例如针管剩余量的量规或显示，以便操作者在控制注射器头 时使用。不幸地，操作者已经发现使用手工操作运动按钮并读取注射器头 量规和显示是麻烦的，有数种原因，其中至少有必须在向上和向下即充注 位置和注射位置之间倾斜注射头，从而改变手工操作运动按钮相对于操作 者的位置，并且在一些倾斜角度致使难以读取量规或显示。
在很多应用中，期望使用具有多种不同针管尺寸的注射器。例如，对 于儿童用或者在特定程序需要较小体积的流体的场合，期望使用比成人用 更小的针管。为了便于不同针管尺寸的使用，注射器已经构建为有可拆除 面板，那里每一个不同面板配置用于一特定针管尺寸。典型地，注射器能 够通过检测哪一个面板安装到注射器，例如使用安装到注射器壳体的前表 面的磁检测器以检测面板中磁体的存在或不存在而调节注射参数。不幸地， 引入磁检测器到注射器头的外壳体中的必要性增加了注射器头的制造复杂 性和费用。
近来，电动注射器中的一个发展是引入双头注射器，也就是，具有两 个驱动系统和安装物以用于两个针管的注射器。用于注射器的软件使用手 工控制和响应存储的顺序的编程注射程序二者提供这些驱动系统的独立控 制。这种双头注射器允许在顺序期间无需改变针管或其它设备而注射多种 流体。
不管当前电动注射器的益处如何，无论是单头还是双头，该领域的改 进和提高仍然是期望的目标并将确保这样的设备变得更易于使用，增加功 能性，并在操作中变得更加可靠和有效率。
发明内容
相应地，本发明的实施例涉及改进用于注射造影剂和其它流体到病人 或动物的电动注射器。
本发明的 一 方面涉及适应不同环境光线条件的注射器系统的显示器，
例如控制台或电动头。例如，显示元器件例如LCD屏和LED灯可得以控制 以使得其相对亮度水平有赖于环境光线条件。同样提供操作者超越控制的 功能性。
本发明的另 一方面涉及用于造影剂注射系统的电动头的触摸屏界面。 触摸屏显示器可由软件驱动以使得其是可配置的并且不依赖于硬件开关、LED指示器或7段显示器。因此，电动头提供与控制台显示器相同的功能 性，从而如果期望时可无需控制台。除了更多的凄t据和更多的控制在电动 头可用之外，帮助说明和其它内容上的辅助可得以提供以帮助操作者运行 设备。
本发明的再一方面涉及用于同时显示关于针管和流体二者的信息的双 头注射器系统的显示器。电动头的显示器是颜色编码的以使得有关一个针 管的信息可见地区分于有关其它针管的信息。可使用其它易于使用的传统 颜色关联以使得紫色显示关于造影剂，黄色关于盐水，黑色关于空气。
根据另一方面，其它易于使用特征包括在存储协议信息的显示中，通 过使用文件夹-选项卡类似物以管理大量存储的协议。
本发明的又一方面涉及远程控制电动头。传统的电动头驱动才几构和针 管被改进以包括用以从远程装置接收控制信号的接收器。响应控制信号， 电动头正确地操作针管压头。
本发明的一其它方面涉及利用导管的双头注射器，在导管中流体路径 保持分开直到实质上到达患者。通过利用这种类型的V导管，流体递送部 件(例如，针管、导管等)的弹性可容易地调节并且减小对患者的期望流体给 药中的滞后时间。
本发明的再又一方面涉及使用双头注射器系统进行开放性检查 (patency check)。根据本发明的该方面，盐水注射被使能并在注射的存储协 议的执行之前进行，几乎与即将进行的药剂注射以相同的流动速率和体积， 以确保不发生外渗。该方法可在软件中完成，所述软件检索关于选定协议 的流动速率和其它信息并基于那些参数控制盐水开放性注射。
本发明的相关方面涉及测试注射特征。根据该方面，进行测试注射， 首先使用与注射的存储协议相同的流体和初始流动速率，以使得用户能确 定所述流动速率的适宜性并且还确定与注射相关的时才几例如注射流体到达 患者的感兴趣区域的延迟时间。
将认识到，测试注射和开放性检查二者具有将其从注射器的正常程序 区分开的共同特征。具体地，二者都是从用以给药到患者的存储的注射协 议被单独使能的注射，并且二者都从存储的注射协议分开，也就是，其可 以根据操作者的判断选择性地进行或者不进行。这样，操作者不需要进行 开放性检查或测试注射，而具有准备好的选择来那样做，无需变化存储的注射协议。尽管开放性检查和测试注射这样功能性地和操作性地从存储协 议分开，但是其却是程序控制注射，并使用可从后者存储的注射协议中导 出的参数，例如，流动速率或者流体的使用在计划注射之后模型化。因为 测试注射和开放性检查是程序控制注射，所以其可在相关方面精确地模拟 存储注射协议，而不需要人工介入的努力且没有人员出错的可能性。再者， 因为其是程序控制，所以可计算开放性检查或测试注射的流体需要，其可 与计划的随后的注射结合以确保有足够的可注射流体可用，这样确保不像 如果开放性检查或测试注射是手工进行的可能发生的充注注射器的时间浪 费(其可包括在其已经密封后再次进入扫描室)。最后，在双头注射器的情况 下，测试注射或开放性检查，因为其是程序控制的，可包括自动返回注射 器导管到正确初始状态例如其中根据操作者或医生为影像程序优选而导管 充注有盐水或造影剂或混合物的状态的功能性。
