DE69630370T2 - Angiographischer injektor - Google Patents
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Description
- Hintergrund der Erfindung
- Die Erfindung betrifft die Angiographie und insbesondere den Injektor, der dafür eingesetzt wird, eine medizinische Flüssigkeit, wie zum Beispiel ein radiographisches Kontrastmittel in lebende Organismen einzuführen. Ein Injektor gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 ist aus der Druckschrift US-A-4 854 324 bekannt.
- Eines der wichtigsten Systeme im menschlichen Körper ist das Kreislaufsystem. Die Hauptkomponenten des Kreislaufsystems sind das Herz, die Blutgefäße und das Blut, die alle eine wesentliche Rolle beim Transport von Materialien zwischen der externen Umgebung und den unterschiedlichen Zellen und Geweben des menschlichen Körpers spielen.
- Die Blutgefäße sind das Leitungsnetzwerk, durch die das Blut im menschlichen Körper fließt. Insbesondere die Arterien tragen mit Sauerstoff beladenes Blut weg vom letzten Ventrikel des Herzens. Diese Arterien sind von der Aorta aus mit zunehmend kleinerem Durchmesser und Druckbelastbarkeit angeordnet, wobei die Aorta das Blut unmittelbar aus dem Herzen heraus zu den anderen Hauptarterien leitet, zu kleineren Arterien, zu Arteriolen und schließlich zu winzigen Kapillaren, die die Zellen und das Gewebe des menschlichen Körpers ernähren. In ähnlicher Weise tragen Venen sauerstoffarmes Blut zurück zum rechten Atrium des Herzens, wobei ein Netzwerk aus Venolen und Venen mit zunehmend größerem Durchmesser eingesetzt wird.
- Wenn die Herzkammern, die Ventile, die Arterien, die Venen oder andere damit verbundene Kapillaren entweder anormal (wie bei einem Geburtsfehler), verengt (wie bei atherosklerotischer Belagbildung) oder gestört sind (wie bei Bildung von Arterienerweiterung), kann eine Notwendigkeit bestehen, dass ein Arzt das Herz und das damit verbundene Netzwerk der Gefäße untersuchen muss. Der Arzt muss möglicherweise die bei der Untersuchung mit einem Katheter oder einem ähnlichen medizinischen Gerät angetroffenen Probleme korrigieren.
- Die Angiographie ist ein Verfahren, welches zur Erfassung und Behandlung von Anomalitäten oder Verengungen in Blutgefäßen eingesetzt wird. Bei der Angiographie wird ein radiographisches Bild einer vaskulären Struktur durch Injizieren eines radiographischen Kontrastmittels mit einem Katheter in eine Vene oder Arterie erhalten. Die vaskulären Strukturen, die mit der Vene oder Arterie in Fluidverbindung stehen, in die die Injektion erfolgte, werden mit dem Kontrastmittel gefüllt. Dann wird Röntgenstrahlung durch den Körperbereich geleitet, in den das Kontrastmittel eingespritzt wurde. Die Röntgenstrahlung wird vom Kontrastmittel absorbiert, wodurch eine radiographische Darstellung oder ein radiographisches Bild der Blutgefäße entsteht, die das Kontrastmittel enthalten. Die Röntgenbilder der mit Kontrastmittel gefüllten Blutgefäße werden normalerweise auf Film oder Videoband aufgezeichnet und auf einem Fluroskopmonitor angezeigt.
- Die Angiographie liefert dem Arzt ein Bild der fraglichen vaskulären Strukturen. Dieses Bild kann lediglich für diagnostische Zwecke verwendet werden, oder es kann bei einem Verfahren wie der Angioplastie eingesetzt werden, wo ein Ballon in das vaskuläre System eingeführt und aufgeblasen wird, um eine durch atherosklerotische Belagbildung verursachte Stenose zu öffnen.
- Nachdem der Arzt einen Katheter in eine Vene oder Arterie platziert hat (durch direktes Einschieben in das Gefäß oder durch eine Punktierungsstelle in der Haut), wird derzeit der angiographische Katheter bei der Angiographie entweder mit einer manuell oder automatisch arbeitenden Vorrichtung zur Kontrastmittelinjektion verbunden.
- Eine einfache manuelle Vorrichtung zur Kontrastmittelinjektion hat typischerweise eine Verbindung zu einer Spritze und zu einem Katheter. Die Spritze weist eine Kammer auf, in der sich ein Kolben befindet. Das radiographische Kontrastmittel wird in die Kammer eingesaugt. Durch Betätigen des Kolbens wird Luft entfernt, wobei die Katheterverbindung nach oben gerichtet ist, so dass Luft, die auf dem radiographischen Kontrastmaterial schwimmt, aus der Kammer in die Außenluft ausgetrieben wird. Die Katheterverbindung wird dann mit einem Katheter verbunden, der in einer Vene oder Arterie des Patienten positioniert ist.
- Der Kolben wird manuell betätigt, so dass das radiographische Kontrastmittel aus der Kammer durch den Katheter und in eine Vene oder Arterie ausgestoßen wird. Der Anwender der manuellen Vorrichtung zur Kontrastmittelinjektion kann die Geschwindigkeit und das Volumen der Injektion einstellen, indem er die manuell auf den Kolben ausgeübte Kraft verändert.
- Oft ist die Injektion mehr als eines Fluids erforderlich, wie zum Beispiel eine Spülung mit Kochsalzlösung nach einem radiographischen Kontrastmittel. Eine der derzeit am häufigsten eingesetzten manuellen Injektionsvorrichtungen umfasst eine Ventileinrichtung, mit der gesteuert wird, welches der Fluide in die Ventileinrichtung hinein und aus dem im Patienten liegenden Katheter herausfließt. Die Ventileinrichtung enthält mehrerer manuelle Ventile, die der Benutzer manuell betätigt, um den jeweiligen Fluidkanal zu öffnen und zu schließen. Wenn der Benutzer Kontrastfluid in die Kammer saugt oder daraus injiziert, wird das Fluid durch die Ventileinrichtung über die offenen Ventile gezogen. Durch Veränderung der Ventilpositionen kann ein anderes Fluid injiziert werden.
- Diese manuellen Injektionsvorrichtungen werden typischerweise von Hand betätigt. Dies gestattet es dem Benutzer, die Menge und dem Druck der Injektion zu steuern. Jedoch sind alle manuellen Systeme nur in der Lage, das radiographische Kontrastmittel mit dem Maximaldruck zu injizieren, der von der menschlichen Hand aufgebracht werden kann (d. h. 150 psi). Ebenso ist die Menge des radiographischen Kontrastmittels typischerweise auf maximal etwa 12 cm3 begrenzt. Schließlich gibt es bei diesen manuellen Vorrichtungen zur Kontrastmittelinjektion keine Sicherheitsgrenzen, die Injektionen begrenzen oder stoppen, die außerhalb vernünftiger Parameter liegen (beispielsweise die Geschwindigkeit oder der Druck) und keine aktiven Sensoren, die Luftblasen oder andere Gefahren erfassen.
- Die derzeitig eingesetzten motorbetriebenen Injektionsvorrichtungen bestehen aus einer Spritze, die mit einem linearen Betätigungselement verbunden ist. Das lineare Betätigungselement ist mit einem Motor verbunden, der elektronisch gesteuert wird. Der Benutzer gibt in die elektronische Steuerung ein festes Volumen des Kontrastmittels ein, welches mit fester Injektionsgeschwindigkeit zu injizieren ist. Die feste Injektionsgeschwindigkeit besteht aus einer spezifizierten Anfangsgeschwindigkeit bei zunehmendem Fluss und einer festen Endgeschwindigkeit, bis das Gesamtvolumen des Kontrastmittels injiziert ist. Es gibt zwischen dem Benutzer und dem Gerät keine interaktive Steuerung außer dem Start oder dem Beenden der Injektion. Jede Veränderung der Flussgeschwindigkeit muss durch Anhalten des Geräts und Neueinstellung der Parameter erfolgen.
