DE69637457T2

DE69637457T2 - Injektor für Röntgenkontrastmittel

Info

Publication number: DE69637457T2
Application number: DE1996637457
Authority: DE
Inventors: Robert F. Roseville Wilson; Jiyan Maplewood Liu; Steven J. Bailin
Original assignee: ACIST Medical Systems Inc
Current assignee: ACIST Medical Systems Inc
Priority date: 1995-04-20
Filing date: 1996-04-19
Publication date: 2008-10-02
Anticipated expiration: 2016-04-20
Also published as: PT821566E; WO1996032887A1; DK0821566T3; ATE387922T1; AU5391896A; DE69637457D1; CA2216946A1; DE69630370T2; US5800397A; DE69630370D1; ATE251867T1; EP1380261A3; CA2216946C; ES2205024T3; JP3882851B2; EP1380261B1; JPH11503939A; EP0821566A4; EP1380261A2; EP0821566B1

Description

1. Gegenstand der Erfindung
Die Erfindung betrifft die Angiographie und insbesondere den Injektor, der dafür eingesetzt wird, eine medizinische Flüssigkeit bzw. ein medizinisches Fluid, wie zum Beispiel ein radiographisches Kontrastmittel in lebende Organismen einzuführen.
2. Stand der Technik
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 verschiedenen Zellen und Geweben des menschlichen Körpers spielen.
Die Blutgefäße sind das Leitungsnetzwerk, durch die das Blut im menschlichen Körper fließt. Insbesondere tragen die Arterien mit Sauerstoff beladenes Blut vom letzten Ventrikel des Herzens weg. 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 Anormalitäten 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 zu untersuchenden vaskulären Strukturen. Dieses Bild kann lediglich für diagnostische Zwecke verwendet werden, oder es kann bei einem Verfahren wie der Angioplastie eingesetzt werden, bei der ein Ballon in das vaskuläre System eingeführt und aufgeblasen wird, um eine durch atherosklerotische Belagbildung verursachte Stenose zu öffnen.
Derzeit wird, 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), 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 besitzt eine Kammer, in der ein Kolben angeordnet ist. Das radiographische Kontrastmittel wird in die Kammer eingesaugt. Alle Luft wird durch Betätigen des Kolbens entfernt, wobei die Katheterverbindung nach oben gerichtet ist, so dass alle Luft, die auf dem radiographischen Kontrastmaterial schwimmt, aus der Kammer in die Atmosphäre 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, um das radiographische Kontrastmittel aus der Kammer durch den Katheter und in eine Vene oder Arterie auszustoßen. 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 von mehr als einer Fluidart erforderlich, wie zum Beispiel eine Spülung mit Kochsalzlösung nach einem radiographischen Kontrastmittel. Eine der derzeit am häufigsten eingesetzten manuellen Injektionsvorrichtungen umfasst eine Ventileinrichtung, die steuert, welches der Fluide in die Ventileinrichtung hinein und aus dem im Patienten liegenden Katheter herausfließt. Die Ventileinrichtung enthält mehrere 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 den 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. 10,3 bar oder 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 vernünfti ger Parameter liegen (wie z. B. die Geschwindigkeit oder den 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 bestimmtes Volumen des Kontrastmittels ein, welches mit festgesetzten Injektionsgeschwindigkeit zu injizieren ist. Die festgesetzte Injektionsgeschwindigkeit besteht aus einer spezifizierten Anfangsgeschwindigkeit bei zunehmendem Fluss und einer festgesetzten 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 dadurch bedingt, dass 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. Infolgedessen kann die Anfangsinjektion des Kontrastmittels eine Flussgeschwindigkeit haben, die unzureichend ist, um bei der Röntgenbilderzeugung die Kontur der Struktur anzuzeigen, wodurch eine weitere Injektion erforderlich wird. Andererseits kann eine übermäßige Flussgeschwindigkeit: die Kammer oder das Blutgefäß, in welche injiziert wird, verletzten; dazu führen, dass der Katheter (durch den Strahl des die Katheterspitze verlassenden Kontrastmittels) verschoben wird; oder aufgrund einer Überdosis von Kontrastmittel zu toxischen Effekten führen (wie z. B. zu Herzrhythmusstörungen).
Derzeit kann der Benutzer zwischen zwei Systemen zur Injektion des Kontrastmittels wählen: einem manuellen Injektionssystem, das dem Benutzer eine veränderliche, benutzer-interaktive Flussgeschwindigkeit ermöglicht, die jedoch eine begrenzte Flussgeschwindigkeit hat, wie in EP-A2-0 702 966 beschrieben; und einem vorprogrammierten motorbetriebenen System, wie in US-A-3,701,345 beschrieben, ohne interaktive Wechselwirkung mit dem Benutzer (davon abgesehen, dass der Benutzer das Verfahren Starten/Anhalten kann).
3. Beschreibung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung ist eine Anordnung zur Lieferung eines medizinischen Fluids gemäss Anspruch 1.
4. Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Es zeigt:
1 eine perspektivische Ansicht, die eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen angiographischen Injektorsystems zeigt.
2A–2G Diagramme, die Betriebszustände des Systems von 1 zeigen.
3A + 3B ein elektrisches Flussdiagramm des Injektorsystems gemäss 1.
4 die Bedienungs-Elemente und Anzeigen des Frontpaneels einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Injektorsystems.
5 eine perspektivische Ansicht einer fußbetätigten Fernsteuerung.
6A–6D den Betrieb des Eingangsprüfventils und des Verteilers beim Füllen mit Kontrastmittel, Austreiben von Luft und bei der Injektion in den Patienten.
7A–7C den Betrieb des Einlasssperrventils in weiteren Einzelheiten.
5. Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
1 zeigt ein angiographisches Injektorsystem 10 für die Injektion von radiographischem Kontrastmittel in Blutgefäße mit interaktiver Kontrolle durch einen Arzt. Das System 10 besitzt ein Hauptpaneel 12, eine handbetriebene Fernsteuerung 14, einen Spritzenhalter 16, ein Spritzengehäuse 18, einen Spritzenkolben 20, ein Reservoir (Flasche) 22 für radiographisches Kontrastmittel, ein Einwegventil 24, einen Verteiler 26, ein Hochdruckrohr 28, einen Katheter 30, einen Medikationsanschluss 32, einen Dreiwegehahn 34, ein T-Stück 36, einen Druckwandler 38, einen Hahn 40, Schlauchleitung 42, eine peristaltische Pumpe 44, ein Rückschlagventil 46 für Kochsalzlösung, ein Rückschlagventil 48 für Abfall, einen Beutel 50 für Kochsalzlösung, einen Beutel 52 für Abfall und einen Ständer 54 zur Aufnahme der Beutel.