本发明的另 一 方面涉及用于注射器上的显示屏的安装物，其允许屏得 以与注射器表面平齐地定位或者移动到从注射器表面延伸的位置。在所述 实施例中安装物提供允许屏得以从注射器表面转动离开和关于其轴枢轴转 动的双旋转，从而便于对于大量可能的注射器和操作者位置屏的可见性。
本发明的相关方面包括电动头的编程以定向显示器上的内容自动地到 正确的方位和/或基于注射顺序中的当前步骤调整内容的尺寸。这方面还可 结合有与显示器的定向有关的传感器。例如，如果传感器包括在上述的安
装物中，那么显示器可相应显示器从注射器的倾斜离开而自动地再定向。 再者，如果地球重力传感器包括在注射器中，那么显示器可响应与重力有 关的注射器倾斜例如向上倾斜以便充注和向下倾斜以便注射而自动再定 向。
本发明的再一方面涉及用于从第一和第二针管注射的注射器电动头， 其可包含两种不同类型的流体，其中注射器允许操作者确认包含在第一或 第二针管中的流体类型，这样使得操作者能以操作者的判断为任一类型流 体使用任一针管位置。
将认识到，本发明的原理可应用到造影剂到患者的注射以改善CT、血 管造影、磁共振或超声波影像或包括使用电动自动注射器注射流体的任何 其它应用。
图1A示出根据本发明的原理的电动注射器系统，图1B示出所述系统 的电动头的部件。
图2示出根据本发明的原理的基于环境光线条件控制显示元器件的亮 度的显示系统的方块图。
图3示出用于图2的系统的示例性算法的流程图。
图4A-4E示出根据本发明的原理的电动头的触摸屏显示器的一系列示 例性界面屏幕。
图4F示出根据本发明的原理的注射器电动头显示屏的旋转安装物。 图5和6示出根据本发明的原理的彼此关联导管颜色和显示图标和颜 色的双头系统的示例性电动头显示屏。
图7示出根据本发明的原理的远程控制电动头。
图8示出根据本发明的原理的连接双注射器头系统到患者的示例性V 导管。
图9示出图8的导管的示例性末端接头。 图IO示出图8的导管的示例性横截面。
图11示出用双头注射器系统进行开放性检查的示例性方法的流程图。
图12示出用注射器系统进行测试注射的示例性方法的流程图。
图13示出用于进行测试注射方法的双头注射器系统的示例性显示屏。
具体实施例方式
参照图1A，根据本发明的注射器20包括多种功能部件，例如电动头 22、控制台24和电动包26。针管36a和36b安装在注射器20的电动头22 的面^反28a和28b中，并且，使用不同的注射器控制来用例如用于CT、血 管造影或其它程序的造影剂充注针管，造影剂然后在操作者监察下或预程 序控制下注入到目标体中。
注射器电动头22包括用于控制接合到针管36a和36b的内部驱动电机 的运动的手工才喿作万走4丑29a和29b，和用于向用户表明注射器的当前状态和 操作参数的显示器30。控制台24包括触摸屏显示器32，其可由操作者使 用以远程控制注射器20的操作，并且还可用于指定和存储注射器20的自 动注射程序，其可在后通过操作者启动由注射器而自动执行。电动头22和控制台24通过缆线(未示出)连接到电动包26。电动包26 包括注射器的电源、用于控制台24和电动头22之间通信的接口电路、和 允许注射器20连接到远程单元例如远程控制台、远程手或脚控制开关或其 它允许例如注射器20的操作与影像系统的X光照射同步的原始设备制造商 (OEM)远程控制接口的其它电路。
电动头22安装到轮式架35,轮式架35包括用以支撑电动头22以便容 易定位电动头22在诊察目标体周围的支撑臂。控制台24和电动包26可放 置在桌上或安装在诊察室中的电子架上。但是，其它安装也是可以的；例 如，电动头22可由天花板、地面或墙壁安装支撑臂支撑。
参照图1B,可看出电动头22的细节。在图1B中，在触摸屏显示器30
的注射步骤协议。
尽管在此讨论的电动头22是双头注射器，但是本发明的实施例显然也 可以是单头注射器。
参照图2,光学传感器262包括在注射器电动头壳体30中的内部电i 各 板之一上，并位于允许其检测环境光线水平的窗263或其它开口附近。该 光学传感器262可典型地为将检测到的光线水平转变为电压或电流信号的 模拟器件。在经由模数转换器(ADC)转换后，该信号可然后由微处理器使用 来提高或降低显示器的亮度水平。用以关联检测到的光线水平和显示器亮 度设置的控制算法可根据不同方法而选择。例如，该亮度和检测到的光线 水平可为线性相关。但是，如果光学传感器262具有非线性检测曲线，那 么可使用适当的相关规则来改变亮度水平。此外，亮度改变可以以有限数 量的预定步骤来进行，或者包括亮度设定的几乎连续的范围。这样， 一个 普通技术人员可认识到，在本发明的范围内，有用以基于环境光线条件调 节电动注射器的显示亮度的多种功能等效方法。
调节亮度的方法随着显示器的类型而变化。例如，电动头上的LED270 的亮度可通过调节驱动LED的信号的任务周期而得以调节。另 一方面，LCD 驱动器电路268可使用脉冲宽度调制信号或DC电压水平来控制其亮度设 定。因此，辉度控制电路264、 266可取决于控制的显示器(例如268、 270) 的类型而不同。
用于电动头30或控制台32的显示器的示例性算法在图3的流程图中示出。传感器和控制电路实质上是传统的，并且一个普通技术人员将认识
