WO2007116891A1 - 薬液注入装置 - Google Patents

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Shigeru Nemoto
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Nemoto Kyorindo Co., Ltd.
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Definitions

  • the present invention relates to a chemical liquid injector that is used together with a medical fluoroscopic imaging apparatus and injects a chemical liquid into a subject who captures a fluoroscopic image.
  • Emission Tomography equipment, ultrasonic diagnostic equipment, CT angiography equipment, MRA (MR Angio) equipment, etc. are known.
  • a subject is infused with a medical solution such as a contrast medium, a radioactive substance, or physiological saline for obtaining a good fluoroscopic image or for other purposes. Is called.
  • a chemical solution injection device for injecting these chemical solutions has been put into practical use. For example, when injecting contrast medium, the contrast medium injection is divided into multiple phases so that the optimal CT value can be obtained within the scanning period of the CT device, and the injection rate is changed for each phase. Attempts have been made to change the contrast agent concentration.
  • Patent Document 1 Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2004-113475
  • Patent Document 2 discloses a touch panel in which the horizontal axis represents time and the vertical axis represents the injection speed, and the injection graph can be freely displayed on the display using a pen input device.
  • a method is described in which a change in contrast agent injection rate with time (hereinafter referred to as an injection protocol) is determined by drawing a curve.
  • Patent Document 2 also describes that when a plurality of passing points are input, a free curve that sequentially passes through the plurality of points is generated.
  • Patent Document 1 JP 2004-113475 A
  • Patent Document 2 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-298549
  • the present invention was made to further improve the prior art, and by displaying a feasible injection protocol on the display, chemical injection that enables accurate injection according to the displayed injection rate graph
  • An object is to provide an apparatus.
  • the present invention relates to the following matters.
  • a display means for displaying an injection graph indicating the injection speed of the chemical solution on the vertical axis and an injection time on the horizontal axis; an input means for inputting the injection graph of the chemical liquid;
  • a curve correction means for analyzing the input injection graph and correcting a curve on the graph in which the injection speed exceeds the allowable change rate, including before and after the range, so that the range is less than the allowable value;
  • the allowable change rate of the injection rate is set by a radius of curvature on a graph. 2.
  • the display means displays a grid screen that also functions as a scale of an injection graph, and the input of the injection graph is performed by designating a point on the grid screen, and the input injection graph is a line 4.
  • the chemical injection device according to any one of 1 to 3 above, which is given as:
  • the drug solution injection device according to any one of the above 1 to 4, further comprising display switching means for an input injection graph and a curve-corrected injection graph.
  • the injection device of the present invention it is possible to provide a chemical solution injection device capable of performing accurate injection according to the displayed injection rate graph by displaying an actually possible injection protocol on the display. Therefore, a contrast medium with high injection accuracy can be used effectively, and the load on the motor can be reduced.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of a fluoroscopic imaging system to which the present invention is applied.
  • FIG. 2 is a perspective view showing an appearance of an example of an injection device.
  • FIG. 3 is a perspective view showing a state where a chemical syringe is attached to the injection head of the injection apparatus.
  • FIG. 4 is a block diagram showing an example of the configuration of the present invention.
  • FIG. 5 is a screen for accepting input, and shows a state where a grid screen is displayed with the injection speed being the vertical axis and the injection time being the horizontal axis.
  • FIG. 6 A diagram showing a screen displaying a state in which points are input on a grid screen and connected by a straight line.
  • FIG. 7 is a diagram showing an injection graph that has been subjected to curve correction according to an example of the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of curve correction with a loose approximation to a straight line connecting input points.
  • FIG. 10 A diagram showing an example of a conventional injection protocol.
  • FIG. 11 A diagram showing an example of a conventional injection protocol.
  • the fluoroscopic imaging system 1000 in which the chemical injection device of the present invention is used has a chemical injection device 100 and a CT scanner 300 that is a fluoroscopic imaging device.
  • the scanner 300 is connected by wire.
  • the CT scanner 300 has a scanner main body 301 and a control queue 302.