Das Paneel 12 dient zur Aufnahme der elektrischen Steuerung für das System 10 zusammen mit den Motoren, die den Kolben 20 und die peristaltische Pumpe 44 antreiben. An der Frontseite des Paneels 12 befindet sich das Benutzer-Interface bzw. die Benutzer-Oberfläche 57 mit den Steuerungsschaltern 56 und der Anzeige 58, mit der der Benutzer Steuerungswerte eingeben und den Betriebszustand des Systems 10 überwachen kann.
Gemäß der Erfindung ist eine Fernsteuerung 14' (in 1 nicht dargestellt) über das Kabel 60 mit dem Paneel 12 verbunden (jedoch kann bei anderen Ausführungsformen die Fernsteuerung 14' drahtlos verbunden sein, wie zum Beispiel durch Funk, eine Infrarotoptik oder durch Ultraschall). Die Fernsteuerung 14' ist bei der in 5 gezeigten Ausführungsform ein Fußpedal mit Druckknopfschaltern 62' bzw. 64' für „Zurücksetzen" und für „Kochsalzlösung", sowie einem Pedal oder Triggerschalter 66' zur Steuerung der Flussgeschwindigkeit. Durch Drücken des Triggerschalters 66' kann der Benutzer einen Befehl an das Paneel 12 schicken, um eine kontinuierlich variable Injektionsgeschwindigkeit zu erzeugen.
Der Spritzenhalter 16 steht von der linken Seite des Paneels 12 ab. Der Spritzenhalter 16 besteht bevorzugt aus einem klaren Material und weist eine halbzylindrische Rückenschale 68, eine halbzylindrische Vordertür 70 (die in 1 in offener Stellung gezeigt ist) und einen Reservoirhalter 72 auf.
Die Spritze 18 ist ein transparenter oder durchscheinender Kunststoffzylinder, dessen offenes Ende 74 mit dem Paneel 12 verbunden ist. Das geschlossene Ende 76 der Spritze 18 weist zwei Anschlüsse auf, den oberen Anschluss 78 und den unteren Anschluss 80.
Der Kolben 20 ist im Spritzengehäuse 18 beweglich angeordnet. Der Kolben 20 ist mit einem im Paneel 12 angeordneten Motor verbunden (und wird von diesem angetrieben).
Das Reservoir 22 für das radiographische Kontrastmittel ist über das Einweg-/Rückschlag- Ventil 24 mit dem oberen Auslass 78 verbunden. Das radiographische Kontrastmittel wird aus dem Reservoir 22 durch das Rückschlagventil 24 und den oberen Anschluss 78 in die Pumpkammer gezogen, die durch das Spritzengehäuse 18 und dem Kolben 20 gebildet wird. Das Rückschlagventil 24 ist bevorzugt ein gewichtsbelastetes Einwegventil, welches Luft vom Spritzengehäuse 18 zurück zum Reservoir 22 strömen lässt, jedoch nicht zulässt, dass radiographisches Kontrastmittel vom Spritzengehäuse 18 zum Reservoir 22 fließt. Dies ermöglicht das automatische Austreiben von Luft aus dem System, wie später in weiteren Einzelheiten beschrieben wird.
Der untere Anschluss 80 des Spritzengehäuses 18 ist mit dem Verteiler 26 verbunden. Der Verteiler 26 besitzt ein federbelastetes Kolbenventil, welches normalerweise den Anschluss 82 für Wandler/Kochsalzlösung und den Patientenanschluss 84 miteinander verbindet. Wenn ein radiographisches Kontrastmittel zu injizieren ist, verursacht der Druck des radiographischen Kontrastmittels, dass das Kolbenventil seinen Zustand ändert, so dass der untere Anschluss 80 mit dem Patientenanschluss 84 verbunden wird.
Das Hochdruckrohr 28 ist ein flexibles Rohr, welches den Patientenanschluß 84 mit dem Katheter 30 verbindet. Der Dreiwegehahn 34 ist am distalen Ende des Rohrs 28 angeordnet. Eine drehbare Luer-Verbindung 86 ist mit dem Dreiwegehahn 34 verbunden, die in die Luer-Verbindung 88 am proximalen Ende des Katheters 30 passt. Der Dreiwegehahn 34 blockiert entweder den Fluss vom Rohr 28 und vom Katheter 30, erlaubt diesen Fluss oder verbindet den Medikationsanschluss 32 mit dem Katheter 30.
Zusätzlich zu der Injektion von radiographischem Kontrastmittel in einen Patienten über den Katheter 30 erlaubt das System 10 auch die Durchführung anderer, damit verwandter Funktionen. Mit dem Medikationsanschluss 32 kann eine Einrichtung zur Abgabe von Medikamenten an den Patienten verbunden werden (in 1 nicht dargestellt), wenn dem Patienten über den Katheter 30 Medikamente verabreicht werden sollen.
Wenn der Katheter 30 im Patienten vor Ort ist und eine Injektion von radiographischem Kontrastmittel nicht stattfindet, überwacht der Druckwandler 38 den Blutdruck über die Fluidsäule, die sich von dem Katheter 30 über das Rohr 28, den Patientenanschluss 84, den Verteiler 26, den Anschluss 82 für den Druckwandler 38 und die Kochsalzlösung, eine Rohrleitung 90, das T-Stück 36 und eine Rohrleitung 92 erstreckt. Zum Druckwandler 38 gehört ein Absperrhahn 40, mit dem der Druckwandler 38 beim Kalibrieren dem Atmosphärendruck ausgesetzt werden kann und der auch das Entfernen/Austreiben von eingeschlossener Luft erlaubt, so dass die Domkammer des Druckwandlers 38 mit Kochsalzlösung gespült werden kann.