到，可使用不同的功能等效电路产生正确的控制信号。在步骤302中，传 感器用于检测注射器设备使用的环境中的环境光线水平。然后，在步骤304 中，该检测到的水平转变为显示器的亮度设定。该转变过程可包括简单的 模数电路或使用具有可访问存储器的微处理器，其根据存储器中的存储的 设定关联检测到的水平和显示器亮度。转变过程可利用操作者输入来超越 控制默认行为或自动操作而无需考虑操作者的输入。最后，在步骤306中， 显示器硬件根据亮度设定得以控制。特定显示器的LED可具有其自己的根 据亮度设定来操作其的控制电路，并且LCD屏或其它显示器可具有其自己 的正确操作其的独立控制电路。
传统的用于注射器的电动头与该注射器系统的控制台相比仅包括足够 的控制来进行有限量的功能性。电动头控制典型地限于移动针管压头和使 能、启动和禁用注射协议。在注射过程中电动头显示的信息实质上也是有 限的。另一方面，该控制台具有较大的显示器和提供额外的功能性更多的 控制。协议选择和进入、保存和编辑注射和针管参数、患者造影剂体积、 注射历史、注射阶段信息和延迟、针管参数、界面信息、指示和帮助屏幕 等都是典型地通过控制台而不是电动头提供的功能性。
与传统的注射器系统相比，如刚刚所述的，本发明的实施例包括电动
头，其并不需要控制台。通过电动头上的屏幕，操作能够控制包括在注射
顺序中的任何事情。作为该系统的一个优点，没有控制台的注射器的预先
(up-front)成本得以降低。再者，显示更多和更好的信息的电动头的显示器、 帮助屏和其它功能的能力允许操作者更加有效地操作和更快地学会怎样通
过触摸屏操作电动头。替代硬件开关和按钮的电动头上的控制，显示器可 为呈现用户易于重新配置和更加稳健的界面的触摸屏。
参照图4A-4F，注射协议将从操作者的方面进行描述。但是，不同于 传统的注射器系统，关于这些图表描述的界面屏幕是由电动头上的触摸屏 显示器30提供。主操作屏在图4A中示出。盒框200,其与电动头的图标 代表201相连，确认A针管中的造影剂的当前体积。盒框202,其与针管 的图标代表203相连，确认B针管中的造影剂的当前体积。盒框204确认 操作者对于程序预选择的压力限制，盒框206确认扫描延迟(秒)，其是从操 作者启动注射(使用手动开关、控制台上的键或者电动头上的按钮)的时刻直到目标体的X光或磁扫描应当开始的延迟(在该延迟的末尾，电动头中的微
处理器产生向操作者表明扫描应当开始的声音；或者扫描可通过扫描器和 注射器之间的合适的电连接而自动启动)。盒框207确认注射延迟(秒)，其 是从上述的操作者启动注射的时刻直到协议辨别的注射将开始的延迟，从 而允许在造影剂流动之前扫描器被启动的时间。在示出的情形中，针管A 包含158ml流体，其中73ml将由当前选定的协议使用，针管B包含158ml 流体，其中83ml将由当前选定协议使用，压力极限是20psi，并且没有扫 描或注射延迟。
在图4A所示的显示中，按4丑208可用于改变显示的方位。特别地，如 图4B所示，通过在这个按钮上按压屏，显示可在屏上倒转从而便于在多个 可能的方位使用注射器。
如图4A所示，协议包括多个阶段；在每一阶段注射器产生预编程的流 动速率以输出预编程的流体总体积。示出的协议仅具有两个阶段；但是， 其它可由操作者选择的协议具有多个阶段。用户可选择协议，使能注射， 或者通过按压显示器30的触摸按钮通过显示屏导航。
显示的区域212确认对于当前协议阶段的流动速率，区域214确认对 于那些各个阶段的体积。用户可通过按任何这些区域从而移到协议参数进
入屏来改变这些参数，如图4C所示。在该屏，用户可通过按压显示在屏上 的这些值的每一个然后移动区域216中所示的滑动条控制来改变和存储当 前协议的流速、体积和注射和扫描延迟值。
从图4A,操作者还可通过在针管图标代表201或203上按压进入手工 控制显示。在手工控制显示，如图4D所示，操作者可手工地控制柱塞运动。 在该屏，图4A的盒框200中的选定的针管的图标表示被用充注排出条显示 220替换。通过在该充注排出条显示上按压，可使得选定针管的电机驱动前 进或缩回从而从该针管充注或排出流体。
现参照图4E,可示出存储的注射协议的显示。通过图4C中的存储器 按钮218，可观察图4E所示的协议存储器显示，那里协议可被存储或检索。 协议存储器是本领域已知的，但是，现有技术中协议显示的一个难点是可 用来显示大量协-i义的表示的空间有限。例如，如图4E所示，^l有八个协i义 可充分地呈现在显示上，每一个与左手边的列中的用户命名的按钮222关 联，并且参数显示在右手边的列中。为了克服该困难，根据本发明的原理，还可提供五个图形选项卡224在显示器上。每一个选项卡与不同组的八个 协议存储位置222相关联，并且操作者可通过按压选项卡224而在选项卡 之间快速移动。以这种方式，四十个协议可得以存储和快速检索同时继续 提供有关每一个协议的足够信息在屏上。选项卡224可标上数字或者可以 具有用户配置的与协议一起使用的名称，以使得例如一个选项卡可包含数 个技术人员或医生的每一个所用的协议。