  • the chemical injection device 100 has an injection head 110 mounted on the upper part of an arm 112 connected to a stand 111, and a separate injection control unit 101 connected to a cable 102. Connected by.
  • the injection control unit 101 includes a main operation panel 103, a display unit 104, a node unit 107 connected by a cable 108, and the like.
  • the injection head 110 has two concave portions 114 formed on the upper surface of the head main body 113 as a syringe holding mechanism, and the two syringes 200C and 200P are formed in the concave portion 114.
  • the syringes 200C and P have a cylinder 210 and a piston 220.
  • the syringe 200C is filled with a contrast medium for CT as a chemical solution
  • the syringe 200P is filled with physiological saline.
  • the tips of the two syringes attached to the head body 113 are connected by a connecting tube 230.
  • the piston 220 of each syringe is pushed by the piston drive mechanism 130 that can move independently, so that it is possible to inject contrast medium, inject physiological saline, and simultaneously inject both of them.
  • FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the chemical liquid injector according to the present invention.
  • 5 to 9 show screens of the display unit 104 of the main operation panel.
  • the configuration of the present invention will be explained using FIG. 4 and FIGS. Light up.
  • the means or mechanism described with reference to FIG. 4 exists as at least a part of the configuration described with reference to FIGS. In addition, even if it exists as nodware, it also includes what exists as a logical configuration.
  • the display unit 104 of the main panel serves as both the display unit 120 and the input unit 121.
  • the injection rate is indicated on the vertical axis as shown in FIG.
  • the infusion time is displayed on the horizontal grid.
  • the display unit is preferably a touch panel, and an injection rate at a specific elapsed time can be input by, for example, pen input.
  • the time lapse of the injection rate is designated and input in points.
  • the points are connected in a straight line as shown in Fig. 6.
  • Data is sent from the display means 120 to the curve correction means 123, and the curve correction means 123 performs an operation for correcting the injection graph indicated by the broken line into a curve.
  • the injection device receives the click of the “Curve Correction” icon or the switch is pressed by the operator, the screen is switched to display an injection graph with a corrected curve as shown in FIG.
  • the calculation function in the curve correction means analyzes the input injection graph so that the rate of change of the injection rate is less than the allowable rate of change.
  • the corners are rounded.
  • the degree of “rounding” is rounded at least within a range that the motor can follow, and is preferably adjusted in consideration of the load on the motor and power consumption.
  • the curve correction is performed so that the absolute value of the injection acceleration obtained by time differentiation of the injection speed is equal to or less than a predetermined value determined in consideration of the motor performance. That's right. It is also preferable that the curve correction is performed so that the absolute value of the injection acceleration is continuous, or if the injection acceleration is discontinuous, the discontinuous value is equal to or less than a predetermined value. Particularly preferably, the absolute value of the injection acceleration is continuous. It is extremely preferable that the curve correction is performed so that the absolute value of the injection acceleration is continuous and the absolute value of the injection acceleration is not more than a predetermined value.
  • curve correction may be performed so that the maximum curvature on the injection graph is equal to or less than a predetermined value that is determined in consideration of the motor capacity.
  • the correction conversion from the polygonal line to the curve is preferably performed by spline curve interpolation.
  • interpolation is performed so that the vertex of the polygonal line does not pass.
  • the polygonal line connecting the input points is simply spline curve interpolated as shown in FIG. 8, it may be far away from the input point as shown in FIG.
  • a virtual point Vp may be set in the vicinity of the input point, and a spline curve including the virtual point Vp may be obtained.
  • the rate of change of the injection rate exceeds the allowable rate of change, so it is necessary to separate the rate so that the rate of change of the injection rate is below the allowable rate of change. .
  • the apparatus of the present invention may further have additional functions.
  • display switching means between an input injection graph displayed as a broken line and a curve-corrected injection graph. It is also preferable to further include means for changing the input point. For example, these points are implemented by dragging and changing already input points on the display screen.
  • an injection graph may be input with a curve.
  • the curve correction is performed so that the calculation function in the curve correction means analyzes the input injection graph as in Embodiment 1 so that the change rate of the injection rate is less than the allowable change rate.