Die peristaltische Pumpe 44 liefert Kochsalzlösung vom Beutel 50 durch das Rückschlagventil 46 für Kochsalzlösung, die Schlauchleitung 42, das T-Stück 36 und die Rohrleitung 90 zum Anschluss 82 für Kochsalzlösung. Wenn die peristaltische Pumpe 44 betrieben wird, um Kochsalzlösung zuzuführen, wird die Kochsalzlösung durch den Verteiler 26, den Patientenanschluss 84 und dann durch das Rohr 28 dem Katheter 30 zugeführt.
Die peristaltische Pumpe 44 läuft auch in entgegengesetzter Richtung, um Fluid aus dem Katheter 30, durch das Rohr 28, den Verteiler 26, die Rohrleitung 90, das T-Stück 36 und die Schlauchleitung 42 zum Rückschlagventil 48 für Abfall und dann in den Abfallsammelbeutel 52 zu ziehen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind das Spritzengehäuse 18, der Verteiler 26, das Rohr 28, der Katheter 30, das T-Stück 36, die Schlauchleitung 42, die Rückschlagventile 46 und 48, die Beutel 50 und 52 sowie die Rohrleitungen 90 und 92 alle Einwegartikel. Sie müssen jedes mal in das System 10 eingebaut werden, wenn eine Angiographie an einem neuen Patienten durchgeführt werden soll. Wenn in das System alle Einwegartikel eingebaut sind, wird: die Tür 70 geschlossen, das Spritzengehäuse 18 mit Kontrastmittel gefüllt und die Luft ausgetrieben; der Bediener (typischerweise ein Arzt) gibt in das System 10 die Sicherheitsparameter für die 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 Spritzengehäuse 18 entwickelt und die maximale Anstiegszeit oder eine Beschleunigung der Injektion. Um eine Injektion von Kontrastmittel auszulösen, betätigt der Benutzer die Fernsteuerung 14' durch Drücken des Triggerschalters 66'. Das System 10 steigert innerhalb der eingegebenen Sicherheitsparameter die Flussgeschwindigkeit der Injektion in dem Ausmaß, wie der Druck oder der Weg des Triggerschalters 66 gesteigert wird.
Typischerweise misst der Benutzer die Menge und die Geschwindigkeit des injizierten Kontrastmittels unter fortlaufender Überwachung des Kontrastmittelausflusses in die Struktur, in die injiziert wird, wobei Fluoroskopie oder andere Abbildungsverfahren Einsatz finden. Das System 10 gestattet es dem Benutzer, die Injektionen von Kontrastmittel maßgeschneidert an die Bedürfnisse des Patienten anzupassen, wodurch: die Qualität des Verfahrens maximiert wird, die Sicherheit erhöht und die Menge des zur Durchführung der fluoroskopischen Untersuchung benötigten Kontrastmittels verringert wird.
Die 2A bis 2G sind Diagramme, die Fluidwege bei sieben unterschiedlichen Betriebszuständen des Systems 10 zeigen. 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 Spritzengehäuses 18 mit radiographischem Kontrastmittel aus dem Reservoir 22 (Zufuhr von Kontrastmittel). Das Füllen mit Kontrastmittel wird beim anfänglichen Vorbereiten des Systems 10 durchgeführt und kann beim Betrieb des Systems 10 immer dann wiederholt werden, wenn das Spritzengehäuse 18 neues radiographisches Kontrastmittel benötigt.
Beim anfänglichen Vorbereiten des Systems 10 wird der Kolben 20 zuerst ganz nach vorn, benachbart zu dem geschlossenen Ende 76 des Spritzengehäuses 18 bewegt. Dadurch wird der Hauptteil der Luft, die sich im Spritzengehäuse 18 befindet, in die Atmosphäre ausgestoßen.
Der Kolben 20 wird dann zurückgezogen, wodurch im Spritzengehäuse 18 ein Vakuum erzeugt wird, welches das Kontrastmittel aus dem Reservoir 22 durch das Rückschlagventil 24 und durch den oberen Anschluss 78 in das Spritzengehäuse 18 zieht.
Beim Einfüllen von Kontrastmittel wird typischerweise etwas Luft in das Spritzengehäuse 18 eingezogen oder verbleibt darin. Selbstverständlich ist es wichtig zu verhindern, dass durch den Katheter 30 Luft in den Patienten injiziert wird. Dies ist der Zweck des in 2B gezeigten Austreibens von Luft. Die Anordnung von zwei Anschlüssen in unterschiedlicher Höhe führt auch zu mehr Sicherheit, Luftblasen bei der Injektion zu vermeiden.
Beim Austreiben von Luft bewegt sich der Kolben 20 nach vorne und stößt die im Spritzengehäuse 18 eingeschlossene Luft aus. Weil die Luft leichter ist als das Kontrastmittel, sammelt sie sich im oberen Teil des Spritzengehäuses 18 an. Wenn sich der Kolben 20 vorwärts bewegt, wird die Luft durch den oberen Anschluss 78 und das Einwegeventil 24 aus dem Spritzengehäuse 18 ausgestoßen. Bei der in 2B dargestellten Ausführungsform ist das Einwegventil 24 ein gewichtsbelastetes Rückschlagventil, welches den Fluss von radiographischem Kontrastmittel aus dem Reservoir 22 zum oberen Anschluss 78 zulässt, jedoch nicht zulässt, dass radiographisches Kontrastmittel in entgegengesetzter Richtung vom oberen Anschluss 78 zum Reservoir 22 fließt. Jedoch erlaubt das Ventil 24 den Fluss von Luft vom Anschluss 78 zum Reservoir 22. Wenn der Fluss des radiographischen Kontrastmittels aus dem Spritzengehäuse 18 durch den oberen Anschluss 78 zum Ventil 24 beginnt, schließt das Ventil 24 und verhindert einen weiteren Fluss zu dem Reservoir 22.
Das Ventil 24 kann bei alternativen Ausführungsformen auch ein magnetisch betriebenes oder motorbetriebenes Ventil sein, welches durch eine elektrische Schaltung im Paneel 12 gesteuert wird. In jedem Fall ist das Ventil 24 beständig gegen die relativ hohen Drucke, denen es bei der Injektion ausgesetzt ist. Bevorzugt ist das Ventil 24 beständig gegen einen statischen Fluiddruck bis zu etwa 82,7 bar (1.200 psi).
