以不同速度将造影剂注射给人体的液体注射装置

摘要

本发明提供一种液体注射装置，它能够将造影剂注射给人体，以保持注射的造影剂所产生的图像对比度接近最佳值的一状态。该装置可记录造影剂的注射速度随时间变化的可变模式的数据，造影剂的注射速度根据可变模式随时间变化，以保持由造影剂获得的图像对比度接近最佳值的状态，使成像诊断设备可以捕捉到效果理想的人体荧光图像。

说明书

技术领域

本发明涉及一种液体注射装置，用于将液体注射给一个人体，特别是涉及一种液体注射装置，用于将液体注射给一个将要被成像诊断设备如CT(计算机X线断层摄影术)设备、MRI(磁共振显像)设备、血管造影设备或类似的设备成像的人体。

背景技术

目前，用于捕捉人体荧光图像的成像诊断设备包括CT扫描仪、MRI设备、PET(正电子发射断层摄影术)设备、超声波诊断设备、CT血管造影设备、MR血管造影设备和超声图记录仪。

当用这样的成像诊断设备捕捉人体荧光图像时，实施过程中有时要给人体注射液体如造影剂、盐溶液。实际应用中已有一种将液体自动注射给人体的液体注射装置(比如下面的专利文件)。

专利文件1：日本待审专利公开号为2002-11096；

专利文件2：日本待审专利公开号为2002-102343。

这样的液体注射装置有一个包括一个驱动马达和一个滑动机构的液体注射机构，并采用了一个抽取式地安装在液体注射机构上的液体注射器。该液体注射器包括一个注射管和一个滑动式地插入注射管的活塞。该注射管充入将被注入人体的液体，如造影剂。

液体注射器通过一个延伸管与人体相连，并设在液体注射机构上。该液体注射机构独立控制活塞和注射管并移动它们使之相互运动，以将液体如造影剂从液体注射器注射给人体。如果液体注射装置的操作者将造影剂的注射速度的数据输入到液体注射装置，那么，液体注射装置以所输入到液体注射装置的数据来确定注射速度，将造影剂注射给人体。被注射的造影剂改变了人体的图像对比度，以使成像诊断设备捕捉一个效果理想的人体荧光图像。

这样，液体注射装置能将造影剂注射给一个将被成像诊断设备成像的人体，以改变人体的图像对比度，从而使成像诊断设备能够捕捉效果理想的人体荧光图像。

在已经进行的一个试验中，CT造影剂通过液体注射装置被确实地注射给一个人体，并测量出显示图象对比度的CT值。试验结果表明，如图11所示，CT值非线性地增加然后迅速降低，并短时间地保持在最佳值。因此，即使当造影剂通过常规的液体注射装置被注射给一个人体，成像诊断设备也很难捕捉效果理想的人体荧光图像。

此外，如图11所示，CT值有一个远远高于最佳值的峰值，表明人体被注入了大剂量的造影剂。结果，造影剂被大量使用，并可能对人的身体产生负面影响。简单地减少注射到人体的造影剂并不能解决问题，因为CT值接近最佳值的时间将减少，这使成像诊断设备捕捉效果理想的人体荧光图像变得更加困难。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一个液体注射装置，它能够将造影剂注射给人体，以保持注射的造影剂所产生的图像对比度接近最佳值的一状态。

根据本发明的一种液体注射装置有一个液体注射机构、一个模式存储机构和一个速度控制机构。液体注射机构将造影剂注射给一个其荧光图像可被成像诊断设备捕捉的人体中。模式存储机构记录造影剂的注射速度随时间变化的不同模式的数据。速度控制机构根据所述的不同模式，随时间改变所述的液体注射机构的操作速度。由于造影剂的注射速度根据不同模式随时间变化，因此，由造影剂产生的图像对比度保持在接近最佳值的状态。因此，能够捕捉一个人体最佳的荧光图像。因为造影剂以所需要的最小剂量被使用，因而可以防止人体被过度超剂量地注射造影剂。

本发明所指的各种机构可以设定为执行它们各自的已述的功能，也可以由用来执行其功能的专用硬件操作，也可以由根据计算机程序来执行其功能的数据处理装置操作，也可以由在数据处理装置中根据计算机程序而达到的功能操作，或由它们的组合操作。

本发明所指的各种机构不需要是单个的独立的机构，多个机构可以组合在一起成为一个机构，或者一个机构为另一个机构的一部分，或者一个机构的一部分和另一个机构的一部分可以互相重叠。