  • a sharp angle Rounding is performed.
  • the degree of rounding is, specifically, the curve correction is performed so that the absolute value of the injection acceleration obtained by time differentiation of the injection speed is not more than a predetermined value. Is preferred. It is extremely preferable that the curve correction is performed so that the absolute value of the injection acceleration is continuous and the absolute value of the injection acceleration is not more than a predetermined value.
  • curve correction may be performed so that the maximum curvature on the injection graph is less than or equal to a predetermined value that is determined taking into account the power of the motor.
  • contrast medium injection for CT has been described as an example.
  • the present invention can also be applied to contrast medium injection for MRI and injection to other chemicals.

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Description

明 細 書
薬液注入装置
技術分野
[0001] 本発明は、医療用透視撮像装置と共に使用され、透視画像を撮像する被験者に薬 液を注入する薬液注入装置に関する。
背景技術
[0002] 現在、医療用の透視撮像装置としては、 X線 CT(Computed
Tomography)ス3 rャナ、 MRI(Magnetic
Resonance Imagingノ装 、 PET(Positron
Emission Tomography)装置、超音波診断装置、 CTアンギオ装置、 MRA(MR Angio) 装置等が知られている。
[0003] 上述のような装置を使用するとき、良好な透視画像を得るため、またはその他の目 的のため、被験者に造影剤、放射線物質、生理食塩水などの薬液を注入することが しばしば行われる。また、これらの薬液を注入するための薬液注入装置も実用化され ている。例えば、造影剤を注入する際には、 CT装置のスキャン期間内に最適な CT 値が得られるように、造影剤の注入を複数のフェーズに分割して、フェーズごとに注 入速度を変化させたり、造影剤濃度を変化させたりすることが試みられている。
[0004] 例えば特開 2004— 113475号公報 (特許文献 1)には、注入速度が変化するフエ ーズを有する多段注入が記載されている。また、特開 2004— 298549号公報 (特許 文献 2)には、横軸が時間で縦軸が注入速度を表しているタツチパネルとなっている ディスプレイ上に、ペン入力装置を用いて注入グラフを自由曲線で描くことで、造影 剤の注入速度の時間に対する変化（以下、注入プロトコルという）を決定する方法が 記載されている。また、特許文献 2では、複数の通過ポイントを入力すると、その複数 のポイントを順番に通過する自由曲線を生成することも記載されている。
[0005] し力し、例えば図 10に示すように、第 1フェーズの注入速度から第 2フェーズの注入 速度が不連続に変化する場合、注入装置のモータが注入速度グラフのとおり正確に 追随することは不可能である。図 11の注入プロトコルの場合は、第 1フェーズから第 2 フェーズに変わるときの速度は連続である力 加速度が不連続であるためにモータが 急激に減速しなければならな 、。特許文献 2のように曲線で注入プロトコルを決めて も、曲線の曲率半径が小さいとモータに大きな負荷力かかる。