2C zeigt die Injektion in den Patienten. Der Kolben 20 bewegt sich unter interaktiver Kontrolle durch den Benutzer, der den Triggerschalter 66' und die Fernsteuerung 14' bedient, nach vorn (5). Die Bewegung des Kolbens 20 erzeugt einen hydraulischen Druck, der das Kontrastmittel aus dem Spritzengehäuse 18 durch den unteren Anschluss 80 und durch den Verteiler 26 und das Hochdruckrohr 28 in den Katheter 30 drängt. Wie in 2C gezeigt ist, sind der untere Anschluss 80 und der Patientenan schluss 84 des Spritzengehäuses miteinander verbunden, damit bei der Injektion Fluid in den Patienten fließen kann.
Der Verteiler 26 enthält ein Ventil zur Steuerung der Wegeführung der Fluidverbindung zwischen dem Patientenanschluss 84 und entweder dem unteren Anschluss 80 der Spritze oder dem Anschluss 82 für Druckwandler/Kochsalzlösung. Bei einer Ausführungsform der Erfindung besitzt der Verteiler 26 ein Kolben- bzw. Steuerventil, welches federbelastet ist, so dass der Patientenanschluss 84 normalerweise mit dem Anschluss 82 für Druckwandler/Kochsalzlösung verbunden ist (dargestellt in 2A und 2B). Wenn sich, durch die Vorwärtsbewegung des Kolbens 20, am unteren Anschluss 80 der Spritze der Druck aufbaut, wird die Vorbelastung des Kolbenventils überwunden, so dass der untere Anschluss 80 der Spritze mit dem Patientenanschluss 84 verbunden wird und die Verbindung zum Anschluss 82 für Druckwandler/Kochsalzlösung unterbrochen wird. Das Ventil im Verteiler 26 schützt den Druckwandler 38 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 abhängig von der Zunahme des Druckes, der auf es durch den unteren Spritzenanschluss 80 ausgeübt wird. Das Kolbenventil schließt sich und kehrt in seine Ausgangsstellung zurück, wodurch eine Verbindung des Patientenanschlusses 84 mit dem Druckwandler 38 ermöglicht wird, wenn durch das Zurückziehend es Kolbens 20 am Ende der Injektion des Patienten ein geringes Vakuum aufgebracht 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 Spritzenanschluss 80 oder den Anschluss 82 für Druckwandler/Kochsalzlösung mit dem Patientenanschluss 84 zu verbinden. Die Steuerung der Betätigung erfolgt durch das Paneel 12. Auch bei dieser alternativen Ausführungsform schützt das Ventil den Druckwandler 38 davor, hohem Druck ausgesetzt zu werden.
2D zeigt den Betriebszustand bei der Messung des Blutdruckes des Patienten. Das System 10 gestattet das Ablesen des Blutdruckes des Patienten, der durch den Katheter 30 gemessen wird. Der Blutdruck des Patienten kann mit dem Druckwandler 38 zu jeder Zeit gemessen werden mit Ausnahme während: der Injektion in den Patienten; des Spülens mit Kochsalzlösung; und des Ansaugens von Abfall. Die vom Druckwandler 38 erzeugten Druckwerte können normalisiert werden: durch manuelles Öffnen des Absperrhahns 40 und Schließen des Absperrhahns 34, um den Druckwandler 38 dem Atmosphärendruck auszusetzen.
Beim Spulen mit Kochsalzlösung (dargestellt in 2E) wird Kochsalzlösung eingesetzt, um alle internen Leitungen, die Kammer des Druckwandlers 38, das Rohr 28 und den Katheter 30 zu spulen. Wie in 2E gezeigt, arbeitet die peristaltische Pumpe 44 in eine Richtung, die dazu führt, dass Kochsalzlösung aus dem Beutel 50 durch das Rückschlagventil 46 und durch die Schlauchleitung 42 zum Anschluss 82 für Kochsalzlösung gezogen wird. Der Verteiler 26 verbindet den Anschluss 82 für Kochsalzlösung mit dem Patientenanschluss 84, so dass Kochsalzlösung aus dem Patientenanschluss 84 durch das Rohr 28 und den Katheter 30 gepumpt wird.
Beim Ansaugen von Abfall ist der Patientenanschluss 84 wiederum mit dem Anschluss 82 für Kochsalzlösung verbunden. Bei diesem Betriebszustand läuft die peristaltische Pumpe 44 in entgegengesetzter Richtung zur Rotationsrichtung beim Spulen mit Kochsalzlösung. Infolgedessen werden Patientenfluide vom Patientenanschluss 84 zum Anschluss 82 für Kochsalzlösung und dann durch die Schlauchleitung 42 und das Rückschlagventil 48 in den Beutel 52 für das Sammeln von Abfall angesaugt. Die peristaltische Pumpe 44 wirkt als Ventil, indem sie das Schlauchleitung 42 quetscht/verschließt und zusammen mit den Rückschlagventilen 46 und 48 den Rückfluss: von Kochsalzlösung in den Behälter 50 für Kochsalzlösung; und von Abfall aus dem Behälter 52 für Abfall verhindert.
Wenn sich der Katheter 30 im Patienten vor Ort befindet, kann es wünschenswert sein, dem Patienten Medikamente zu verabreichen. Das System 10 gestattet diese Option durch den Anschluss 32 für die Patienten medikation. Wie in 2G gezeigt ist, ist bei offenem Dreiwegehahn 34 ein Anschluss 32 für Medikamente mit dem Patientenanschluss 84 und dadurch mit dem Katheter 30 verbunden. Bei dieser Medikation des Patienten bewegen sich die peristaltische Pumpe 44 und der Kolben 20 nicht.
3 ist ein elektrisches Blockschaltbild des Steuersystems, welches den Betrieb des angiographischen Injektorsystems steuert. Das elektrische Steuersystem enthält einen Digitalrechner 100, der über das Interface bzw. die Schnittstelle 102 von der Fernsteuerung 14' und den Steuerelementen 56 des vorderen Paneels Eingangssignale erhält und Signale an die Anzeige 58 abgibt, um Betriebsdaten, Warnungen, Statusinformationen und Anforderungen dem Benutzer anzuzeigen.
Der Rechner 100 steuert die Bewegung des Kolbens 20; dies erfolgt über eine Motorantriebsschaltung, die den Motor 104, einen Motorverstärker 106, einen Tachometer 108, ein Potentiometer 110, einen Gleichrichter 112, eine Druckmesszelle 114 und einen AD-Wandler 160 enthält.