上面对于示例性电动头的界面的描述确定了许多特定特征；但是，本 发明的原理同样可应用到各种其它可设置的触摸屏特征。实际上，触摸屏 在界面上提供足够的灵活性，本发明的某些实施例意在在电动头上提供完 整的界面以使得对于电动注射系统不再需要控制台。
美国专利No.5,868,710，其共同转让给本受让人，全文引用作为参考。 该专利公开了用于注射器电动头的显示屏，其自动检测电动头的方位并相 应地弹出显示屏的输出，以使得其对于操作者更加易于读取。本发明的实 施例有利地包括这些功能给如上所述的改进的显示屏。
参照图4F,在根据本发明的原理的另一实施例中，显示屏30通过旋转 安装物238安装到电动头22，从而允许屏30得以与注射器电动头22的表 面平齐地定位，或者如箭头240所示地从电动头22的表面倾斜，并且选择 性地随后关于安装物238如箭头242所示得枢轴转动，这样允许屏30得以 最优化地定位来允许注射器电动头22的控制和操作便于任何数量的各种可 能的注射器和4喿作者位置。
如图4F所示的显示器的当前方位可由结合在注射器中的传感器检测， 以使得随着显示器关于注射器头旋^正确地再定向显示器。这样的特征可 与倾斜传感器结合使用，如上面提及的美国专利所述，以使得能得到选择 正确的初始屏显示方位的丰富的界面。而且，在注射顺序中屏显示方位可 响应注射器的当前状态，例如，当在如图4D所示的手工控制模式中时(当 注射器典型地向上倾斜以便充注时)可使用一个方位，当在进行例如图4A 所示的注射协议时(当注射器典型地向下倾斜以便注射时)可使用第二个方 位。
将认识到，存在很多种可能性来配置注射器电动头显示以响应注射器 的注射步骤和/或倾斜角度。例如，在实际注射顺序过程中当注射器被作好 准备，向下倾斜和注射被使能时，使用注射器的技术人员经常是在远离注射器电动头的单独的控制室里面。在这种情况下，这样是有利的，以非常 大的为向下倾斜的注射器定向的字体显示当前注射器流动速率、体积和/或 压力，潜在可能地伴随颜色编码、闪烁或闪光区域或字体，或者图形式的 图标，以技术人员可远距离地可见的方式表明注射器状态，以使得技术人 员可在程序期间观看患者并仍无需盯着控制台而具有注射器操作的基本反 馈。
如果控制台包括在造影剂注射器系统中，那么电动头是造影剂注射器 系统的第二控制界面。计算机、存储器和可执行应用，其典型地是控制台 的一部分，可继续为控制台的一部分，而电动头可仅仅与控制台通信。但 是，如果控制台并没有包括在造影剂注射器系统中，那么需要包括这样的 电动头或一些其它部件，其具有计算和存储能力来在屏上提供这样的功能， 例如文字帮助、可配置以提供清楚的用户界面的多功能触摸屏、协议设定 和设置信息等，其典型地是原控制台提供的功能。
转到不同的主题，注射器电动头传统地包括单注射头，但是双头注射 器也正变得越来越流行。典型地， 一个针管用于递送盐水，而另一个用于 递送造影剂(尽管其它流体也可使用)。使得这些注射器更安全、更容易和更
快地使用的特征是期望的；尤其是可由电动头中的控制软件自动执行的那 些。
图5示意性地示出如上所述的具有显示器30的双头注射器电动头22 及其导管和接头。每一个针管36a、 36b连接到各自的导管506、 508，其最 终在共用导管部分510结合，结束在连接到递送流体到患者的管子的接头 512(例如Luer接头)。
导管506、 508可被上色以表明导管的内容或者其可为透明的。在任一 情况中，显示器30包括给操作者的表明正在由各针管36a、 36b递送的流体 图形信息。图6中示出示例性显示，其为显示屏30的一部分。针管602和 导管606的一个图形图象提供在左边，而针管604和导管608的另一图形 图象提供在右边。如所示，各个流体610、 612示出在每一针管602、 604 中。特别地，随着注射协议进展，显示600变化以反映流体水平的变化并 反映哪个流体正在被递送到患者(图6的部分609)。
为了辅助操作者识别正在从哪一个针管递送什么流体，显示600颜色 编码每一个针管和导管的内容物以确i/v流体。例如，显示600上的透明颜色可表明空气在特定针管和导管中。在显示600上使得流体为红色可表明 造影剂在那个针管中，而不同颜色(例如蓝色)表明盐水的存在。
这种上色显示还可用在单头注射器上以表明不同自动功能的状态。例 如，这种类型的包括颜色信息的图形显示允许操作者容易地和快速地确定 针管是否充满空气；何时空的针管和导管已经正确地充注或排空，或者何 时预充注针管已经正确排空。
应注意到，双头注射器典型地需要在两个头上的盐水和造影剂位置的 预先选择，例如，为了与注射器的显示一致，可需要包含盐水流体的针管 附着到注射器的第 一侧以及包含造影剂的针管附着到注射器的第二侧。本 发明的一方面是允许注射器的配置以使得呈现在显示器上的显示可得以与 注射器上的流体类型的任何组合一致。具体地，根据本发明的注射器允许 操作者在注射器的A和B侧的每一侧限定流体的类型及其颜色编码。这样， 操作者可使用具有包含任何两种任意选定类型的流体或具有相同类型的流 体的针管的注射器，并相应地配置注射器及其显示以匹配所选取的应用。 任何任意选定的流体类型还可用于任何任意选定的针管尺寸。这使得操作 者能够以操作者的判断对于任何针管尺寸和任何类型流体使用任意针管位 置，而无需遭受与注射器混淆地不一致的显示。交替的颜色码导管设置也 可提供以便匹配选定的注射器显示。