[0006] このように、注入速度の急激な変化にモータが追随しないと、過剰の注入が生じた り、または注入不足が生じたりして、薬液の注入が不正確になる。また、注入プロトコ ルのグラフ表示と実際の注入に差が生じることに加え、造影剤が有効に使用されず に無駄が生じる問題がある。また、モーターに対して過剰の負荷が力かるので消費 電流も大きくなる問題がある。
特許文献 1：特開 2004— 113475号公報
特許文献 2：特開 2004 - 298549号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0007] 本発明は、従来技術をさらに改良するためになされたものであり、ディスプレイ上に 実行可能な注入プロトコルを表示することで、表示された注入速度グラフに従う正確 な注入が可能な薬液注入装置を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0008] 本発明は、次の事項に関する。
[0009] 1. 薬液注入手段と、
薬液の注入速度を縦軸、注入時間を横軸で示す注入グラフを表示する表示手段と 薬液の注入グラフを入力するための入力手段と、
入力された注入グラフを解析して、前記注入速度が許容変化率を超えるグラフ上の 範囲を、許容値以下になるように前記範囲の前後を含めて曲線補正する曲線補正 手段と
を有することを特徴とする薬液注入装置。
[0010] 2. 前記注入速度の許容変化率は、注入速度の時間微分で与えられる注入加速 度で設定されることを特徴とする上記 1記載の薬液注入装置。
[0011] 3. 前記注入速度の許容変化率は、グラフ上の曲率半径で設定されることを特徴 とする上記 1記載の薬液注入装置。
[0012] 4. 前記表示手段は、注入グラフの目盛りを兼ねる方眼画面を表示し、前記注入 グラフの入力が、前記方眼画面上の点を指定することにより行われ、入力された注入 グラフが折れ線として与えられることを特徴とする上記 1〜3のいずれかに記載の薬 液注入装置。
[0013] 5. 入力された注入グラフと、曲線補正された注入グラフとの表示切替手段を有す ることを特徴とする上記 1〜4のいずれかに記載の薬液注入装置。
[0014] 6. 造影剤を収容するシリンジと生理食塩水を収容するシリンジの 2つを搭載し、そ れぞれの注入グラフに対して曲線補正手段を有することを特徴とする上記 1〜5のい ずれかに記載の薬液注入装置。
発明の効果
[0015] 本発明の注入装置によれば、ディスプレイ上に実際に可能な注入プロトコルを表示 することで、表示された注入速度グラフに従う正確な注入が可能な薬液注入装置を 提供することができる。従って、注入精度が高ぐ造影剤が有効に使用され、モータ 一に対する負荷も小さくすることができる。
図面の簡単な説明
[0016] [図 1]本発明が適用される透視撮像システムの 1例を示す図である。
[図 2]注入装置の 1例の外観を示す斜視図である。
[図 3]注入装置の注入ヘッドに薬液シリンジを装着する状態を示す斜視図である。
[図 4]本発明の構成の 1例を示すブロック図である。
[図 5]入力を受け付ける画面であり、注入速度が縦軸で注入時間が横軸の方眼画面 が表示されて ヽる様子を示す図である。
[図 6]方眼画面にポイントが入力され、直線で結ばれた状態を表示している画面を示 す図である。
[図 7]本発明の 1例による曲線補正がされた注入グラフを示す図である。
[図 8]入力ポイントを結ぶ直線に対して、近似がゆるい曲線補正の例を示す図である
[図 9]入力ポイントを結ぶ直線に対して、許容される程度まで近似された曲線補正の 例を示す図である。
[図 〇 10]従来の注入プロトコルの 1例を示す図である [図 11]従来の注入プロトコルの 1例を示す図である 符号の説明
薬揿注入装置
101 注入制御ユニット
102 ケーブル
103 メイン操作パネル
104 表示部
107 ノヽンドユニット
108 ケーブル
110 注入ヘッド
111 スタンド
112 アーム
113 へッド本体
114 凹部
120 表示手段
121 入力手段
123 曲線補正手段
130 ピストン駆動機構
131 注入制御手段
132 造影剤注入機構
133 生理食塩水注入機構
135 注入手段
200C、 200P シリンジ
210 シリンダ
220 ピストン
230 連結チューブ 300 CTスキャナ
301 スキャナ本体
302 制御ユニット
1000 透視撮像システム