本发明所指的计算机单元可以包括一个硬件，它可以根据计算机程序读取计算机程序数据和执行处理操作；也可以包括一个CPU(中央处理单元)其上连接有各种装置包括ROM(只读存储器)、RAM(随机存取存储器)、I/F(接口)单元等。

根据本发明，让计算机单元根据计算机程序完成各种操作同样表明让计算机单元控制各种装置的操作以完成各种操作。比如，在计算机单元中存储各种数据可以表明让CPU在已固定安装在计算机单元中的信息存储介质如RAM或类似的介质上存储各种数据，或者让CPU在通过FDD(软盘驱动器)可替换地装载在计算机单元中的信息存储介质如FD(软盘磁带)或类似的介质上存储各种数据。

本发明所指的信息存储介质可以包括事先存储一个能让计算机单元执行各种处理操作的计算机程序的一个硬件。信息存储介质可以包括，比如固定安装在计算机单元中的ROM或HDD(硬盘驱动器)，或者可替换地装载在计算机单元中的CD(光盘)-ROM或FD。

结合附图并通过下面的说明，本发明的上述或其它目的、特征和优点将进一步得到理解。

附图说明

图1是表示根据本发明的一个液体注射装置的逻辑结构的方块图；

图2表示该液体注射装置的透视图；

图3是一个用作成像诊断设备的CT扫描仪的透视图；

图4a和图4b是将液体注射器安装在液体注射装置头部方式的透视图。

图5是液体注射装置的电路布置的方块图；

图6是注射速度可变模式的示意图；

图7是一个显示图象对比度随时间变化的CT值的示意图；

图8是液体注射装置的处理次序的流程图；

图9是一个根据变化实施例的注射速度可变模式的示意图；

图10是一个根据变化实施例的随时间变化的CT值的示意图；以及

图11是一个传统液体注射装置CT值随时间变化的示意图。

具体实施方式

液体注射装置的结构布置

如图2所示，根据本发明的一个实施例的液体注射装置100包括注射头101和主体102。主体102安装在注射架103的上端部。立柱104垂直地安装在主体102的一侧端面，注射头101安装在立柱104的上端部。

如图3所示，液体注射装置100在作为成像诊断设备的CT扫描仪300的成像装置301的附近使用。液体注射装置100将作为液体的造影剂从液体注射器200注射给一个将要被CT扫描仪300成像的人体(未示出)。

如图4所示，液体注射器200包括注射管201和可以滑动地插入注射管201的活塞推杆202。液体注射装置100的注射头101夹持注射器200的注射管201。注射器200放在注射头101上表面的凹槽106内，注射器200可以被替换。注射头101有一个作为液体注射机构的注射致动机构107，其设在凹槽106的后部。注射致动机构107夹持处于凹槽106内的注射器200的活塞推杆202并滑动活塞推杆202插入和拔出注射管201。

如图2所示，主体102有一个控制台面板108和液晶显示面板109。如图5所示，控制台面板108、液晶显示面板109和注射致动机构107与计算机单元110连接。计算机单元110包括CPU111、ROM112和RAM113。计算机程序和CPU111的资源作为软件至少存储在ROM112和RAM113中的一个上。

当CPU111从ROM112和RAM113中的一个里读取软件并根据软件执行各种处理步骤时，液体注射装置100，作为各种装置，逻辑上就会具有各种功能，如图1所示，包括浓度储存功能121、系数储存功能122、数据输入功能123、浓度读取功能124、系数读取功能125、总量计算功能126、总量输入功能127、模式存储功能128和速度控制功能129。

浓度储存功能121与一个存储区域相对应，该区域构建在ROM112中以使CPU111能够根据计算机程序识别存储在其上的数据。浓度储存功能121存储分别含在不同类型造影剂中的有效成分浓度的数据。更特别地，由于可以获得多种不同类型的含有不同浓度的作为有效成分的碘的CT造影剂，ROM112可储存分别含在不同类型造影剂中的碘的浓度数据。

系数储存功能122同样对应于一个在ROM112中的存储区域并储存该区域用于人体成像的系数数据。更特别地，由于CT扫描仪300捕捉人体不同部位的图像比如手、胸等，ROM112储存那些用于人体成像的部位系数数据。这些系数，如下文所述，用于计算将被注射给人体的造影剂的总量，并根据试验结果被设置成为将要成像的每个部位而建立的合适的数值。

数据输入功能123是一个功能，它能使CPU111识别输入给控制台面板108的数据，并输入将被成像的人体的体重、部位数据和使用的造影剂的类型。上述功能对应于根据计算机程序使CPU111执行预定步骤的功能。浓度读取功能124根据输入的造影剂的类型读取碘的浓度数据。系数读取功能125读取已经输入的与人体将被成像的部位相对应的系数数据。