在图5的双头电动头中，两种不同的流体导管连接在注射器电动头 503,但是，典型地，在患者处仅有一个流体进入点。这样，两个流体导管 最终在针管和患者之间合并到一起。在过去，通常使用Y导管，其中单独 的导管在相对靠近针管处合并以使得对于导管的大部分形成单一流体导 管。
针管的内在弹性允许在压力注射期间到非驱动针管的回流。除非对普 通Y导管采取预防范，否则产生150 psi的典型注射将允许约5ml的驱动针 管的内容物被推进到非驱动侧，那里其将污染那一侧。在过去，止回阀已 经用于防止这一点，但是这种手段自身带来一系列问题。
再者，Y导管具有供给两种不同流体之间的滞后时间。换句话说，Y 导管共用部分的整个内容物必须在第二种流体可被递送到患者之前冲净第 一种流体。尽管存在解决这种问题的方法，但是这些方法需要的操作者额 外的活动和输入，其使得注射程序复杂和加长。图8示出V导管设置，其中两个导管之间的结合相对靠近患者端。两 个针管802、 804用于递送两种不同流体到患者。针管804与导管806的开 始部分连接，针管802与导管810的单独部分连接。尽管导管806、 810的 这些部分外表上合并，但是其保持独立的流动路径通过导管811的共用部 分。导管811用接头812终止在患者端以递送流体之一。
在图9中示出示例性接头的横截面。导管811分开进入分开部分902、 904，其都连接到接头812。特别地，部分卯2、 904连4妄到中心腔体816以 使得通过导管部分902、 904导向的流体被递送到腔体816。从腔体816， 流体/人4妻头812通过开口 814排出。
即使导管811外表显示为单一的流体导管，但是本发明的原理维持分 开的流体路径直到导管811实质上到达接头811。图10示出可用于实施导 管811的示例性横截面。横截面1002实质上一般是圆的，具有由竖直壁分 隔开地两个通道。横截面1004类似于沿着共用侧附着的两个圓形导管。每 一个横截面可以由共同挤出塑料或类似方法形成，并可被颜色编码以便帮 助确i人导管的目标内容物。
如所提及到的，典型的电动注射器系统包括由于针管柱塞的压缩和针 管筒的扩张所致的内在弹性。柱塞的形状和尺寸也影响该弹性量。根据本 发明的某些实施例，电动头的非驱动侧可被驱动到足够的位移以防止由于 弹性进入到非驱动侧上的导管中的流体移动。从非驱动针管驱动的流体的 量将是在驱动尺寸上使用的压力和在用针管类型的函数。在闭环方法中， 非驱动侧中的压力和/或流动速率的测量可用于执行非驱动侧上压头的闭环 控制以防止由于弹性流入非驱动侧。在开环方法中，典型的弹性的测量值 可用于基于驱动侧上的压力驱动适当的量。例如，当本受让人出售的具有 平柱塞面的125ml针管在50PSI驱动时，非驱动侧应当被驱动约1.72ml以 补偿由于弹性所致的流体的运动。对于该针管，在100PSI,驱动量是2.28ml, 在150PSI为3.45ml，在200PSI为4.32ml，在250PSI为5.37ml,而在300PSI 为6.78ml。其它针管将具有在不同压力下的其它特征值。在开/闭环结合的 方法中，在注射启动时施加到非驱动侧的初始位移可从测量典型值获得， 在此之后闭环控制可启动以维持驱动和非驱动侧之间的平衡压力和/或在非 驱动侧上的零流动速率。
以前的用于造影剂注射器的注射器电动头包括自动地前后移动电机电动针管压头的机构。这些机构包括杠杆、薄膜键盘、按钮或拨动开关、磁 体和霍尔效应传感器等。但是，在所有的这些例子中，这些机构是注射器 的电动头的一部分。
本发明的实施例涉及远程控制电动头，其中用于影响针管压头的运动 的控制装置远离电动头定位。这种远程控制将允许在某些注射器操作和协 议期间操作者在定位方面更大的灵活性。
图7示出一个筒单的远程控制710,其尺寸适于配合在操作者手中。远 程控制从发射器712发出信号，其在电动头上的接收器708接收。在电动 头中，信号转换为电机控制电路702所用的以通过电机驱动704影响针管 压头706的运动。电机驱动704和针管压头706与传统的电动头操作类似， 除了额外地接收来自本地控制的输入之外，来自接收器708的输入同样被 考虑。示例性远程控制710包括两个按钮714、 716。 一个按钮714向着针 管的前面推进压头706，另一个按4丑716从针管的前面回缩压头706。该特 定的远程控制710由于其尺寸和按钮放置允许单手操作。
一个普通技术人员将认识到，这样的远程控制710可包括各种功能， 具有各种物理形式的因素，并包括不同数量的按钮和旋钮，其并不脱离本
发明的范围。例如，电位器(直线的或旋转的)可用于以固定速度远程控制压 头运动。或者，可利用压力传感开关，其允许压头运动的控制但是取决于 所提供的压力改变其速度。
远程控制和电动头通信的频率并不是本发明的实质性的限制，其显然 可使用UHF、 VHF、 RF、红外、超声波等作为示例性通信模式。因为远程 控制可具有从电动头的总体附近分离的可能性，所以一实体的绳720可被 提供，其限制远程控制从电动头拆除。相应地，在某些实施例中该绳还可 用作通信路径，以使得远程控制并不是无线装置而是通过实体的缆线连接 到电动头。