- Die fehlende Möglichkeit, die Injektionsgeschwindigkeit bei der Injektion zu verändern, führt zu einer suboptimalen Qualität angiographischer Untersuchungen. Dies ist so, weil die optimale Injektionsgeschwindigkeit zwischen Patienten beträchtlich variiert. Beim kardiovaskulären System hängen Geschwindigkeit und Volumen der Kontrastmittelinjektion von der Größe und der Blutflussgeschwindigkeit in der Kammer oder im Blutgefäß ab, in die injiziert wird. In vielen oder in den meisten Fällen sind diese Parameter nicht genau bekannt. Außerdem kann sich die optimale Injektionsgeschwindigkeit schnell verändern, wenn sich aufgrund von Arzneimitteln, Krankheit oder normaler Physiologie der Zustand des Patienten verändert. Die Anfangsinjektion des Kontrastmittels kann infolgedessen eine Flussgeschwindigkeit haben, die unzureichend ist, um bei der Röntgenbilderzeugung die Kontur der Struktur anzuzeigen, wodurch eine weitere Injektion erforderlich wird. Eine übermäßige Flussgeschwindigkeit kann andererseits die Kammer oder das Blutgefäß, in die Injiziert wird, verletzten, dazu führen, dass der Katheter verschoben wird (durch den Strahl des die Katheterspitze verlassenden Kontrastmittels) oder kann aufgrund einer Überdosis im Kontrastmittel zu toxischen Effekten führen (wie z. B. zu Merzrhythmusstörungen).
- Derzeit kann der Benutzer aus zwei Systemen zur Injektion des Kontrastmittels auswählen; einem manuellen Injektionssystem, mit dem eine veränderliche, mit dem Benutzer interaktive Flussgeschwindigkeit möglich ist, die jedoch eine begrenzte Flussgeschwindigkeit hat, und einem vorprogrammierten motorbetriebenen System ohne interaktive Wechselwirkung mit dem Benutzer (davon abgesehen, dass der Benutzer das Verfahren Starten/Anhalten kann).
- Zusammenfassung der Erfindung
- Die vorliegende Erfindung ist ein angiopraphisches Injektorsystem, welches ein radiographisches Kontrastmittel einem Katheter mit vom Benutzer bestimmter, variabler Flussgeschwindigkeit zuführt und welches augenblicklich und kontinuierlich variiert werden kann und sowohl Hochdruck- und Niederdrucksysteme umfasst. Das Injektorsystem umfasst eine Pumpe, die ein radiographisches Kontrastmittel einem Anschluss zuführt, der mit einem Katheter verbunden ist. Ein Benutzer (typischerweise ein Arzt) steuert die Flussgeschwindigkeit des radiographischen Kontrastmittels von der Pumpe zum Katheter mit einer vom Benutzer betätigten Proportionalsteuerung. Durch Bedienen der Proportionalsteuerung kann der Benutzer ein Steuerungssignal variieren, um beim Betrieb der Pumpe die Flussgeschwindigkeit des radiographischen Kontrastmittels von der Pumpe zum Anschluss einzustellen. Die Proportionalsteuerung ist bevorzugt eine handbediente oder fußbediente Fernsteuerung, mit der der Benutzer die Flussgeschwindigkeit (und so das an dem Patienten abgegebene Materialvolumen) interaktiv einstellen kann, während er das angiographische Verfahren überwacht (beispielsweise auf einem Fluoroskopmonitor).
- Das Injektorsystem umfasst eine Steuerung, die auf das Steuersignal der vom Benutzer bedienten Proportionalsteuerung anspricht. Nach Maßgabe des Steuerungssignals steuert die Steuerung die Flussgeschwindigkeit des radiographischen Kontrastmittels von der Pumpe zum Anschluss.
- Das Hochdrucksystem des Injektorsystems weist eine motorbetriebene Injektorpumpe auf, die einem Katheter radiographisches Kontrastmittel unter hohem Druck zuführt. Das Niederdrucksystem weist beispielsweise einen Druckwandler zur Blutdruckmessung auf und eine Pumpe, die sowohl zur Zufuhr von Kochsalzlösung zum Patienten und zum Absaugen von Abfallfluid eingesetzt wird. Mit der Spritzenpumpe, dem Niederdrucksystem und dem in den Patienten eingeführten Katheter ist ein Verteiler verbunden. Zum Verteiler gehört ein Ventil, welches normalerweise in einem ersten Zustand gehalten wird, der das Niederdrucksystem über den Verteiler mit dem Katheter verbindet. Wenn der Druck der Spritzenpumpe einen bestimmten Wert erreicht hat, schaltet sich das Ventil in einen zweiten Zustand, der die Spritzenpumpe mit dem Katheter verbindet und dabei die Verbindung zwischen Niederdrucksystem und dem Katheter unterbricht.
- Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen angiographischen Injektorsystems zeigt. -
2A –2G sind Diagramme, die Betriebszustände des Systems von1 zeigen. -
3 ist ein elektrisches Flussdiagramm des Injektorsystems von1 . -
4 erläutert die Bedienungselemente und -anzeigen einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Injektorsystems. -
5A und5B sind eine Seitenansicht und eine teilweise Draufsicht der Fernsteuerung des Systems von1 . -
6 ist eine perspektivische Ansicht einer fußbetätigten Fernsteuerung. -
7A –7D erläutert den Betrieb des Eingangsprüfventils und des Verteilers beim Füllen mit Kontrastmittel, Austreiben von Luft und bei der Injektion in den Patienten. -
8A –8C erläutern den Betrieb des Einlasssperrventils in weiteren Einzelheiten. - Detasilbeschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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1 zeigt ein angiographisches Injektorsystem10 für die Injektion von radiographischem Kontrastmittel in Blutgefäße mit interaktiver Kontrolle durch einen Arzt. Das System10 umfasst ein Hauptpaneel12 , eine handbetriebene Fernsteuerung14 , einen Spritzenhalter16 , einen Spritzenkörper18 , einen Spritzenkolben20 , ein Reservoir (Flasche)22 für radiographisches Kontrastmittel, ein Einwegventil24 , einen Verteiler26 , ein Hochdruckrohr28 , einen Katheter30 , einen Medikationsanschluss32 , einen Dreiwegehahn34 , ein T-Stück36 , einen Druckwandler38 , einen Hahn40 , Schlauchmaterial42 , eine peristaltische Pumpe44 , ein Prüfventil46 für Kochsalzlösung, ein Absperrventil48 für Abfall, einen Beutel50 für Kochsalzlösung, einen Beutel52 für Abfall und eine Ständer54 zur Aufnahme der Beutel. - Das Paneel
12 dient zur Aufnahme der elektrischen Steuerung für das System10 zusammen mit den Motoren, die den Kolben20 und die peristaltische Pumpe44 antreiben. An der Vorderseite des Panels12 befindet sich das Benutzerinterface54 mit den Steuerungsschaltern56 und der Anzeige58 , mit der der Benutzer Steuerungswerte eingeben und den Betriebszustand des Systems10 überwachen kann. - Die Fernsteuerung
14 ist über das Kabel60 mit dem Paneel12 verbunden (jedoch kann bei anderen Ausführungsformen die Fernsteuerung drahtlos verbunden sein, wie zum Beispiel durch Funk, eine Infrarotoptik oder durch Ultraschall. Die Fernsteuerung14 ist bei der in1 gezeigten Ausführungsform eine handbetätigte Steuerung mit Druckknopfschaltern62 bzw.64 zum Zurücksetzen und für Kochsalzlösung sowie einen Hebel oder Triggerschalter66 zur Steuerung der Flussgeschwindigkeit. Durch Zusammendrücken des Triggerschalters66 schickt der Benutzer einen Befehl an das Paneel12 zum Erzeugen einer kontinuierlich variablen Injektionsgeschwindigkeit. - Der Spritzenhalter