总量计算功能126计算将被注射给人体的造影剂的总量，该总量与人体的体重成正比，与使用的造影剂中的碘的浓度成反比，并依赖于将被成像的人体的部位的系数。总量输入功能127输入来自于总量计算功能126的将被注射的造影剂总量的数据，并提供输入的数据给速度控制功能129。

更特别地，液体注射装置100根据人体的体重记录了将被注射给人体的造影剂的总量，比如根据试验结果的“A(g/Kg)。当人体的体重数据被输入成“B(Kg)”时，与体重成正比的碘的总量被计算为“A×B(g)”。

由于不同类型造影剂中的碘的浓度数据被记录为C(g/ml)，当一种类型的造影剂被注入时，将被注射的造影剂的总量被计算为“A×B/C(ml)”，与浓度成反比。此外，因为不同成像部位的系数数据被记录为“D”，当将被成像的某一部位数据被输入时，用于该部位成像的将要被注射的造影剂的总量被计算为“(A×B×D)/C(ml)”。

模式存储功能128对应于ROM112的一个存储区域，并储存可变模式的数据，根据该数据，造影剂的注射速度将随时间而改变。可变模式的数据被设置为保持一种状态，在此状态下，作为图像对比度的CT值接近最佳值。

速度控制功能129控制注射致动机构107的操作，以将由总量计算功能126计算出的造影剂的总量经过预定的时间注射给人体。速度控制功能129同样根据储存在模式存储功能128中的可变模式，随时间改变造影剂的注射速度。可变模式根据试验结果进行最佳设置，典型地设置，如图6所示，注射速度从注射开始的某一时间段线性降低，随后保持恒定。

液体注射装置100的上述各种功能通过硬件如控制台面板108实现。当CPU111根据储存在如ROM112等信息存储介质上的资源和计算机程序工作时，这些硬件主要由CPU执行。

这些资源包括，根据人体的体重而将要被注射的碘的总量数据、不同类型造影剂中的碘的浓度数据文件、分配给将要被成像的人体的部位的系数数据文件、记录的可变模式的数据等。计算机程序作为软件储存在如RAM113等信息存储介质上，以使CPU111执行各种处理步骤，以接受输入的来自于控制台面板108的人体的体重、将被成像的部位和造影剂的类型等数据，根据已输入的造影剂的类型读取来自于ROM112的碘的浓度数据，读取对应于已输入的人体将被成像的部位的系数数据，计算将被注射给人体的、与人体的体重成正比、与使用的造影剂中的碘的浓度成反比、并依赖于将要成像的人体的部位的系数的造影剂的总量，根据为预定的时间而设置的可变模式控制注射致动机构107的操作以将计算出的造影剂的总量，以随时间变化的注射速度注射给人体。

液体注射装置的操作

为使用根据本实施例的液体注射装置100，操作者(未示出)用延伸管将液体注射器200与放在CT扫描仪300的成像装置301上的人体(未示出)相连。液体注射器200的注射管201被夹持在注射头101的凹槽106内，活塞推杆202被注射致动机构107夹紧。

然后，操作者在控制台面板108上进行输入操作以指令液体注射装置100开始操作。如图8所示，液晶显示面板109显示一条引导信息“以公斤为单位输入人体体重的数字值。如果使用默认值，输入00；如果使用前一个数字值，输入01”(步骤S1)。

然后，操作者在控制台面板108上输入人体体重的数字值(步骤S2)。被输入的人体体重的数字值被储存在RAM113的工作区。如果输入“00”，那么，将已经记录的平均体重的默认值从ROM112复制到RAM113。如果输入“01”，那么，储存在RAM113上的前一个数字值将生效。

此后，液晶显示面板109显示一条引导信息“用下面的数字输入所要成像的部位。头＝1、胸＝2、腹＝1、腿＝4、臂＝2”(步骤S4)。操作者在控制台面板108上输入代表将被成像的部位的一个数字(步骤S5)。根据输入的数字，CPU111从ROM112中的数据文件中读取系数数据，并在RAM113中固定系数数据(步骤S7)。

此后，液晶显示面板109显示一条引导信息“用下面的数字输入将使用的造影剂的类型。xxCO.xx造影剂＝1，…”(步骤S8)。然后，操作者在控制台面板108上输入代表造影剂类型的数字(步骤S9)。根据输入的数字，CPU111读取对比介质ROM112中的碘的浓度数据，并在RAM113中固定浓度数据(步骤S11)。