在利用电动注射器的静脉程序中，造影剂或成像剂有时被无意地注射 到患者静脉周围的组织中。这通常称为外渗并被认为是危险。这通常是由 于操作者在插入导管时完全没对准患者的静脉而穿刺及刺穿静脉进入周围 组织或者以穿破静脉的壁的流动速率注射所致。
存在操作者用以检测或防止外渗的普通技术，但是其不是100%有效。 当使用双头注射器时， 一项普通的技术是进行开放式测试，其首先注射盐水到患者的静脉同时观察皮肤肿胀。这可手工地完成或者作为存储协议的 一部分。尽管在一些情况下有效，但是盐水不能完全模拟注射协议那样地 以一定流动速率和体积注射。这样，即使盐水注射没有外渗，但是实际的 成像剂注射可能外渗。
本发明的实施例涉及双头电动注射器，其包括在其软件中，辅助操作
者在开^L性测试的盐水注射测试部分选4奪最优流动速率和体积的一个或多
个程序。开放性测试界面屏将基于所选择的协议向操作者建议流动速率和/ 或体积值，其提供实质上类似于其将进行的成像剂注射的仿真。该额外的 功能可通过电动头或控制台上的单独的专门显示而被包括，或者可为典型 地通过一般界面屏呈现给操作者的很多菜单屏的一个。再者，软件可自动 设置流动速率和体积或者允许用户在看到建议值后设置或修改该值。某些 保护可被包括以使得可不执行开放性检查直到协议被使能或者直到手工排 空已经完成。同样，开放性检查可包括在进行开放性检查之前足够的盐水 保持可用的确认。
一般地，本发明的原理可根据图11的流程图所示的示例性算法而得以
实现。在步骤1102中注射协议被选择和使能。
为了使能注射，注射器可需要执行某些步骤以为了安全和减少空气注 射的可能性。具体地，在注射器使能从针管的注射之前，其可监测注射器 活动的以下顺序(l)表明针管装载的面板的打开和关闭；(2)如果正是空的 针管(例如200ml针管)，压头从其完全向前的位置向后至少例如25ml的手 工运动，则表明充注；(3)注射器向上倾斜并且一些例如lml的向前运动， 表明空气排空；(4)注射器向下倾斜。过去该类型的顺序一直是注射器所需 要的，但是，本发明的实施例可以以多种方式提高注射器的可用性。例如， 如图4A所示的使能按钮可在当已经进行完需要的顺序时改变颜色，从而提 供给操作者所述顺序已经完成从而注射器可以被使能的反馈。再者，如果 当需要的顺序没有完成时操作者按压使能按钮，那么显示可呈现上面顺序 的必需步骤的描述，或者更加有帮助的，可仅确认那些在注射器可成功使 能之前保持待完成的步骤。
但是，在协议执行之前，操作者可希望进行开放性检查，并激活开放 性检查(步骤1108)。在示例性实施例中，用户通过按下并保持盐水针管的排 出按钮一给定时间段表明期望进行开放性检查，但是大量其它界面方法可被使用以允许用户启动开放性检查。如流程图中所示，在此所述的特定的 方法需要操作者按压按钮超过阈值时间，这样确保开放性检查不是无意地 被启动。如果按钮被释放得过早，将不执行开放性检查，但是可再次启动，
如步骤1108所示。
在所述的实施例中，在步骤1110中，软件进行选择性的检查以确定是 否存在足够的流体以进行开放性检查和选定的协议。如果没有足够的流体， 程序停止。但是，如果有足够的流体，那么在步骤1112中开放性检查得以 执行。
基于所选定的协议，操作者被呈现界面选项以设置开放性检查。这些 选项来自现有的协议或用户进行的设定。如步骤1114所示，开放性检查的 体积来自出厂默认，或者先前开放性检查所用的历史体积。如步骤1116所 示，用户具有根据需要改变体积的机会。如果那样，那么体积值在步骤1118 中改变。如步骤1120所示，流动速率也为开放性4企查而选取。再次地，这 可基于协议、默认值或历史数据。在所述实施例中，默认流动速率被选取 为注射器的AA或AB侧上的最大流动速率，以使得开放性检查确认以将需 要的最大流动速率没有外渗。在此再一次地，在步骤1122中用户被提供改 变开放性检查来源的选择一如果期望，在步骤1124中，用户可选择AA侧 流动速率或最大AA侧流动速率，或AB侧流动速率或最大AB侧流动速率。
一旦用户已经被呈现开放性检查设置(例如，在步骤1110后紧接着显示 的设置屏中)，在步骤1112中用户可执行开放性检查。假定没有发现外渗， 在步骤1102中操作者可典型地进行到使能协议，在该点注射器等待步骤 1104中操作者的开始指示，通过其协议在步骤1106中执行。如果在开放性 检查过程中发现外渗，这可补救，进行另一开放性检查。
现参照图12,可描述测试注射方法。为了进行测试注射，在步骤1202 中揭:作者在配置注射协议时例如通过按压如图6所示的协议设定屏中压下 测试注射键选择测试注射。 一旦选定测试注射，测试注射/协议设定屏就得 以显示，如图13所示。在该屏上，可看出除了如图6所显示的注射协议参 数外，测试注射参数显示在区域1302。这些参数包括确认测试注射的流动 速率和总体积的参数。