16 steht von der linken Seite des Paneels12 ab. Der Spritzenhalter16 besteht bevorzugt aus einem klaren Material und weist eine halbzylindrische Rückenschale68 , eine halbzylindrische Vordertür70 (die in1 in offener Stellung gezeigt ist) und einen Reservoirhalter72 auf. - Die Spritze
18 ist ein transparenter oder durchscheinender Kunststoffzylinder, dessen offenes Ende74 mit dem Paneel12 verbunden ist. Das geschlossene Ende76 der Spritze18 weist zwei Anschlüsse auf, den oberen Anschluss78 und den unteren Anschluss80 . - Der Kolben
20 ist im Spritzenkörper18 beweglich. Der Kolben20 ist verbunden mit (und wird angetrieben von) einem im Paneel12 angeordneten Motor. - Das Reservoir
22 für das radiographische Kontrastmittel ist über das Einwegabsperrventil24 mit dem oberen Auslass78 verbunden. Das radiographische Kontrastmittel wird aus dem Reservoir22 durch das Absperrventil24 und den oberen Anschluss78 in die Pumpkammer gezogen, die durch den Sprizenkörper18 und dem Kolben20 gebildet wird. Das Absperrventil24 ist bevorzugt ein Einwegventil, welches Luft vom Spritzenkörper18 zurück zum Reservoir22 strömen lässt, jedoch nicht zulässt, dass radiographisches Kontrastmittel vom Spritzenkörper18 zum Reservoir22 fließt. Dies ermöglicht das automatische Austreiben von Luft aus dem System, wie später in weiteren Einzelheiten beschrieben wird. - Der untere Anschluss
80 des Spritzenkörpers18 ist mit dem Verteiler26 verbunden. Der Verteiler26 umfasst ein Kolbenventil mit Federvorspannung, welches normalerweise den Anschluss82 für Wandler/Kochsalzlösung und den Patientenanschluss84 miteinander verbindet. Wenn ein radiographisches Kontrastmittel zu injizieren ist, verursacht der Druck des radiographischen Kontrastmittels, dass das Kolbenventil seinen Zustand verändert, so dass der untere Anschluss80 mit dem Patientenanschluss84 verbunden wird. - Das Hochdruckrohr
28 ist ein flexibles Rohr, welches den Patientenanschluß84 mit dem Katheter30 verbindet. Der Dreiwegehahn24 ist am distalen Ende des Rohrs28 angeordnet. Mit dem Absperrhahn34 ist eine drehbare Luer-Verbindung86 angeordnet, die auf die Luer-Verbindung88 am proximalen Ende des Katheters30 passt. Der Absperrhahn34 blockiert entweder den Fluss vom Rohr28 und vom Katheter30 , erlaubt diesen Fluss oder verbindet den Medikationsanschluss32 mit dem Katheter30 . - Neben der Injektion von radiographischem Kontrastmittel in einen Patienten über den Katheter
30 erlaubt das System10 auch die Durchführung anderer, damit verwandter Funktionen. Mit dem Medikationsanschluss32 kann eine Einrichtung zur Abgabe von Medikamenten an den Patienten verbunden werden (in1 nicht gezeigt), wenn dem Patienten über den Katheter30 Medikamente verabreicht werden sollen. - Wenn der Katheter
30 im Patienten vor Ort ist und eine Injektion von radiographischem Kontrastmittel stattfindet, zeichnet der Druckwandler38 über die Fluidsäule aus Katheter30 , Rohr28 , Patientenanschluss84 , Verteiler26 , Anschluss82 für Wandler/Kochsalzlösung, Schlauchmaterial90 , T-Stück36 und Schlauchmaterial92 den Blutdruck auf. Zum Wandler38 gehört ein Absperrhahn40 , mit dem der Wandler38 beim Kalibrieren dem Atmosphärendruck ausgesetzt werden kann und der auch Entfernen/Austreiben von eingeschlossener Luft erlaubt, so dass die Domkammer des Wandlers38 mit Kochsalzlösung gespült werden kann. - Die peristaltische Pumpe
44 liefert Kochsalzlösung vom Beutel50 durch das Absperrventil46 für Kochsalzlösung, das Schlauchmaterial42 , das T-Stück36 und das Schlauchmaterial90 zum Anschluss82 für Kochsalzlösung. Wenn die peristaltische Pumpe34 Kochsalzlösung zuführt, wird die Kochsalzlösung durch den Verteiler26 , den Patientenanschluss84 und dann durch das Rohr28 dem Katheter30 zugeführt. - Die peristaltische Pumpe
44 arbeitet auch in entgegengesetzter Richtung, um Fluid aus dem Katheter30 und durch das Rohr28 , den Verteiler26 , das Schlauchmaterial90 , das T-Stück36 und das Schlauchmaterial42 zum Absperrventil48 für Abfall und dann in den Abfallsammelbeutel52 zu ziehen. - Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind der Spritzenkörper
18 , der Verteiler26 , das Rohr28 , der Katheter30 , das T-Stück36 , das Schlauchmaterial42 , die Absperrventile46 und46 , die Beutel50 und52 sowie das Schlauchmaterial90 und92 alle Einwegartikel. Sie müssen bei jeder Angiographie mit einem neuen Patienten in das System20 eingebaut werden. Wenn in das System alle Einwegartikel eingebaut sind, wird die Tür70 geschlossen und der Spritzenkörper18 mit Kontrastmittel gefüllt und mit Luft gespült, der Bediener (typischerweise ein Arzt) gibt in das System10 die Sicherheitsparameter für dien Injektion von radiographischem Kontrastmittel ein. Diese Sicherheitsparameter umfassen typischerweise die Maximalmenge des bei einer Injektion zu injizierenden radiographischen Kontrastmittels, die maximale Flussgeschwindigkeit bei der Injektion, den Maximaldruck, der sich im Spritzenkörper18 entwickelt und den maximalen Zeitanstieg oder Beschleunigung der Injektion. Um eine Injektion von Kontrastmittel auszulösen, betätigt der Benutzer die Fernsteuerung14 durch Drücken des Triggerschalters66 . Das System10 steigert innerhalb der eingegebenen Sicherheitsparameter die Flussgeschwindigkeit der Injektion in dem Ausmaß, wie der Druck oder der Weg des Triggerschalters66 gesteigert wird. - Typischerweise misst der Benutzer Menge und Geschwindigkeit des injizierten Kontrastmittels unter fortlaufender Überwachung des Kontrastmittelausflusses aus der Struktur, in die injiziert wird, wobei Fluoroskopie oder andere Abbildungsverfahren Einsatz finden. Das System
10 gestattet es dem Benutzer, die Injektion von Kontrastmittel maßgeschneidert an die Bedürfnisse des Patienten anzupassen, wobei die Qualität des Verfahrens maximiert wird, die Sicherheit zunimmt und die Menge des zur Durchführung der fluoroskopischen Untersuchung benötigten Kontrastmittels verringert wird. - Die
2A bis2G sind Diagramme, die Fluidwege bei sieben unterschiedlichen Betriebszuständen des Systems10 beschreiben. Diese Betriebszustände sind das Einfüllen von Kontrastmittel (2A ), das Austreiben von Luft (2B ), die Injektion in den Patienten (2C ), der Druck des Patienten (2D ), das Spülen mit Kochsalzlösung (2E ), das Ansaugen von Abfall (2F ) und die Medikation des Patienten (2G ). - Der in
2A dargestellte Betriebszustand des Einfüllens von Kontrastmittel umfasst das Füllen des Spritzenkörpers18 mit radiographischem Kontrastmittel aus dem Reservoir22 (Zufuhr von Kontrastmittel). Das Einfüllen mit Kontrastmittel wird durchgeführt beim anfänglichen Vorbereiten des Systems10 und kann beim Betrieb des Systems10 immer dann wiederholt werden, wenn der Spritzenkörper18 neues radiographisches Kontrastmittel benötigt. - Beim anfänglichen Vorbereiten des Systems
10 wird der Kolben20 zuerst ganz nach vorne neben das geschlossene Ende76 des Spritzenkörpers18 bewegt. Dadurch wird der Hauptteil der Luft, die sich im Spritzenkörper18 befindet, an die Atmosphäre ausgestoßen. - Der Kolben