Der Motorverstärker 106 liefert ein Antriebssignal 1 an den Motor 104 entsprechend der Steuerspannung „Vorwärts"-/„Rückwärts"- und Brems-Signale von dem Rechner 100 sowie ein Drehzahl-Rückführungssignal von dem Tachometer 108 über den Gleichrichter 112. Die Ausgangssignale des Tachometers 108 und des Potentiometers 110 werden über den AD-Wandler als Drehzahl- und Positions- Anzeigesignal an den Rechner 100 übertragen. Damit kann der Rechner 100 die Motordrehzahl, die Motordrehrichtung und die Position überprüfen (das Volumen ist ein berechneter Wert).
Der Drucksensor 114 ermittelt den Motorstrom oder die Kolbenkraft, um den Druck zu messen, der im Spritzengehäuse 18 auf das radiographische Kontrastmittel wirkt. Das Druckanzeigesignal wird über den AD-Wandler 116 und das Interface bzw. die Schnittstelle 102 an den Rechner 100 übertragen.
Der Antrieb der peristaltischen Pumpe 44 erfolgt unter der Steuerung des Rechners 100 über den Pumpenmotor 120, den Motortreiber 122 und den optischen Codierer 124. Der Rechner 100 liefert Antriebssignale für Kochsalzlösung „Vorwärts" und für Abfall „Rückwärts" an den Motortreiber 122, um den Pumpenmotor 120 in Vorwärtsrichtung anzutreiben, wenn mit Kochsalzlösung gespült wird, und in entgegengesetzter Richtung, wenn Abfall angesaugt wird. Der optische Codierer 124 überträgt an das Interface bzw. die Schnittstelle 102 das Drehzahl-Drehrichtungs-Überwachungs-Signal, welches sowohl die Drehzahl als auch die Drehrichtung des Pumpenmotors 120 angibt.
3 zeigt eine Ausführungsform des Steuersystems, bei der der Ventilmotor 130 dazu benutzt wird, Ventile wie zum Beispiel das Einwegeventil 24 und das Ventil im Verteiler 26 zu betätigen. Bei dieser Ausführungsform steuert der Rechner 100 über den Motortreiber 132 den Ventilmotor 130 und überwacht über ein Positionsüberwachungs-Rückkopplungssignal vom Potentiometer 134 die Position. Bei dieser besonderen Ausführungsform ist der Ventilmotor 130 ein Schrittmotor.
Der Rechner 100 überwacht auf Basis eines Temperaturüberwachungssignals vom Temperatursensor 140 die Temperatur des Kontrastmittels. Der Temperatursensor 140 ist bevorzugt nahe des Spritzengehäuses 18 angeordnet. Wenn die vom Temperatursensor 140 gemessene Temperatur zu hoch ist, unterbricht der Rechner 100 den Betrieb des Motors 104, um die Injektion in den Patienten abzubrechen. Wenn die Temperatur zu niedrig ist, überträgt der Rechner 100 ein Temperaturtreiber-Freigagesignal an den Heizungstreiber 150, welches die Heizung 152 anschaltet. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Heizung 152 eine Schichtwiderstandsheizung, die im Spritzenhalter 16 neben dem Spritzengehäuse 18 angeordnet ist.
Der Rechner 100 erhält auch Rückkopplungssignale vom Kontrastflaschensensor 160, vom Vorwärts-Endsensor 162, vom Rückwärts-Endsensor 164, vom "Spritze fehlt"-Sensor 166, vom "Kammer offen"- Sensor 168, vom "kein Kontrast"-Blasendetektor 170 und vom "Luft in der Leitung"-Blasendetektor 172.
Der Kontrastflaschensensor 160 ist ein Miniaturschalter, der im Reservoirhalter 72 angeordnet ist. Der Status des Signals "Kontrast, Flasche vorhanden" vom Sensor 160 zeigt an, ob sich im Halter 72 ein Reservoir 22 befindet. Wenn das Reservoir 22 nicht vorhanden ist, sperrt der Rechner 100 den Füllbetrieb.
Die Vorwärts- und Rückwärts-Endsensoren 162 und 164 erfassen die Endpositionen des Kolbens 20. Wenn der Kolben 20 seine vordere Endposition erreicht, wird keine weitere Vorwärtsbewegung des Kolbens 20 zugelassen. Wenn ähnlich der Rückwärts-Endsensor 164 anzeigt, dass der Kolben seine hintere Endposition erreicht hat, wird keine weitere Rückwärtsbewegung zugelassen.
Der "Spritze fehlt"-Sensor 166 ist ein Miniaturschalter oder ein Infrarot-Emitter/Detektor, der anzeigt, wenn das Spritzengehäuse 18 sich nicht im Spritzenhalter 16 in Position befindet. Wenn sich das Spritzengehäuse 18 nicht in Position befindet, werden alle Bewegungsfunktionen gesperrt, mit Ausnahme, dass sich der Kolben 20 in seine Rückwärts-Endposition bewegen kann (d. h. Rückkehr zur Nullposition).
Der "Kammer offen"-Sensor 168 ist ein Miniaturschalter oder ein Infrarot-Emitter/Detektor, der anzeigt, wenn die Tür 70 des Spritzenhalters 16 offen ist. Wenn das Signal vom Sensor 168 anzeigt, dass die Tür 70 offen ist, werden alle Bewegungsfunktionen gesperrt. Nur wenn die Tür 70 geschlossen und verriegelt ist, sind Bewegungen freigegeben. Wenn angezeigt wird, dass die Tür 70 geschlossen ist und der Sensor 166 anzeigt, dass das Spritzengehäuse 18 sich in Position befindet, können andere Normalfunktionen des Systems 10 ablaufen.
Der Blasendetektor 170 ist zwischen dem Reservoir 22 und dem oberen Anschluss 78 angeordnet; er ist bevorzugt ein Infrarot-Emitter/Detektor, der Luftblasen ermittelt. Wenn im Strömungsweg zwischen dem Reservoir 22 und dem oberen Anschluss 78 bei einer Füllung eine Luftblase erfasst wird, wird das Füllen gesperrt, bis ein neues Reservoir angeschlossen ist.
Der Blasendetektor 172 ist angeordnet, um in der Hochdruckleitung 28 Luftblasen zu erfassen. Er ist bevorzugt ein Infrarot-Emitter/Detektor. Das Erfassen einer Luftblase in der Hochdruckleitung 28 führt zum Sperren aller Fluid-Ausstoß-Funktionen, sowohl, wenn das Fluid die Kochsalzlösung von der peristaltischen Pumpe 44 oder auch das Kontrastmittel vom Spritzengehäuse 18 ist.