発明を実施するための最良の形態
[0018] <実施形態 1 >
本発明の 1実施形態を図面を参照して以下に説明する。図 1に示すように、本発明 の薬液注入装置が使用される透視撮像システム 1000は、薬液注入装置 100と透視 撮像装置である CTスキャナ 300とを有しており、この薬液注入装置 100と CTスキヤ ナ 300とが有線接続されている。 CTスキャナ 300は、スキャナ本体 301と制御ュ-ッ ト 302を有している。
[0019] 薬液注入装置 100は、例えば図 2に示すように、スタンド 111に連結されたアーム 1 12の上部に注入ヘッド 110が装着され、別体となっている注入制御ユニット 101に、 ケーブル 102によって接続されている。注入制御ユニット 101は、メイン操作パネル 1 03、表示部 104、さらにケーブル 108で接続されたノヽンドユニット 107等を備えてい る。
[0020] この注入ヘッド 110は、図 3に示すように、ヘッド本体 113の上面にシリンジ保持機 構として、 2つの凹部 114が形成されており、この凹部 114に 2つのシリンジ 200Cお よび 200Pが装着される。シリンジ 200C、 Pは、シリンダ 210とピストン 220を有してい る。例えばシリンジ 200Cには、薬液として CT用の造影剤が充填され、シリンジ 200P には生理食塩水が充填される。ヘッド本体 113に装着された 2つのシリンジの先端は 、連結チューブ 230により接続される。また、独立に移動できるピストン駆動機構 130 によりそれぞれのシリンジのピストン 220が押されて、造影剤の注入、生理食塩水の 注入、加えて両者の同時注入が可能になる。
[0021] ピストン駆動機構および制御機構等の一般的構成は、特許文献 1、 2等に記載され た公知の構成を採用することができる。
[0022] 図 4に本発明の薬液注入装置の構成のブロック図を示す。図 5〜図 9に、メイン操 作パネルの表示部 104の画面を示す。図 4と図 5〜図 9を用 ヽて本発明の構成を説 明する。尚、図 4により説明する手段または機構は、上記の図 1〜3で説明した構成 の少なくとも一部、または少なくとも一部の組み合わせとして存在している。また、ノヽ 一ドウエアとして存在しても、論理的な構成として存在するものも含まれる。
[0023] 本実施形態では、メインパネルの表示部 104は、表示手段 120と入力手段 121を 兼ねており、注入速度の入力を受け付ける初期画面では、図 5に示すように注入速 度が縦軸で注入時間が横軸の方眼画面を表示している。表示部は、好ましくはタツ チパネルになっており、例えばペン入力により、特定の経過時間における注入速度 を入力することができる。
[0024] 本形態では、注入速度の時間経過をポイントで指定して入力する。複数のポイント が入力されると、図 6に示すように、ポイントが直線で順次結ばれる。表示手段 120か ら曲線補正手段 123にデータが送られ、曲線補正手段 123は、折れ線で示された注 入グラフを曲線に修正する演算を行う。作業者による、例えば「曲線補正」のアイコン のクリック、またはスィッチの押下を注入装置が受けると、画面が切り替わり、図 7に示 すように、曲線補正された注入グラフを表示する。
[0025] 直線力 曲線の補正にあたっては、曲線補正手段内の演算機能が、入力された注 入グラフを解析して、注入速度の変化率が許容される変化率以下になるように、折れ 線の角の丸めが行われる。「丸め」の程度については、少なくともモータが追随できる 範囲に丸めがおこなわれ、好ましくはモータに対する負荷と消費電力も考慮して調整 することが好ましい。
[0026] 具体的には、注入速度の時間微分で得られる注入加速度の絶対値が、モータの能 力を考慮して決められる所定の値以下となるように、曲線補正が行われることが好ま しい。また、注入加速度の絶対値が連続である力、不連続であればその不連続の値 が所定の値以下となるように曲線補正が行われることも好ましい。特に好ましくは、注 入加速度の絶対値が連続である。注入加速度の絶対値が連続で、かつ注入加速度 の絶対値が所定の値以下となるように曲線補正が行われることが極めて好ましい。あ るいは、注入グラフ上での最大曲率が、モータの能力をあら力じめ考慮して決められ る所定の値以下となるように、曲線補正が行われてもよい。これらの主としてモータの 性能にも依存する許容変化率は、予め曲線補正手段 123に記憶されるように設定さ れて 、ることが好ま U、が、入力により変更できるようになって!/、てもよ!/、。