20 wird dann zurückgezogen, wodurch im Spritzenkörper ein Vakuum erzeugt wird, welches das Kontrastmittel aus dem Reservoir22 durch das Absperrventil24 und durch den oberen Anschluss78 in den Spritzenkörper18 zieht. - Beim Einfüllen von Kontrastmittel wird typischerweise etwas Luft in den Spritzenkörper
18 eingezogen oder verbleibt darin. Selbstverständlich ist es wichtig zu verhindern, dass durch den Katheter30 Luft in den Patienten injiziert wird. Dies ist der Zweck des in2B gezeigten Austreibens von Luft. Die Anordnung von zwei Anschlüssen in unterschiedlicher Höhe führt auch zu mehr Sicherheit, dass Luftblasen bei der Injektion vermieden werden. - Beim Austreiben von Luft bewegt sich der Kolben
20 nach vorne und stößt die im Spritzenkörper18 eingeschlossene Luft aus. Weil die Luft leichter ist als das Kontrastmittel, sammelt sie sich im oberen Teil des Spritzenkörpers18 an. Wenn sich der Spritzenkörper20 vorwärts bewegt, wird die Luft durch den oberen Anschluss78 und das Einwegeventil24 aus dem Spritzenkörper18 ausgestoßen. Bei der in2B dargestellten Ausführungsform ist das Einwegventil24 ein gewichtsbelastetes Einwegventil, welches den Fluss von radiographischem Kontrastmittel aus dem Reservoir22 zum oberen Anschluss78 zulässt, jedoch nicht zulässt, dass radiographisches Kontrastmittel in entgegengesetzter Richtung vom oberen Anschluss78 zum Reservoir22 fließt. Jedoch erlaubt das Ventil24 den Fluss von Luft vom Anschluss78 zum Reservoir22 . Wenn der Fluss des radiographischen Kontrastmittels aus dem Spritzenkörper18 durch den oberen Anschluss78 zum Ventil24 beginnt, schließt das Ventil24 und verhindert einen weiteren Fluss zu dem Reservoir22 . - Das Ventil
24 kann bei alternativen Ausführungsformen auch ein magnetisch betriebenes oder motorbetriebenes Ventil sein, welches durch eine elektrische Schaltung im Panel12 gesteuert wird. In jedem Fall ist das Ventil24 beständig gegen die relativ hohen Drucke, denen es bei der Injektion ausgesetzt ist. Bevorzugt ist das Ventil24 beständig gegen einen statischen Fluiddruck bis zu etwa 1.200 psi. -
2C erläutert die Injektion in den Patienten. Der Kolben20 bewegt sich nach vorne unter interaktiver Kontrolle durch den Benutzer, der den Triggerschalter66 und die Fernsteuerung14 bedient. Die Bewegung des Kolbens20 erzeugt einen hydraulischen Druck, der das Kontrastmittel durch den unteren Anschluss80 und durch den Verteiler26 und das Hochdruckrohr28 in den Katheter30 schiebt. Wie in2C gezeigt ist, sind der untere Anschluss80 und der Patientenanschluss84 miteinander verbunden, damit bei der Injektion Fluid in den Patienten fließen kann. - Der Verteiler
26 enthält ein Ventil zur Steuerung der Wege der Fluidverbindung zwischen dem Patientenaschluss84 und entweder dem unteren Anschluss80 der Spritze oder dem Anschluss82 für Druckwandler/Kochsalzlösung. Bei einer Ausführungsform der Erfindung umfasst der Verteiler26 ein Kolben- bzw. Steuerventil, welches federbelastet ist, so dass der Patientenanschluss84 normalerweise mit dem Anschluss82 für Druckwandler/Kochsalzlösung verbunden ist (gezeigt in den2A und2B ). Wenn sich am unteren Anschluss80 der Spritze durch die Vorwärtsbewegung des Kolbens20 der Druck aufbaut, wird die Vorbelastung des Kolbenventils überwunden, so dass der untere Anschluss80 der Spritze mit dem Patientenanschluss84 verbunden wird und die Verbindung zum Anschluss82 für Druckwandler/Kochsalzlösung unterbrochen wird. Das Ventil im Verteiler26 schützt den Druckwandler38 davor, dem hohen Druck ausgesetzt zu werden, der bei der Injektion in den Patienten erzeugt wird. - Das Kolbenventil öffnet sich automatisch bei der Injektion in den Patienten nach Maßgabe der Druckzunahme, die darauf durch den unteren Spritzenanschluss
80 ausgeübt wird. Das Kolbenventil schließt sich und kehrt in seine Ausgangsstellung zurück, womit eine Verbindung des Patienten des Anschlusses84 mit dem Druckwandler38 ermöglicht wird, wenn durch das Zurückziehend es Kolbens20 am Ende der Injektion des Patienten ein geringes Vakuum angelegt wird. - Bei einer alternative Ausführungsform ist das Ventil im Verteiler
26 ein elektromechanisches oder motorbetriebenes Ventil, welches zu geeigneten Zeiten betätigt wird, um entweder den unteren Spritzenanschluss80 oder den Anschluss82 für Druckwandler/Kochsalzlösung mit dem Patientenanschluss84 zu verbinden. Die Kontrolle der Betätigung erfolgt durch das Paneel12 . Auch bei dieser alternativen Ausführungsform schützt das Ventil den Druckwandler38 davor, dem hohen Druck ausgesetzt zu werden. -
2D erläutert den Betriebszustand für den Patientendruck. Das System10 gestattet das Aufzeichnen des Blutdrucks des Patienten, der durch den Katheter30 gemessen wird. Der Blutdruck des Patienten kann mit dem Druckwandler38 zu jeder Zeit gemessen werden mit Ausnahme der Injektion in den Patienten, des Spülens mit Kochsalzlösung und des Ansaugens von Abfall. Die vom Druckwandler38 erzeugten Druckwerte können normalisiert werden durch manuelles Öffnen des Absperrhahns40 und Schließen des Absperrhahns34 , um den Druckwandler38 dem Atmosphärendruck auszusetzen. - Beim Spülen mit Kochsalzlösung (dargestellt in
2E ) wird Kochsalzlösung eingesetzt, um alle internen Leitungen, die Kammer des Druckwandlers38 , das Rohr28 und den Katheter38 zu spülen. Wie in2E gezeigt ist, arbeitet die peristaltische Pumpe44 in eine Richtung, die dazu führt, dass Kochsalzlösung aus dem Beutel50 durch das Absperrventil46 und durch das Schlauchmaterial42 zum Anschluss82 für Kochsalzlösung gezogen wird. Der Verteiler26 verbindet den Anschluss82 für Kochsalzlösung mit dem Patientenanschluss84 , so dass Kochsalzlösung aus dem Patientenanschluss84 durch das Rohr28 und den Katheter30 gepumpt wird. - Beim Ansaugen von Abfall ist der Patientenanschluss
84 wiederum mit dem Anschluss82 für Kochsalzlösung verbunden. Bei diesem Betriebszustand arbeitet die peristaltische Pumpe in entgegengesetzter Richtung zur Rotation beim Spülen mit Kochsalzlösung. Infolgedessen wird Patientenfluid vom Patientenanschluss84 zum Anschluss82 für Kochsalzlösung und dann durch das Schlauchmaterial42 und das Absperrventil48 in den Beutel52 für das Sammeln von Abfall angesaugt. Die peristaltische Pumpe44 wirkt als Ventil, welches das Schlauchmaterial42 abschnürt/verschließt und zusammen mit den Absperrventilen46 und48 den Rückfluss zur/von Kochsalzlösung und in Abfallbehältern50 und52 verhindert. - Wenn sich der Katheter
30 im Patienten vor Ort befindet, kann es wünschenswert sein, dem Patienten Medikamente zu verabreichen. Das System10 gestattet diese Option durch den Anschluss32 für die Patientenmedikation. Wie in2G gezeigt ist, ist bei offenem Kolbenventil34 ein Anschluss32 für Medikamente mit dem Patientenanschluss84 und dadurch mit dem Katheter34 verbunden. Bei dieser Medikation des Patienten bewegen sich die peristaltische Pumpe44 und der Kolben20 nicht. -