Das Steuerungssystem von 3 ist auch in der Lage, über das vom Rechner 100 gesteuerte Relais 180 ein Steuersignal an die Röntgeneinrichtung zu liefern. Zusätzlich erhält der Rechner 100 Daten vom Blutdruckwandler 38 und von einem Elektro-Kardio-Graphischen System (EKG); letzteres ist vom Injektorsystem getrennt. Die Druck- und EKG-Signale werden von einem Signalkonditionierer und AD-Wandler 190 empfangen und an den Rechner 100 weitergeleitet. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird das EKG-Signal vom Rechner 100 zur Synchronisierung des Betriebs des Motors 104 (und somit für die Injektion in den Patienten) verwendet, wenn dessen Herz schlägt.
Der Blutfluss zum Herzen erfolgt hauptsächlich während der Diastole (wenn sich das Herz zwischen Kontraktionen befindet). Die kontinuierliche Injektion von Kontrastmittel führt während der Systole (während der Kontraktion) zum Übertritt von Kontrastmittel in die Aorta. Wenn hauptsächlich während der Diastole injiziert wird, kann die Dosierung des Kontrastmittels reduziert 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 Zeitenperiode von Systole und Diastole werden ermittelt mittels: eines elektrischen Elektro-Kardio-Graphischen-(EKG)-Signals; der Analyse der Wellenform des arteriellen Blutdrucks; oder eines anderen Zeitprogramms, welches auf der Herzschlagfrequenz aufbaut. Durch Steuerung der Drehzahl des Motors 104, der Geschwindigkeit und somit der Bewegung des Kolbens 20, wird die Injektion von Kontrastmittel während der Systole unterbrochen, wodurch die Kontrastmittelinjektion während dieser Zeit vermindert oder gestoppt wird. In Kombination mit der Fernsteuerung 14' kann der Benutzer die Geschwindigkeit der Kontrastmittelinjektion in die koronare Arterie variieren, während der Rechner 100 automatisch die Kontrastmittelinjektion zum Herzzyklus pulst.
Der Anfangsdruck des sich bewegenden Kontrastmittels und die Expansion der Behälter und des Rohrsystems, welches das Kontrastmittel enthält und zum Patienten leitet, kann zu einer Phasenverschiebung zwischen der Bewegung des Kolbens 20 im Spritzengehäuse 18 und der Bewegung von Kontrastmittel aus dem Katheter 30 in den Patienten führen. Um die Phasenverschiebung zwischen der Bewegung des Kolbens 20 und dem Ausstoß von Kontrastmittel in den Patienten auszugleichen, kann über das Steuerungspaneel 57 ein veränderliche Zeitversatz eingegeben werden; beispielsweise kann das Zeitprogramm des Herzzyklus um eine bestimmte Zeit verschoben werden. Da die Größe der Phasenverschiebung von der Herzschlagfrequenz abhängen kann, justiert ein Algorithmus im Rechner 100 fortlaufend und automatisch die Größe des Zeitversatzes; dies basiert auf der augenblicklichen Herzschlagfrequenz bei der Injektion von Kontrastmittel.
4 zeigt eine Ausführungsform des Steuerpaneels 57, in der die Steuerschalter 56 des Vorderpaneels und die Anzeige 58 dargestellt sind. Die Steuerschalter 56 des Vorderpaneels umfassen den Schalter 200 "Set up/Füllen/Ende", den Schalter 202 "Austreiben", den Schalter 204 "Ansaugen", den Schalter 206 „Kochsalzlösung", den Schalter 208 "Betrieb OK", die Schalter 210a und 210b für die Volumenbegrenzung der Injektion, die Schalter 212a und 212b für die Strömungsgeschwindigkeitsbegrenzung der Injektion, die Schalter 214a und 214b für die Druckbegrenzung der Injektion, die Schalter 216a und 216b für die Anstiegszeit, den Schalter 218 "OK", den Kippschalter 220 für den Injektionsbereich, den Schalter 222 "große Injektion OK" und den Stoppschalter 224.
Der Schalter 200 "Set up/Füllen/Ende" ist ein nicht gehaltener Druckknopfschalter. Wenn er das erste Mal aktiviert wird, wird der Benutzer gebeten, die Spritze 18 in den Spritzenhalter 16 einzusetzen. Wenn die Spritze 18 in den Spritzenhalter 16 gesetzt wurde (dies wird dem Rechner 100 vom Sensor 166 angezeigt), wird der Benutzer gebeten, die Kammer zu schließen und zu verriegeln (d. h. die Tür 70 zu schließen). Der Kolben 20 wird in seine äußerste Vorwärtsposition bewegt und treibt alle Luft aus der Spritze. Die Anzeige 58 zeigt dann dem Benutzer an, dass das Kontrastmittelreservoir 22 angeschlossen werden muss. Wenn das Kontrastmittelreservoir 22 eingesetzt wurde, wird der Benutzer gebeten, den Schalter 218 "OK" zu drücken, wodurch der Kolben 20 mit einer eingestellten Geschwindigkeit (vorzugsweise entsprechend einer Flußgeschwindigkeit von 10 ml pro Sekunde) zum maximalen Spritzenvolumen zurückgezogen wird. Wenn die tatsächliche Geschwindigkeit (wie durch Rückführung vom AD-Wandler 116 an den Rechner 100 gemeldet) größer ist als die eingestellte Geschwindigkeit, stoppt das System 10.
Wenn sich der Kolben 20 in hinterster Position befindet, wird der Motor 104 eingeschaltet, um den Kolben 20 nach vorne zu bewegen und alle Luftblasen auszutreiben. Der Drucksensor 114 zeigt an, wenn das Einweg-/Rückschlag-Ventil 24 geschlossen ist und sich der Druck im Spritzengehäuse 18 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 Kolbens 20 vom Spritzengehäuse 18.