[0027] 折れ線から曲線への修正変換は、好ましくはスプライン曲線補間で行われる。この 曲線補正方法では、図 7に示すように、折れ線の頂点は通らないようにして補間がな される。尚、入力されたポイントを結んだ折れ線を、単にスプライン曲線補間すると、 図 8のように、入力されたポイントから大きく離れるよう場合があるが、曲線補正手段内 の演算機能により、例えば、図 9のように入力されたポイントの近傍に仮想ポイント Vp を設定し、仮想ポイント Vpも含めて、スプライン曲線を得るようにしてもよい。このとき 仮想ポイントを入力ポイントに近づけすぎると、注入速度の変化率が許容される変化 率を超えるので、注入速度の変化率が許容される変化率以下になるように、適宜離 す必要がある。
[0028] このようにして、曲線補正が行われた後、注入開始の指令 (画面上のスタートアイコ ンのクリックまたはスタートスィッチの押下）を受けると、表示手段 120から注入手段 1 35内の注入制御手段 131に注入データが送られ、注入制御手段 131に制御されて 造影剤注入機構 132が働き、実際の薬液注入が、表示部に表示された注入プロトコ ル通りに実施される。ここでは、造影剤について説明した力 好ましい形態では、生 理食塩水についても、表示部にポイントで入力され、ポイントを結んだ折れ線の注入 グラフを曲線補正し、生理食塩水注入機構 133により注入される。
[0029] 以上説明した実施形態 1の機能に加えて、本発明の装置はさらに付加的な機能を 有していてもよい。
[0030] 例えば、折れ線で表示される入力された注入グラフと、曲線補正された注入グラフ との表示切替手段を有することも好ましい。また、入力されたポイントを変更する手段 をさらに有することも好ましい。これら、例えば、すでに入力されたポイントを表示画面 上でドラッグして変更することで実施される。
[0031] <実施形態 2>
実施形態 1では、ポイントを入力して、各ポイントを直線で結んだ力 特許文献 2の ように、注入グラフが曲線で入力されてもよい。この形態における曲線補正は、曲線 補正手段内の演算機能が、実施形態 1と同様に、入力された注入グラフを解析して、 注入速度の変化率が許容される変化率以下になるように、鋭角となって 、る曲線の 丸めが行われる。その丸めの程度も実施形態 1で説明したように、具体的には、注入 速度の時間微分で得られる注入加速度の絶対値が、所定の値以下となるように、曲 線補正が行われることが好ましい。注入加速度の絶対値が連続で、かつ注入加速度 の絶対値が所定の値以下となるように曲線補正が行われることが極めて好ましい。あ るいは、注入グラフ上での最大曲率が、モータの能力をあら力じめ考慮して決められ る所定の値以下となるように、曲線補正が行われてもよ 、。
上記の説明では、 CT用の造影剤注入を例にとって説明したが、本発明は、 MRI用 の造影剤注入、その他の薬液に注入にも適用することができる。

Claims

請求の範囲
[1] 薬液注入手段と、
薬液の注入速度を縦軸、注入時間を横軸で示す注入グラフを表示する表示手段と 薬液の注入グラフを入力するための入力手段と、
入力された注入グラフを解析して、前記注入速度が許容変化率を超えるグラフ上の 範囲を、許容値以下になるように前記範囲の前後を含めて曲線補正する曲線補正 手段と
を有することを特徴とする薬液注入装置。
[2] 前記注入速度の許容変化率は、注入速度の時間微分で与えられる注入加速度で 設定されることを特徴とする請求項 1記載の薬液注入装置。
[3] 前記注入速度の許容変化率は、グラフ上の曲率半径で設定されることを特徴とする 請求項 1記載の薬液注入装置。
[4] 前記表示手段は、注入グラフの目盛りを兼ねる方眼画面を表示し、前記注入グラフ の入力が、前記方眼画面上の点を指定することにより行われ、入力された注入グラフ が折れ線として与えられることを特徴とする請求項 1〜3のいずれかに記載の薬液注 入装置。
[5] 入力された注入グラフと、曲線補正された注入グラフとの表示切替手段を有するこ とを特徴とする請求項 1〜4のいずれかに記載の薬液注入装置。
[6] 造影剤を収容するシリンジと生理食塩水を収容するシリンジの 2つを搭載し、それぞ れの注入グラフに対して曲線補正手段を有することを特徴とする請求項 1〜5のいず れかに記載の薬液注入装置。
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