3 ist ein elektrisches Blockschaltbild des Steuersystems, welches den Betrieb des angiographischen Injektorsystems steuert. Das elektrische Steuersystem umfasst einen Digitalrechner100 , der über das Interface102 von der Fernsteuerung14 und den Steuerelementen56 des vorderen Paneels Eingangssignale erhält und Signale an die Anzeige58 abgibt, um Betriebsdaten, Warnungen, Statusinformationen und Anforderungen an den Benutzer anzuzeigen. - Der Rechner
100 steuert die Bewegung des Kolbens20 ; dies erfolgt über eine Motorantriebsschaltung, die den Motor104 , einen Motorverstärker106 , einen Tachometer108 , ein Potentiometer110 , einen Verstärker112 , eine Druckmesszelle114 und einen AD-Wandler160 aufweist. - Der Motorverstärker
106 erzeugt ein Antriebssignal1 an den Motor104 nach Maßgabe der Steuerspannung, vorwärts/rückwärts und von Bremssignalen des Rechners100 sowie über den Verstärker112 ein Geschwindigkeitsrückkopplungssignal vom Tachometer108 . Die Ausgangssignale des Tachometers108 und des Potentiometers110 werden über den AD-Wandler als Geschwindigkeitsanzeige- und Lageanzeigesignale an den Rechner100 abgegeben. Damit kann der Rechner100 die Motorgeschwindigkeit, die Motorrichtung und die Lage überprüfen (das Volumen wird berechnet). - Der Drucksensor
114 ermittelt den Motorstrom oder die Kolbenkraft, um den Druck zu messen, der im Spritzenkörper18 auf das radiographische Kontrastmittel einwirkt. Das Druckanzeigesignal wird über den AD-Wandler116 und das Interface102 an den Rechner100 abgegeben. - Der Antrieb der peristaltischen Pumpe
44 erfolgt durch Steuerung des Rechners100 über den Pumpenmotor120 , den Motortreiber120 und den optischen Codierer124 . Der Rechner100 erzeugt Antriebssignale für Kochsalzlösung (vorwärts) und für Abfall (rückwärts) an den Motortreiber122 , um den Pumpenmotor120 in Vorwärtsrichtung anzutreiben, wenn mit Kochsalzlösung gespült wird, und in entgegengesetzter Richtung, wenn Abfall angesaugt wird. Der optische Codierer124 gibt an das Interface102 das Signal zur Anzeige der Geschwindigkeit an, welches sowohl die Geschwindigkeit als auch die Drehrichtung des Pumpenmotors120 angibt. -
3 erläutert eine Ausführungsform des Steuersystems, bei der der Ventilmotor130 dazu benutzt wird, Ventile wie zum Beispiel das Einwegeventil24 und das Ventil im Verteiler26 zu betätigen. Bei dieser Ausführungsform steuert der Rechner100 über den Motortreiber132 den Ventilmotor130 und zeigt über ein Positionsanzeigerückkopplungssignal vom Potentiometer134 die Lage an. Bei dieser besonderen Ausführungsform ist der Ventilmotor130 ein Schrittmotor. - Der Rechner
100 zeigt nach Maßgabe eines Temperaturüberwachungssignals vom Temperatursensor140 die Temperatur des Kontrastmittels an. Der Temperatursensor ist bevorzugt neben dem Spritzenkörper18 angeordnet. Wenn die vom Temperatursensor140 gemessene Temperatur zu hoch ist, blockiert der Rechner100 den Betrieb des Motors104 und bricht die Injektion in den Patienten ab. Wenn die Temperatur zu niedrig ist, gibt der Rechner100 an den Heizungstreiber150 ein Temperaturaktivierungstreibsignal ab, welches den Heizer152 anschaltet. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Heizer152 ein Schichtwiderstandsheizer, der im Spritzenhalter116 neben dem Spritzenkörper18 angeordnet ist. - Der Rechner
100 erhält noch Rückkopplungssignale vom Kontrastflaschensensor160 , vom Vorwärtsbegrenzungssensor162 , vom Rückwärtsbegrenzungssensor164 , vom "keine Spritze"-Sensor166 , vom "Kammer offen"-Sensor168 , vom "kein Kontrast"-Blasendetektor170 und vom "Luft in der Leitung"-Blasendetektor172 . - Der Kontrastflaschensensor
160 ist ein Miniaturschalter, der im Reservoirhalter72 angeordnet ist. Der Status des Signals "Kontrast, Flasche vorhanden" vom Sensor160 zeigt an, ob sich im Halter72 ein Reservoir22 befindet. Wenn das Reservoir22 nicht vorhanden ist, blockiert der Rechner100 das Füllen. - Die Vorwärtsbegrenzungs- und Rückwärtsbegrenzungssensoren
162 und164 erfassen die Endbegrenzungslage des Kolbens20 . Wenn der Kolben20 seine vordere Grenzposition erreicht, wird keine weitere Vorwärtsbewegung des Kolbens20 zugelassen. Wenn ähnlich der Rückwärtsbegrenzungssensor144 anzeigt, dass der Kolben seine hintere Grenzposition erreicht hat, wird keine weitere Rückwärtsbewegung zugelassen. - Der "keine Spritze"-Sensor
166 ist ein Miniaturschalter oder ein Infrarot/-Emitter-Detektor, der anzeigt, wenn der Spritzenkörper18 sich nicht im Spritzenhalter16 in Position befindet. Wenn sich der Spritzenkörper18 nicht in Position befindet, werden alle Bewegungsfunktionen blockiert, mit Ausnahme, dass sich der Kolben20 in seine Rückwärtsbegrenzungslage bewegen kann (dies bedeutet Rückkehr zur Nulllage). - Der "Kammer offen"-Sensor ist ein Miniaturschalter oder ein Infrarot-Emitter/-Detektor, der anzeigt, wenn die Tür
70 des Spritzenhalters16 offen ist. Wenn das Signal vom Sensor168 anzeigt, dass die Tür70 offen ist, werden alle Bewegungsfunktionen blockiert. Nur wenn die Tür70 geschlossen und verriegelt ist, wird eine Bewegung zugelassen. Wenn angezeigt wird, dass die Tür70 geschlossen ist und der Sensor166 anzeigt, dass der Spritzenkörper18 sich in Position befindet, können andere Normalfunktionen des Systems10 ablaufen. - Der Blasendetektor
170 ist zwischen dem Reservoir22 und dem oberen Anschluss78 angeordnet und ist bevorzugt ein Infrarot/Emitter-Detektor, der Luftblasen ermittelt. Wenn im Strömungsweg zwischen dem Reservoir22 und dem oberen Anschluss78 bei einer Füllung eine Luftblase erfasst wird, wird das Füllen blockiert, bis ein neues Reservoir angeschlossen ist. - Der Blasendetektor
122 ist angeordnet, um in der Hochdruckleitung28 Luftblasen zu erfassen. Er ist bevorzugt ein Infrarot/Emitter-Detektor. Das Erfassen einer Luftblase in der Hochdruckleitung28 führt zum Blockieren aller Funktionen der Fluidbewegung, wenn das Fluid entweder die Kochsalzlösung von der peristaltischen Pumpe44 ist oder das Kontrastmittel vom Spritzenkörper18 . - Das Steuerungssystem von
3 ist auch in der Lage, über das vom Rechner100 gesteuerte Relais180 ein Steuersignal an die Röntgeneinrichtung zu erzeugen. Zusätzlich erhält der Rechner100 Daten vom Blutdruckwandler38 und von einem elektrokardiographischen System (ECG); letzteres ist vom Injektorsystem getrennt. Die Druck- und ECG-Signale werden über Signalkonditionierer und AD-Wandler190 erhalten und an den Rechner100 weitergeleitet. Bei einer bevorzugten Ausführungsform werden die ECG-Signale vom Rechner100 zur Synchronisation des Betriebs des Motors104 (und somit der Injektion in den Patienten) verwendet, wenn dessen Herz schlägt. - Der Blutfluss zum Herzen erfolgt hauptsächlich bei der Diastole (wenn sich das Herz zwischen Kontraktion befindet). Die kontinuierliche Injektion von Kontrastmittel führt bei der Systole (bei Kontraktionen) zum Übertritt von Kontrastmittel in die Aorta. Wenn man hauptsächlich bei der Diastole injiziert, kann die Kontrastmitteldosierung verkleinert werden, ohne die Vollständigkeit der Kontrastmittelinjektion in die koronare Arterie zu beeinträchtigen.
- Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird die Injektion des radiographischen Kontrastmittels mit dem Blutfluss in der koronaren Arterie synchronisiert. Die Zeiten von Systole und Diastole werden ermittelt mit einem elektrokardiographisch (ECG)/elektrischen Signal, der Analyse der Wellenform des arteriellen Blutdrucks oder einem anderen Zeitprogramm, welches auf der Herzgeschwindigkeit aufbaut. Durch Steuerung der Geschwindigkeit des Motors
114 , der Geschwindigkeit und somit der Bewegung des Kolbens20 , wird die Injektion von Kontrastmittel bei der Systole unterbrochen, wodurch die Kontrastmittelinjektion zu dieser Zeit vermindert oder gestoppt wird. In Kombination mit der Fernsteuerung14 kann der Benutzer die Geschwindigkeit der Kontrastmittelinjektion in die koronare Arte rie variieren, wobei der Rechner100 automatisch die Kontrastmittelinjektion zum Herzzyklus pulst. - Die Anfangskraft des sich bewegenden Kontrastmittels und der Expansion des Behälters und des Rohrsystems, welches das Kontrastmittel enthält und zum Patienten überträgt, kann zu einer Phasenverschiebung zwischen der Bewegung des Kolbens im Spritzenkörper und der Bewegung von Kontrastmittel aus dem Katheter in den Patienten führen. Um die Phasenverschiebung zwischen der Bewegung des Kolbens
20 und dem Austreiben von Kontrastmittel in den Patienten einzustellen, kann über das Steuerungspaneel54 ein veränderliche Zeitversatz eingegeben werden; beispielsweise kann das Zeitprogramm des Herzzyklus um eine bestimmte Zeit verschoben werden. Weil die Größe der Phaseverschiebung von der Herzfrequenz abhängen kann, justiert ein Algorithmus im Rechner100 fortlaufend und automatisch die Größe des Zeitversatzes; dies basiert auf der augenblicklichen Herzgeschwindigkeit bei der Injektion von Kontrastmittel. -
4 zeigt eine Ausführungsform des Steuerpaneels54 , welches die Steuerschalter56 des Vorderpaneels und die Anzeige58 bei einer Ausführungsform einer Erfindung zeigen. Die Steuerschalter56 des Vorderpaneels umfassen den Schalter200 "Set up/Füllen/Ende", den Schalter202 "Austreiben", den Schalter204 "Ansaugen", den Schalter206 „Kochsalzlösung", den Schalter208 "Betrieb OK", die Schalter210a und210b für die Volumenbegrenzung der Injektion, die Schalter212a und212b für die Strömungsgeschwindigkeitsbegrenzung der Injektion, die Schalter214a und214b für die Druckbegrenzung der Injektion, die Schalter216a und216b für den Zeitanstieg, den Schalter218 "OK", den Kippschalter220 für den Injektionsbereich, den Schalter222 "große Injektion OK" und den Stoppschalter224 . - Der Schalter
200 "Set up/Füllen/Ende" ist ein nicht gehaltener Druckknopfschalter. Wenn er das erste Mal aktiviert wird, wird der Benutzer gebeten, die Spritze18 in den Spritzenhalter16 zu setzen. Wenn die Spritze18 in den Spritzenhalter16 gesetzt wurde (dies wird vom Rechner100 den Sensor166 angezeigt), wird der Benutzer gebeten, die Kammer zu schließen und zu verriegeln (d. h. die Tür70 zu schließen). Der Kolben20 wird in seine äußerste Vorwärtsposition bewegt und treibt alle Luft aus der Spritze. Die Anzeige58 zeigt dann dem Benutzer an, dass das Kontrastmittelreservoir anzuschließen22 ist. Wenn das Kontrastmittelreservoir22 eingesetzt wurde, wird der Benutzer gebeten, den Schalter218 "OK" zu drücken, wodurch der Kolben20 mit eingestellter Geschwindigkeit (bevorzugt nach Maßgabe einer Flußgeschwindigkeit von 10 ml pro Sekunde) zum maximalen Spritzenvolumen zurückgezogen wird. Wenn die tatsächliche Geschwindigkeit (sie wird durch Rückkopplung an den Rechner100 vom AD-Wandler116 angezeigt) größer ist als die gesetzte Geschwindigkeit, stoppt das System10 . - Wenn sich der Kolben
20 in hinterster Lage befindet, wird der Motor104 eingeschaltet, um den Kolben20 nach vorne zu bewegen und alle Luftblasen auszutreiben. Der Drucksensor114 zeigt an, wenn das Einwegventil27 geschlossen ist und sich der Druck im Spritzenkörper18 aufbaut. Wenn das Austreiben beendet ist, werden das injizierte Gesamtvolumen und der Zähler für die Anzahl der Injektionen zurückgesetzt. - Das Betätigen des Schalters
200 gestattet auch ein vollständiges Zurückziehen und ein mechanisches Abkoppeln des Kolbens20 vom Spritzenkörper18 . - Der Schalter
202 "Austreiben" ist ein geschützter ungehaltener Druckknopfschalter. Beim Betätigen löst der Schalter202 für das Austreiben eine Vorwärtsbewegung des Kolbens aus, um Luft aus dem oberen Anschluss78 auszustoßen. Die Vorwärtsbewegung des Kolbens20 ist begrenzt und wird gestoppt, wenn in der Spritze18 ein bestimmter Druck erreicht ist. Dieser wird vom Drucksensor114 gemessen. Das vom Schalter202 ausgelöste Austreiben führt dazu, dass Luft in der Spritze20 ausgestoßen wird. Der Benutzer kann den Schalter202 "Austreiben" auch dazu verwenden, Fluid durch den Patientenaschluss84 auszutreiben, indem er den Schalter202 drückt und kontinuierlich hält. - Der Schalter
204 "Ansaugen" ist ein ungehaltener Druckschalter, durch den der Rechner100 dem Pumpenmotor120 der peristaltischen Pumpe44 einschaltet. Der Pumpenmotor120 wird so betrieben, dass der Katheter30 mit einer eingestellten Geschwindigkeit ansaugt, wobei das angesaugte Fluid im Abfallbeutel52 gesammelt wird. Alle anderen Bewegungsfunktionen sind beim Ansaugen abge schaltet. Wenn die tatsächliche Geschwindigkeit des Motors120 größer ist als die eingestellte Geschwindigkeit, stoppt der Rechner100 den Motor120 . - Der Schalter
206 "Kochsalzlösung" ist ein Wechselschalter. Wenn der Schalter206 eingeschaltet wird, wird der Pumpenmotor120 eingeschaltet und Kochsalzlösung mit der eingestellten Geschwindigkeit aus dem Beutel50 in den Verteiler26 und den Katheter30 eingeführt. Wenn der Schalter206 "Kochsalzlösung" kein zweites Mal gedrückt wird, um den Fluss der Kochsalzlösung innerhalb von 10 Sekunden zu stoppen, stoppt der Rechner100 automatisch den Pumpenmotor120 . Bei Zeitüberlauf muss der Schalter206 für Kochsalzlösung in seinen ursprünglichen Zustand zurückgesetzt werden, bevor weitere Aktionen ausgelöst werden können. - Der Schalter
208 "Betrieb OK" ist ein ungehaltener Druckknopfschalter. Wenn das System am Ende einer Injektion eine Blockierungsfunktion festgestellt hat, die keine Begrenzung ist, muss der Schalter208 "Betrieb OK" betätigt werden, bevor der Schalter218 "OK" betätigt wird und weitere Funktionen ausgelöst werden. - Die Tasten
210a und210b für die Injektionsvolumenbegrenzung werden gedrückt, um das maximale Injektionsvolumen zu vergrößern oder zu verkleinern, welches bei einer Injektion vom System injiziert wird. Die Taste210a löst eine Vergrößerung des maximalen Volumens aus, die Taste210b eine Verkleinerung. Wenn die Grenze für das maximale Injektionsvolumen eingegeben wurde und das gemessene Volumen den angegebenen Wert erreicht, stoppt der Rechner100 den Motor104 und startet ihn nicht erneut, bis der Schalter218 "OK" gedrückt wurde. Wenn eine große Injektion ausgewählt wurde (d. h. größer als 10 ml), müssen sowohl der Schalter218 und der Schalter220 "große Injektion OK" zurückgesetzt werden, bevor mit der großen Injektion begonnen wird. - Mit den Tasten
212a und212b "Grenze der Injektionsflussgeschwindigkeit" kann der Arzt die maximale Flussgeschwindigkeit auswählen, die das System bei einer Injektion erreichen kann. Wenn die gemessene Geschwindigkeit (die ermittelt wird durch Rückkopplungssignale vom Tachometer108 und Potentiometer110 ) den gesetzten Wert erreicht, steuert der Rechner100 den Motor104 so, dass die Flussgeschwindigkeit auf den gesetzten Wert begrenzt wird. - Mit den Tasten
214a und214b "Grenze des Injektionsdrucks" kann der Arzt den Maximaldruck auswählen, den das System bei einer Injektion erreichen kann. Wenn der gemessene Druck (gemessen von Drucksensor114 ) den gesetzten Wert erreicht, steuert der Rechner100 den Steuermotor104 so, das der Druck auf die Druckgrenze begrenzt wird. Als Ergebnis wird ausserdem die Injektionsgeschwindigkeit begrenzt. - Mit den Tasten