CPU执行计算步骤，将依赖于人体体重并已记录的造影剂中碘的总量乘以人体体重，得到的数值除以碘的浓度，然后再乘以分配给将要成像的部位的系数，以此计算将被注射的造影剂的总量(步骤S12)。

然后，CPU111从ROM112中读取可变模式的数据(步骤S13)。CPU111产生一个对应于可变模式的注射方式的数据，以在预定的时间内注射已计算出的造影剂的总量(步骤S14)。比如，如果根据如图6所示的预定波形设置不同的模式，那么，可变模式的波形将随不变化的注射时间垂直移动，以至于由波形、x轴和y轴包围的区域与将被注射的造影剂的总量相当。

然后，操作者在控制台面板108上进行输入操作以开始注射造影剂(步骤S15)。CPU111根据注射模式控制注射致动机构的操作，从而根据可变模式，在预定的时间内，以随时间变化的注射速度注射已计算出的造影剂的总量(步骤S17)。

液体注射装置的优点

由于液体注射装置100根据可变模式随时间改变造影剂的注射速度，所以，可以得到维持CT值接近最佳值的状态，使CT扫描仪300捕捉人体最佳的荧光图像。因为造影剂使用所需的最小的剂量，所以，可以节省造影剂不过量使用，从而有利于人体的健康。

在已做的一个试验中，根据可变模式，造影剂被注射给人体，结果注射速度从注射开始的一段时间内被线性地降低了，并且随后保持恒定，如图6所示。试验的结果证实了如图7所示的CT值接近最佳值的状态可以保持很长时间。

此外，当人体的体重、将被成像的人体的部位和将使用的造影剂的类型被输入给液体注射装置100时，根据本实施例的液体注射装置100自动地计算造影剂的总量以在预定的时间内注射人体。从而，操作者不需要进行复杂的计算来确定将被注射给人体的造影剂的总量。尤其是，由于液体注射装置100自动地根据计算出的将被注射的造影剂的总量和可变模式而产生注射模式，操作者不需要进行造影剂的注射速度随时间改变的复杂的过程。

变化的实施例

本发明不只限于上述实施例，在不脱离本发明范围的情况下可以对本发明进行各种改变和修改。比如，如图6所示，在上述的实施例中阐述了可变模式使得注射速度在从开始注射的一段时间内线性地降低并随后保持恒定。根据试验结果，可变模式可以设置成不同的数据。比如，注射速度可以是非线性变化。

本发明的发明者用可变模式做了一个注射试验，注射速度在从开始注射的一段时间内线性地降低并随后保持恒定。从试验结果可以肯定，如图10所示的CT值接近最佳值的状态可以保持很长时间。

在上述的实施例中，仅仅是人体的体重作为人体的参数被输入以计算将被注射给人体的造影剂的总量。然而，身高、性别、年龄、体形等人体的各种数据也可以被用来计算将被注射给人体的造影剂的总量。虽然在上述实施例的阐述中，操作者输入了人体体重的数字值，操作者选取体重的一个范围如“不大于10(公斤)、10-20(公斤)”也是可以的。

在上述实施例中，操作者在控制台面板108上手动输入人体体重的数据。然而，正如本发明申请的申请人所提出的申请号为2002-393968的日本专利申请所披露的那样，如果一个人的医疗记录以电子数据的形式获得的话，那么，人的体重数据可以从医疗记录中读取。

由于CT扫描仪300有一张床以在其上支撑人体，所以人的体重可以用床来称量，并且其数据可以输入给液体注射装置100。当人将要被CT扫描仪300成像时，将被成像的人体的部位数据必然地输入给CT扫描仪300。从而，被成像的人体的部位数据输入给CT扫描仪300的数据输入和将被成像的液体注射器100的区域数据输入可以共同进行。

在上述实施例中，操作者在控制台面板108上输入将要使用的造影剂的类型。然而，正如本发明申请的申请人所提出的申请号为2002-021762的日本专利申请所披露的那样，安装在注射头101上的注射器200的类型可以被探测到以确定将要使用的造影剂的类型。

在上述实施例中，CT扫描仪300被用做成像诊断设备，液体注射装置100将随其使用的造影剂注射给人体。然而，一台MIR设备也可以用做成像诊断设备，液体注射装置1 00将随其使用的造影剂注射给人体。

虽然本发明的优选实施例已经用明确地进行了描述，但是这种描述只是用于说明目的，并且可以获知，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以进行变化和修改。