如图12所示，测试注射的流动速率和体积值是通过使用存储的信息和 已经由用户设定的协议参数而产生。具体地，如在1208所示，出厂默认值(例如10ml)可初始地用作测试注射的体积，或者可4吏用在先前测试注射中 所用的体积。产生的体积设定是默i人，但可以改变。如图13所示，测试注 射流动速率和体积设定显示在屏上的按钮中，其可被触摸以用如图6所示 的滑动条或其它图形控制来使能调节。这样，在图12的步骤1210中，用 户可采取行动来改变体积设置，并且在步骤1212中，做一期望的改变来产 生注射测试的最终体积设定。
类似地，在步骤1214中，基于在已经编程的协-汉中所用的初始流动速 率和侧(AA或AB)来产生测试注射的默认流动速率。这些值是默认的，并 且，如前面，在步骤1216中，用户在步骤1218中可采取行动来改变流动 速率。在做了改变或接受了默认后，流动速率设定得以确定。
除了上面的调节，用户可通过触:^莫图形显示上A侧列中的按4丑来改变 所用的头，如在图6的界面中当测试注射没有被选定时所做的一样。
首先，测试注射可只包括从注射器一侧，例如AA侧或已经确认为带 有造影剂的侧的注射。但是，测试注射还可使用两侧例如来注射一推注的 造影剂随后盐水冲刷以使得产生由盐水流体包围的 一 团造影剂。或者测试 注射可按照操作者的判断只用造影剂完成。是否两侧都被使用可从是否两 侧都在随后的协议和/或在不同的默认参数上使用来确定。注射器可包括用 以确认注射头的默认使用的默认设定屏以及用以从当前协议或之前测试注 射导出体积和/或流动速率的方法，从而允许操作者配置注射器行为。
在测试注射的参数以上述方式设定之后，在步骤1220中注射器在选择 性的步骤中评估那些参数以确定是否有用于测试注射和随后协议二者的执 行的足够体积。如杲没有足够体积，那么在步骤1222中操作者可被警告不 足够，例如其可通过用红色或闪烁的颜色或二者来表征注射部分，意味着 将没有足够可用的流体体积。该警告特别有用，因为其避免操作者在测试 注射或部分完成注射后必须回到影像室来再次充注针管和去除空气，从而 潜在地浪费造影剂和随后的再工作时间的情况。在没有足够体积的情况下， 注射器可防止测试注射，或者可允许用户超越控制警告，其可能对于给定 临床设定是合适的。注射器的响应还可基于是否无足够造影剂(其更可能对 于影像具有负面影响)或无足够盐水(其更少可能具有这些影响)而不同。
在通过选择性的步骤1220之后，用户可通过按压图13所示的使能键 1304来使能注射器(如果先前没有使能)，其导致如图12所示的步骤1224。在这点上，测试注射可由操作者在步骤1224中通过按压开始按钮而启动。 当按压开始按钮时，那么在步骤1226中测试注射步骤如图13所示的设定 屏上的设置一样执行。在此之后，操作者评估测试注射和例如用所述设定 流动速率和/或从注射时刻到扫描器上出现造影剂的扫描延迟获得的影像的 质量，并且在步骤1228中可响应调节注射协议的注射参数。如果在测试注 射过程中有压力极限达到，那么注射器可被禁用，并提供达到压力极限的 警告，以使得操作者被促使在协议执行之前再次使能注射之前通过步骤 1228做出修改。在此之后，用户可在步骤1230中按压开始按钮以使得在步 骤1232中注射器执行注射协议。将认识到，测试注射的一个用途可以是确认造影剂到达其可有效的成 像的患者身体的特定部分所需的时间，以使得例如技术人员可设定定义在 注射已经开始之后何时应当开始扫描的扫描延迟时间。为了便于技术人员 的该活动，根据本发明的原理的注射器可引入与测试注射功能一起工作以 确保精确扫描延迟计算的大量特征。首先，注射器可以是可用的以从(a)正在用的扫描器的重建时间和(b)从 注射开始到扫描器显示上出现造影剂的观察的时间延迟来计算扫描延迟时 间。扫描器的重建时间必须从观察的时间延迟减去以确认精确扫描延迟时 间，因为由于重建延迟所致，造影剂在扫描器上的观察将在造影剂已经实 际到达屏幕上所见的位置之后。这样，为了便于精确扫描延迟的确定，注 射器可便于观察到的时间差和扫描器重建时间的差的计算。配置的以计算 该差的注射器也可配置的以辅助测量注射开始和造影剂的观察之间的时间 延迟，例如通过测量注射开始和技术人员输入造影剂正在扫描器显示器上 观察到之间所过去的时间。第二，注射器可通过包括将Y或V导管连接到注射器的状态返回到预 定状态的功能性而辅助注射活动的可重复性。例如，注射之前的期望初始 状态可以是导管，其连通到注射位置，充注有盐水。该初始状态是将在注 射中实现的定时的潜在重要部分，因为造影剂到注射位置的初始流动可延 迟数秒，其对应将盐水冲刷出导管和造影剂进入导管的时间。或者，在注 射之前的初始状态可以是导管充注有造影剂，或者导管的一部分具有盐水 而一些部分具有造影剂。这些初始情况将具有对应注射开始的定时中的行 为的差异。根据本发明的原理的注射可包含其中Y或V导管的主单一线部分根据注射器的设定和/或操作者的喜好预充注造影剂、盐水或二者的任何预定组 合的特征。为了实现该特征，注射器应当包含有关所用的特定导管、在结 合到单一导管后的导管体积以及期望初始情形的信息。如果主单一线部分容量不超过10ml,那么该部分由期望流体的初始充注可以通过一推注的 10ml的期望流体而得以确保，其作为注射启动之前的最后步骤。