216a und216b "Zeitanstieg" kann der Arzt den Zeitanstieg auswählen, den das System zulässt, wenn bei einer Injektion die Flussgeschwindigkeit verändert wird. Der Rechner100 steuert den Motor104 so, dass der Zeitanstieg auf den gesetzten Wert begrenzt wird. - Bei alternativen Ausführungsformen können die Tasten
210a bis210b ,212a bis212b ,214a bis214b und216a bis216b durch andere Einrichtungen zur Eingabe von numerischen Werten ersetzt werden. Dies sind z. B. Sensorbildschirme. - Der Schalter
218 "OK" ist ein ungehaltener Druckknopfschalter, der Funktionen und Hardwaresensoren zurücksetzt. Nach Maßgabe des Aktivierungszustandes des Schalters218 "OK" steuert der Rechner100 die Anzeige58 und bittet den Benutzer um Bestätigung, dass die richtige Funktion ausgewählt wurde. Das Betätigen des Schalters218 "OK" führt dazu, dass der Status auf "betriebsbereit" gesetzt wird. - Der Schalter
220 "Injektionsbereich" ist ein Kippschalter. In Abhängigkeit davon, ob der Schalter220 sich in der Stellung "klein" oder "groß" befindet, wird für die nächste Injektion entweder eine großer oder ein kleiner Injektionsvolumenbereich ausgewählt. - Der Schalter
222 "große Injektion OK" ist ein ungehaltener Druckknopfschalter. Wenn mit dem Schalter220 "Injektionsbereich" der große Injektionsbereich ausgewählt wurde, muss der Schalter222 "große Injektion OK" betätigt werden, um den Schalter218 "OK" einzuschalten. Der Schalter218 "OK" muss vor jeder Injektion betätigt werden. Bei Injektionen mit großem Volumen muss der Benutzer das ausgewählte Volumen bestätigen, indem er zuerst den Schalter222 "große Injektion OK" und dann den Schalter218 "OK" betätigt. - Der Schalter
224 "Stopp" ist ein ungehaltener Druckknopfschalter. Wenn der Schalter224 "Stopp" gedrückt wird, werden alle Funktionen blockiert. Die Anzeige58 bleibt aktiv. Das Anzeigepaneel58 umfasst die Set-up Anzeige250 , die Statusanzeige252 , die Gefahrenanzeige254 , die Begrenzungsanzeige256 , die Anzeige260 für die Gesamtanzahl der Injektionen, die Anzeige252 für das Gesamtvolumen der Injektion, die Anzeige264 für die Flussgeschwindigkeit, die Anzeige266 für das Injektionsvolumen, die Anzeige268 für die Grenze des Injektionsvolumens, die Anzeige270 für die Grenze der Injektionsgeschwindigkeit, die Anzeige272 für die Druckgrenze, die Anzeige274 für den minimalen Zeitanstieg, die Anzeige276 für große Injektionen und die Anzeige278 für die Uhr in Echtzeit. - Die Set-up Anzeige
250 enthält eine Reihe von Nachrichten, die angezeigt werden, wenn sich der Benutzer durch die Verfahrensschritte bewegt. Die Nachrichtenanzeige in der Set-up Anzeige250 werden wie beschrieben durch Betätigen des Set-up Schalters200 ausgelöst. - Die Statusanzeige
252 erzeugt eine Blinkanzeige einer von mehreren unterschiedlichen Betriebszuständen. Bei der in4 gezeigten Ausführungsform sind die angezeigten Betriebszustände "Fertig", "Set-up", "Injektion", "Füllen", "Spülen" und "Ansaugen". - Die Anzeige
254 für Gefahren und die Anzeige256 für Grenzen melden dem Benutzer die Bedingungen, bei denen das System10 einen kritischen Steuerparameter angetroffen hat und der Betrieb blockiert wird, oder einen oberen oder unteren Grenzwert erreicht hat und den Betrieb mit einer Begrenzung fortführt, oder einen oberen oder unteren Grenzwert erreicht hat und weiterarbeitet. - Die Anzeige
260 für die Gesamtanzahl von Injektionen zeigt (kumulativ) die Gesamtanzahl der für den derzeitigen Patienten verabreichten Injektionen. Das dem derzeitigen Volumen verabreichte kumulative Gesamtvolumen wird in der Anzeige262 für das Gesamtvolumen ausgegeben. Die Anzeigen264 und266 enthalten Informationen über die derzeitige oder letzte Injektion. Die Anzeige264 zeigt den digitalen Wert der Flussgeschwindigkeit zum Patienten bei der Injektion in Echtzeit. Wenn die Injektion beendet ist, stellt der in der Anzeige264 dargestellte Wert die Spitzenflussgeschwindigkeit dar, die bei der Injektion erreicht wurde. Die Anzeige266 zeigt den digitalen Wert des bei der letzten Injektion injizierten Volumens. - Die Anzeige
268 zeigt den digitalen Wert eines maximalen Injektionsvolumens, welches mit den Knöpfen210a und210b ausgewählt wurde. Ähnlich zeigt die Anzeige270 den digitalen Wert des maximalen Flussgeschwindigkeit die das System nach Auswahl durch den Schalter212a und212b zulässt. - Die Anzeige
272 zeigt den digitalen Wert des Maximaldrucks, den das System in der Spritze18 zulässt. Die Druckgrenze wird durch die Schalter214a und214b ausgewählt. - Die Anzeige
274 zeigt den minimalen Zeitanstieg an, den das System zulässt, wenn sich die Flussgeschwindigkeit ändert. Der minimale Zeitanstieg wird durch die Schalter216a und216b ausgewählt. - Die Anzeige
276 für große Injektionen gibt einen deutlichen Hinweise, wenn der große Injektionsbereich vom Benutzer ausgewählt wurde. - Die Anzeige
288 für die Uhrzeit in Echtzeit zeigt die augenblickliche Zeit in Stunden, Minuten und Sekunden. - Die
5A und5B zeigen die Fernsteuerung14 mit dem Hauptgehäuse300 , welches passend zur Hand des Benutzers gestaltet ist. Der Triggerschalter66 ist relativ zum Gehäuse300 beweglich, wobei die Lage des Triggerschalters66 ein Kommandosignal erzeugt, welches eine Funktion der Triggerposition ist. Bei ei ner Ausführungsform ist der Triggerschalter66 mit einem Potentiometer im Gehäuse300 verbunden. Das Kommandosignal steuert die Flussrate oder Flussgeschwindigkeit der Injektion. Die Flussgeschwindigkeit ist direkt proportional zur Triggerposition. - Der Rücksetzungschalter
62 ist ein ungehaltener Druckknopfschalter, dessen Funktion identisch ist, mit der des Schalters218 "OK". Der Rücksetzungschalter62 kann alternativ mit "OK" beschriftet sein. - Der Schalter
64 für die Kochsalzlösung der Fernsteuerung14 ist ein Wechseldruckknopfschalter, der zum Einschalten gedrückt und zum Abschalten erneut gedrückt wird. Die Funktion des Schalters62 für Kochsalzlösung ist die gleiche wie die des Schalters206 für Kochsalzlösung am vorderen Paneel54 . - Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird an Stelle der in
1 und den5A und5B gezeigten handbetätigten Fernsteuerung14 eine alternative Fernsteuerung14' in Form eines Fußpedals eingesetzt. Die als Fußpedal gestaltete Fernsteuerung14' umfasst ein fußbetätigtes Geschwindigkeitspedal oder Triggerschaltung66' zum Erzeugen eines Kommandosignals sowie einen Rücksetzungs- oder OK-Schalter62' und einen Schalter64' für Kochsalzlösung. Die Deckel310 und312 schützen die Schalter62' und64' , so dass sie nur durch die Hand und nicht unbeabsichtigter Weise durch den Fuß betätigt werden können. Die Fußpedalfernsteuerung14' ist über das Kabel60' mit dem Panel12 verbunden, könnte jedoch alternativ kabellos verbunden sein. - Die
7A bis7D und8A bis8C zeigen die Konstruktion und den Betrieb des Einwegventils24 und des Verteilers26 beim Einfüllen von Kontrastmitteln, Austreiben von Luft und der Injektion in den Patienten. - Die
7A und8A zeigen das Einweg- oder Absperrventil24 , den Verteiler26 , den Spritzenkörper18 und den Kolben20 beim Betriebszustand "Kontrastmittel einfüllen". Das Einlassabsperrventil des Einwegventils24 weist eine gewichtsbelastete Kugel350 auf, die in seiner unteren Sitzposition in der Ventilkammer352 der7A und7B angeordnet ist. Kontrastmittel wird durch die Rückwärtsbewegung des Kolbens20 in den Spritzenkörper18 eingezogen. Das Kontrastmittel fließt durch die Durchgänge354 um die Kugel350 herum zum oberen Anschluss78 . - Der Verteiler
26 enthält ein federbelastetes Kolbenventil360 , welches einen Kolbenkörper362 , einen Stab364 , O-Ringe366 ,368 und370 , eine Belastungsfeder372 sowie eine Arretierung374 aufweist. Wie in7A gezeigt ist, schiebt die Belastungsfeder372 den Spulenkörper362 in seine am weitesten rechts gelegene Position gegen den Spritzenkörper18 . In dieser Position blockiert der Spulenkörper362 den unteren Anschluss des Spritzenkörpers18 und verbindet über den diagonalen Durchgang376 den Anschluss82 für Wandler/Kochsalzlösung mit dem Patientenaschluss84 . Die O-Ringe366 und368 einerseits und der O-Ring370 andererseits sind an gegenüberliegenden Seiten des diagonalen Durchgangs376 angeordnet, um eine Fluidabdichtung zu bilden. - Die