Der Schalter 202 "Austreiben" ist ein geschützter ungehaltener Druckknopfschalter. Beim Betätigen löst der Schalter 202 für das Austreiben eine Vorwärtsbewegung des Kolbens aus, um Luft aus dem oberen Anschluss 78 auszustoßen. Die Vorwärtsbewegung des Kolbens 20 ist begrenzt und wird gestoppt, wenn in der Spritze 18 ein vorgegebener Druck erreicht ist. Dieser wird vom Drucksensor 114 gemessen. Durch den vom Schalter 202 ausgelösten Austreibungsbetrieb wird in der Spritze 18 enthaltene Luft ausgestoßen. Der Benutzer kann den Schalter 202 "Austreiben" auch dazu verwenden, Fluid durch den Patientenanschluss 84 auszutreiben, indem er den Schalter 202 drückt und kontinuierlich hält.
Der Schalter 204 "Ansaugen" ist ein ungehaltener Druckschalter, durch den der Rechner 100 den Pumpenmotor 120 der peristaltischen Pumpe 44 einschaltet. Der Pumpenmotor 120 wird so betrieben, dass der Katheter 30 mit einer eingestellten Geschwindigkeit ansaugt, wobei das angesaugte Fluid im Abfallbeutel 52 gesammelt wird. Alle anderen Bewegungsfunktionen sind während des Ansaugens abgeschaltet. Wenn die tatsächliche Drehzahl des Motors 120 größer ist als die eingestellte Drehzahl, stoppt der Rechner 100 den Motor 120.
Der Schalter 206 "Kochsalzlösung" ist ein Wechselschalter. Wenn der Schalter 206 eingeschaltet wird, wird der Pumpenmotor 120 angeschaltet und Kochsalzlösung mit der eingestellten Geschwindigkeit aus dem Beutel 50 in den Verteiler 26 und den Katheter 30 eingespeist. Wenn der Schalter 206 "Kochsalzlösung" kein zweites Mal gedrückt wird, um den Fluss der Kochsalzlösung innerhalb von 10 Sekunden zu stoppen, stoppt der Rechner 100 automatisch den Pumpenmotor 120. Wenn ein Zeitüberlauf erreicht ist, muss der Schalter 206 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 Sperrfunktion festgestellt hat, die keine Begrenzung ist, muss der Schalter 208 "Betrieb OK" betätigt werden, bevor der Schalter 218 "OK" betätigt wird und weitere Funktionen ausgelöst werden.
Die Tasten 210a und 210b für die Injektionsvolumenbegrenzung werden gedrückt, um das maximale Injektionsvolumen entweder zu vergrößern oder zu verkleinern, welches das System bei einer Injektion injiziert. Die Taste 210a löst eine Vergrößerung des maximalen Volumens aus, die Tas te 210b eine Verkleinerung. Wenn die Grenze für das maximale Injektionsvolumen eingegeben wurde und das gemessene Volumen den angegebenen Wert erreicht, stoppt der Rechner 100 den Motor 104 und startet ihn nicht erneut, bis der Schalter 218 "OK" gedrückt wurde. Wenn eine große Injektion ausgewählt wurde (d. h. größer als 10 ml), müssen sowohl der OK-Schalter 218 und der Schalter 222 "Große Injektion OK" zurückgesetzt werden, bevor mit der großen Injektion begonnen wird.
Mit den Tasten 212a und 212b "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 Tachometer 108 und Potentiometer 110) den ausgewählten Wert erreicht, steuert der Rechner 100 den Motor 104 so, dass die Flussgeschwindigkeit auf den ausgewählten Wert begrenzt wird.
Mit den Tasten 214a und 214b "Grenze des Injektionsdrucks" kann der Arzt den Maximaldruck auswählen, den das System bei einer Injektion erreichen kann. Wenn der gemessene Druck (gemessen vom Drucksensor 114) den gewählten Wert erreicht, steuert der Rechner 100 den Steuermotor 104 so, das der Druck auf die Druckgrenze begrenzt wird. Als Ergebnis wird außerdem die Injektionsgeschwindigkeit begrenzt.
Mit den Tasten 216a und 216b "Anstiegszeit"" kann der Arzt die Anstiegszeit auswählen, die das System zulässt, wenn bei einer Injektion die Flussgeschwindigkeit verändert wird. Der Rechner 100 steuert den Motor 104 so, dass die Anstiegszeit auf den gewählten Wert begrenzt wird. Bei alternativen Ausführungsformen können die Tasten 210a bis 210b, 212a bis 212b, 214a bis 214b und 216a bis 216b durch andere Einrichtungen zur Eingabe von numerischen Werten ersetzt werden. Dies können z. B. Wählscheiben, numerische Tastaturen oder Sensorbildschirme sein.
Der Schalter 218 "OK" ist ein ungehaltener Druckknopfschalter, der Funktionen und Hardwaresensoren zurücksetzt. Entsprechend dem Aktivierungszustand des Schalters 218 "OK" steuert der Rechner 100 die Anzeige 58 und bittet den Benutzer um Bestätigung, dass die richtige Funktion ausgewählt wurde. Das Betätigen des Schalters 218 "OK" führt dazu, dass der Status auf "betriebsbereit" gesetzt wird.
Der Schalter 220 "Injektionsbereich" ist ein Kippschalter. In Abhängigkeit davon, ob der Schalter 220 sich in der Stellung "klein" oder "groß" befindet, wird für die nächste Injektion entweder eine großer oder ein kleiner Injektionsvolumenbereich gewählt.
Der Schalter 222 "große Injektion OK" ist ein ungehaltener Druckknopfschalter. Wenn mit dem Schalter 220 "Injektionsbereich" der große Injektionsbereich gewählt wurde, muss der Schalter 222 "große Injektion OK" betätigt werden, um den Schalter 218 "OK" zu aktivieren. Der Schalter 218 "OK" muss vor jeder Injektion betätigt werden. Bei Injektionen mit großem Volumen muss der Benutzer das ausgewählte Volumen bestätigen, indem er zuerst den Schalter 222 "große Injektion OK" und dann den Schalter 218 "OK" betätigt.