注射器完成该初始情形功能可遵循在图12中提出的测试注射，根据需 要通过这样的单一推注的盐水或造影剂以返回注射器到期望的初始情形。 这样，例如，如果测试注射包括为造影剂注射的最后步骤，并且期望初始 情形是用盐水冲刷单一主线，那么在测试注射之后注射器将自动推注盐水 来沖刷单一主线并返回注射器到期望初始状态。反过来的活动可在测试注射具有为盐水注射的最后步骤并且期望初始情形是用造影剂充注单一主线 的情形下进行。还将认识到，对于注射的期望初始情形可以是参数或者可以从需要的 协议特征推导出来；例如在一实施例中，可以假定如果第一注射步骤是造 影剂，期望初始情形是具有充注有盐水流体的单一主线，那么在测试注射 之后和编程协议执行之前进行测试注射的初始化以及注射器的初始化。尽管本发明已经通过各个实施例的描述示出，并且这些实施例已经非 常详细地进行了描述，但是申请人并非意在限定或以任何方式限制所附权 利要求的范围到如此的细节。对于本领域技术人员，其它优点和修改将易 于出现。因此，本发明在其更广的方面并不限于所示出和所描述的特定细 节、代表性装置和方法和示出的例子。相应地，从这些细节可做出背离， 其并不超出申请人的总体发明构思的精神或范围。
权利要求
1.一种造影剂注射器系统，包括电动头，其配置的以控制经由流体容器的流体的递送，包括流体容器安装物和用以借助于所述流体容器进行流体注射的电机化驱动，所述电动头包括用以监测电动头活动的传感器；控制器，其结合到所述注射器系统中并通过监测来自用户的电动头活动以确定用户是否已经进行所述电动头的操作的必需顺序；和显示器，其结合到所述注射器系统中并配置的以提供交互用户界面给用户，所述显示器在用户成功地完成所述操作的必需顺序时提供反馈。
2. 如权利要求1所述的造影剂注射器，其中，所述显示器包括使能显 示区域，其在所述操作的必需顺序成功完成时改变其外观。
3. 如权利要求2所述的造影剂注射器，其中，所述使能显示区域在所述#:作的必需顺序成功地完成时改变颜色。
4. 如权利要求1-3所述的造影剂注射器，其中，所述显示器结合在所 述电动头中。
5. 如权利要求1-4所述的造影剂注射器，其中，所述控制器结合在所 述电动头中。
6. 如权利要求1-4所述的造影剂注射器，其中，所述控制器结合到所 述注射器在所述电动头外部的部分中。
7. 如权利要求1-6所述的造影剂注射器，其中，所述显示器在所述必 需顺序未能成功完成时表明所述必需顺序中被用户遗漏的步骤。
8. 如权利要求1-7所述的造影剂注射器，其中，所述必需顺序包括下 面的一个或多个倾斜所述注射器； 注射器压头的移动； 表明充注针管的活动； 表明从针管排空空气的活动；和 表明针管更换的活动。
9. 一种控制造影剂注射器系统的方法，包括提供配置的以控制经由流体容器的流体递送的电动头，包括流体容器安装物和用以借助于所述流体容器进行流体注射的电机化驱动，所述电动头包括用以监测电动头活动的传感器；提供结合到所述注射器系统中的控制器，并监测来自用户的电动头活 动以确定用户是否已经进行电动头操作的必需顺序；和在结合到所述注射器系统中的显示器上产生交互用户界面给用户，包 括在用户成功地完成所述操作的必需顺序时提供反馈。
10. 如权利要求9所述的方法，还包括在所述操作的必需顺序成功完成 时改变所述显示器的使能显示区域的外观。
11. 如权利要求10所述的方法，还包括在所述操作的必需顺序成功完 成时改变所述使能区域的颜色。
12. 如权利要求9-11之一所述的方法，其中，所述显示器结合到所述 电动头中。
13. 如权利要求9-12之一所述的方法，所述控制器结合到所述电动头中。
14. 如权利要求9-12之一所述的方法，所述控制器结合到所述注射器 在所述电动头外部的部分中。
15. 如权利要求9-14所述的方法，还包括在所述必需顺序未能成功完 成时在所述显示器上表明所述必需顺序中被用户遗漏的步骤。
16. 如权利要求9-15所述的方法，其中，所述必需顺序包括下面的一 个或多个倾斜所述注射器； 注射器压头的移动； 表明充注针管的活动； 表明从针管排空空气的活动；和 表明针管更换的活动。
全文摘要
本发明所公开的造影剂注射系统可进行开放性检查和/或测试注射，和/或可从程序协议确定流动速率和/或流动体积。连接针管到患者的导管可仅在接近患者处共享一段短的共用部分。可采用适当的注射步骤以补偿导管的弹性。可设置无线远程控制和/或触摸屏控制，从而改善功能性和/或信息传送。可基于环境光线控制显示明亮度，并且显示板可包括允许再定向的双旋转。显示的定向可基于不同因素控制。显示可被用户化以便确认注射器的任一侧上的流体类型，以提供匹配的颜色码，和/或提供用以检索注射协议参数的文件夹/选项卡类似物。
文档编号A61M5/145GK101309712SQ200680039936
公开日2008年11月19日 申请日期2006年10月25日 优先权日2005年10月25日
发明者伊莱恩·博格曼克, 加里·S·瓦格纳, 弗兰克·M·费戈, 戴维·M·布鲁克斯, 查尔斯·S·尼尔, 肖恩·B·拉弗蒂, 詹姆斯·R·斯莫尔 申请人:马林克罗特公司