7B und8B zeigen den Betriebszustand "Austreiben von Luft" der Spitzenkörper18 ist mit Kontrastmittelfluid gefüllt, jedoch auch mit eingeschlossener Luft. Der Kolben20 wird vorangetrieben, um die Luft durch den oberen Anschluss78 und das Rückschlagventil24 aus dem Spritzenkörper18 herauszuschieben. Die Kraft der Luft kann die Kugel350 des Rückschlagventils geringfügig anheben. Die Kugel350 ist jedoch ausreichend schwer, so dass die Luft, die aus dem Spritzenkörper18 heraus und zurück zum Reservoir22 geschobene Luft die Kugel350 nicht in ihre oberste Sitzposition anheben kann, wo sie den Fluss der Luft aus dem Spritzenkörper18 blockieren würde. - Beim Austreiben von Luft befindet sich das Kolbenventil
360 in der gleichen Position wie bei7A . Der diagonale Durchgang376 verbindet den Anschluss für Wandler und Kochsalzlösungen mit dem Patientenanschluss84 . Als Ergebnis kann beim Austreiben von Luft (wie auch beim Befüllen mit Kontrastmittel) mit dem Druckwandler38 die Druckmessung erfolgen. - Die
7C und8C zeigen den Status des Verteilers26 und des Absperrventils24 beim Ende des Austreibens von Luft und zu Beginn einer Injektion in den Patienten. - In
7C wurde alle Luft aus dem Spritzenkörper ausgetrieben. Die Kugel350 schwimmt auf dem radiographischen Kontrastmittel auf, so dass dann, wenn alle Luft entfernt wurde und das Kontrastmittel aus dem Spritzenkörper18 heraus und durch den oberen Anschluss78 zur Ventilkammer352 strömt, die Kugel350 nach oben in ihre obere Sitzposition bewegt wird. Die Kugel350 blockiert jeden weiteren Fluss des radiographischen Kontrastmittels nach oben, wie in den7C und8C dargestellt. - Bei dem in
7C gezeigten Zustand hat der Druck im Spritzenkörper18 und insbesondere der Druck im oberen Anschluss80 noch nicht einen Wert erreicht, bei dem die Vorspannung der Feder372 überwunden wird. Als Ergebnis hat sich der Kolbenkörper362 noch nicht nach links bewegt, und der diagonale Durchgang376 verbindet weiterhin den Anschluss82 für Kochsalzlösung mit dem Patientenanschluss84 . -
7D zeigt die Injektion in den Patienten. Der Kolben20 bewegt sich weiter, und das Einlassabsperrventil24 wird geschlossen. Der Druck am unteren Anschluss80 reicht aus, um die Vorspannung der Feder372 zu überwinden. Der Kolbenkörper362 wurde nach links geschoben, so dass der untere Anschluss80 mit dem Patientenanschluss84 verbunden ist. Zur gleichen Zeit blockiert der Kolbenkörper362 den Anschluss82 für Wandler/Kochsalzlösung. - Durch die Funktion des Kolbenventils
360 wird der durch die Bewegung des Kolbens20 und des Spritzenkörpers18 erzeugte hohe Druck direkt mit dem Patientenanschluss84 verbunden, wobei der Anschluss82 für Kochsalzlösung und Druckwandler38 vor dem hohen Druck geschützt werden. Der Betätigungsdruck kann variabel sein und nach der Herstellung ermittelt werden, indem die Spritzenvorbelastung vergrößert oder verkleinert wird. - In Conclusio ist festzustellen, dass das erfindungsgemäße angiographische Injektorsystem eine interaktive Kontrolle der Zufuhr von radiographischem Kontrastmittel zu einem Katheter durch eine benutzerbetätigte Proportionalsteuerung zur Verfügung stellt. Damit kann der Benutzer die Flussgeschwindigkeit des Kon trastmittels interaktiv einstellen, wie es Veränderungen im Zustand des Patienten erfordern.
- Obwohl die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen beschrieben wurden, erkennt der Fachmann, dass Veränderungen in Bezug auf die Form und die Einzelheiten möglich sind, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Ähnlich kann der Verteiler
26 andere Ausgestaltungen annehmen und kann beispielsweise einen Teil der Anschlüsse78 und80 enthalten.
Claims (11)
- Angiographische Injektoranordnung, aufweisend (a) einen Computer (
100 ) zur Steuerung einer Motorsteuerspannung; (b) eine Spritze (18 ) zum Ausstoßen eines Fluids; und (c) einen Spritzenantriebsmotor (104 ), der mit dem Motor (100 ) und der Spritze (18 ) gekoppelt ist, wobei der Antriebsmotor104 bewirkt, dass Fluid aus der Spritze (18 ) mit einer gewünschten Ausstoßgeschwindigkeit und nach Maßgabe der Motorsteuerspannung ausgestoßen wird, gekennzeichnet durch (d) eine Fernsteuerung (14 ) zum Erzeugen eines Fernsteuerungssignals zum Anzeigen einer gewünschten Fluidausstoßgeschwindigkeit; (e) wobei der Computer (100 ) mit der Fernsteuerung (14 ) gekoppelt und dafür ausgelegt ist, die Motorsteuerspannung nach Maßgabe des Fernsteuerungssignals zu regeln; und (f) wobei die Fluidausstoßgeschwindigkeit zwischen einem vorgegebenen Maximalwert und Minimalwert kontinuierlich variabel ist, wobei die Ausstoßgeschwindigkeit durch das Fernsteuerungssignal ausgewählt wird. - Injektoranordnung nach Anspruch 1 bei der (a) die Spitze (
18 ) aufweist: (i) einen Zylinder (18 ); (ii) eine Einlassöffnung (78 ) zum Anschluss an eine Fluidversorgung; (iii) eine Auslassöffnung (80 ) zum Anschluss an einen Patienten; und (iv) einen Kolben (20 ), der in dem Zylinder bewegbar ist und von dem Antriebsmotor (104 ) angetrieben wird. - Injektoranordnung nach Anspruch 1, bei der (a) die Fernsteuerung (
14 ) eine handbetriebene Einrichtung mit einem Betätigungshebel (66 ) zum Erzeugen des Signals aufweist. - Injektoranordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei der (a) die Fernsteuerung (
14 ) eine fußbetriebene Einrichtung (14' ) mit einem Betätigungshebel (66' ) zum Erzeugen des Signals aufweist. - Injektoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der (a) der Computer (
100 ) so ausgelegt ist, dass er ein von einem Patienten kommendes ECG-Signal empfängt, welches der Koordination der Spritze (18 ) mit dem ECG-Signal dient. - Injektoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, weiter aufweisend (a) ein Niederdrucksystem (
38 ); und (b) ein Verteilersystem (26 ), aufweisend (i) eine erste Öffnung (80 ) in Fluidverbindung mit der Spritze (19 ); (ii) eine zweite Öffnung (84 ) in Fluidverbindung mit einem Patienten; (iii) eine dritte Öffnung (82 ) in Fluidverbindung mit dem Niederdrucksystem (38 ) - Injektoranordnung nach Anspruch 6, bei der (a) das Verteilersystem (
26 ) ein Ventil (360 ) aufweist, welches einen ersten Schaltzustand und einen den ersten Schaltzustand ausschließenden zweiten Schaltzustand aufweist; (i) wobei der erste Schaltzustand vorliegt, wenn die zweite Öffnung (84 ) und die dritte Öffnung (82 ) verbunden sind; wobei die erste Öffnung (80 ) und die dritte Öffnung (82 ) stets unverbunden sind; und (ii) der zweite Schaltzustand vorliegt, wenn die erste Öffnung (80 ) und die zweite Öffnung (84 ) verbunden sind, wobei die erste Öffnung (80 ) und die dritte Öffnung (82 ) stets unverbunden sind. - Injektoranordnung nach Anspruch 7, bei der (a) das Ventil (
360 ) normalerweise auf den ersten Schaltzustand eingestellt ist und auf dem zweiten Schaltzustand umschaltbar ist, wenn der Fluiddruck in der Spritze (19 ) einen bestimmten Pegel erreicht. - Injektoranordnung nach Anspruch 8, bei der (a) das Vential (
360 ) ein durch Federkraft vorgespanntes Spulenventil aufweist. - Injektoranordnung nach Anspruch 6, bei der (a) das Niederdrucksystem aufweist (i) eine Druckmesssonde (
38 ) in Fluidverbindung mit der dritten Öffnung (82 ); und (iii) eine Pumpe (44 ) in Fluidverbindung mit der dritten Öffnung (82 ). - Injektoranordnung nach Anspruch 6, bei der (a) das Verteilersystem (
26 ) ein Ventil (360 ) mit einem ersten Schaltzustand und einen den ersten Schaltzustand anschließenden zweiten Schaltzustand aufweist; (i) wobei das Ventil so gebaut und angeordnet ist, dass es passiv in den ersten Schaltzustand fällt.
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