Der Schalter 224 "Stopp" ist ein ungehaltener Druckknopfschalter. Wenn der Schalter 224 "Stopp" gedrückt wird, werden alle Funktionen gesperrt. Die Anzeige 58 bleibt aktiv. Das Anzeigepaneel 58 enthält die Set-up Anzeige 250, die Statusanzeige 252, die Gefahrenanzeige 254, die Begrenzungsanzeige 256, die Anzeige 260 für die Gesamtanzahl der Injektionen, die Anzeige 262 für das Gesamtvolumen der Injektion, die Anzeige 264 für die Flussgeschwindigkeit, die Anzeige 266 für das Injektionsvolumen, die Anzeige 268 für die Grenze des Injektionsvolumens, die Anzeige 270 für die Grenze der Injektionsgeschwindigkeit, die Anzeige 272 für die Druckgrenze, die Anzeige 274 für die minimale Anstiegszeit, die Anzeige 276 für große Injektionen und die Anzeige 278 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 Anzeige von Nachrichten in der Set-up Anzeige 250 wird wie beschrieben durch Betätigen des Set-up Schalters 200 ausgelöst.
Die Statusanzeige 252 erzeugt eine Blinkanzeige einer von mehreren unterschiedlichen Betriebszuständen. Bei der in 4 gezeigten Ausführungsform sind die angezeigten Betriebszustände "Fertig", "Set-up", "Injektion", "Füllen", "Spülen" und "Ansaugen".
Die Anzeige 254 für Gefahren und die Anzeige 256 für Grenzen melden dem Benutzer die Bedingungen, bei denen das System 10 einen kritischen Steuerparameter angetroffen hat und der Betrieb gesperrt 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 dem derzeitigen Patienten verabreichten Injektionen. Das dem derzeitigen Patienten verabreichte kumulative Gesamtvolumen wird in der Anzeige 262 für das Gesamtvolumen ausgegeben.
Die Anzeigen 264 und 266 liefern Informationen über die aktuelle oder letzte Injektion. Die Anzeige 264 zeigt den digitalen Wert der Flussgeschwindigkeit zum Patienten bei der Injektion in Echtzeit. Wenn die Injektion beendet ist, stellt der in der Anzeige 264 dargestellte Wert die Spitzenflussgeschwindigkeit dar, die bei der Injektion erreicht wurde. Die Anzeige 266 zeigt den digitalen Wert des bei der letzten Injektion injizierten Volumens.
Die Anzeige 268 zeigt den digitalen Wert eines maximalen Injektionsvolumens, welches mit den Druckknopfschaltern 210a und 210b ausgewählt wurde. In ähnlicher Weise zeigt die Anzeige 270 den digitalen Wert des maximalen Flussgeschwindigkeit die das System nach Auswahl durch den Schalter 212a und 212b zulässt.
Die Anzeige 272 zeigt den digitalen Wert des Maximaldrucks, den das System in der Spritze 18 zulässt. Die Druckgrenze wird durch die Schalter 214a und 214b ausgewählt.
Die Anzeige 274 zeigt die minimale Anstiegszeit an, die das System zulässt, wenn sich die Flussgeschwindigkeit ändert. Die minimale Anstiegszeit wird durch die Schalter 216a und 216b ausgewählt.
Die Anzeige 276 für große Injektionen gibt einen deutlichen Hinweis, wenn der große Injektionsbereich vom Benutzer ausgewählt wurde.
Die Anzeige 278 für die Uhrzeit in Echtzeit zeigt die augenblickliche Zeit in Stunden, Minuten und Sekunden.
Wie oben erwähnt, ist eine Fernsteuerung 14' in Form eines Fußpedals vorgesehen. Die Fußpedal-Fernsteuerung 14' besitzt ein Fuß betätigtes „Gaspedal" bzw. einen Auslöser 66' zur Erzeugung eines Befehlssignals und auch einen Rücksetzungs- oder OK-Schalter 62' und einen Salzlösungs-Schalter 64'. Deckel 310 und 312 schützen die Schalter 62' und 64', so dass sie nur von Hand und nicht zufällig durch Fuß betätigt werden können. Die Fußpedal betätigte Fernsteuerung 14' ist durch ein Kabel 60' mit dem Hauptpanel 12 verbunden; sie kann jedoch auch alternativ durch eine drahtlose Verbindung verbunden sein.
6A–6D und 7A–7C veranschaulichen die Konstruktion und den Betrieb des Einwegventiles 24 und des Verteilers 26 während des Betriebes des Kontrastmittel-Füllens, des Luft-Spülens und der Patienteninjektion.
6A und 7A zeigen das Einweg- oder Rückschlag-Ventil 24, den Verteiler 26, das Spritzengehäuse 18 und den Kolben 20 während eines Kontrast-Mittel-Füll-Betriebes. Das Eintritts-Rückschlagventil des Einwegventils 24 besitzt eine gewichtsbelastete Kugel 350, die in 6A und 6B innerhalb der Ventilkammer 352 in ihrer unteren Sitzposition positioniert ist. Das Kontrastmittel wird durch die Rückwärtsbewegung des Kolbens 20 in das Spritzengehäuse gesaugt. Das Kontrastmittel strömt durch die Durchgänge 354 um die Kugel 350 und in die obere Einlassöffnung 78.
Der Verteiler 26 besitzt einen federbelasteten Kolbenschieber 360, der einen Kolbenkörper 362, einen Schaft 364, O-Ringe 366, 368 und 370, eine Belastungsfeder 372 und eine Arretierung 374 besitzt. Wie in 6A gezeigt, drückt die Belastungsfeder 372 den Kolbenkörper 362 in seine äußerste rechte Position gegen das Spritzengehäuse 18. In dieser Position verschließt der Kolbenkörper 362 die untere Öffnung 80 des Spritzengehäuses 18, während er die Kochsalz-Durchgangs-Öffnung 82 durch den diagonalen Kanal 376 mit dem Patientenanschluss verbindet. Die O-Ringe 366 und 368 auf der einen Seite und der O-Ring 370 auf der anderen Seite sind an einander gegenüberliegenden Seiten des diagonalen Kanals 386 angeordnet, um eine Strömungs-Dichtung zu bilden.
6B und 7B zeigen den Luftspülbetrieb. Das Spritzengehäuse 18 ist mit Kontrastmittel gefüllt worden, enthält jedoch auch noch eingeschlossene Luft. Der Kolben 20 wird vorwärts bewegt, um die eingeschlossene Luft durch die obere Öffnung 78 und durch das Rückschlagventil 24 aus dem Spritzengehäuse 18 zu verdrängen. Die Druckkraft des Luftstromes kann ein leichtes Anheben der Kugel 350 in dem Rückschlagventil 20 bewirken. Die Kugel 350 ist jedoch ausreichend schwer, so dass die aus dem Spritzengehäuse 18 ausgedrückte und in das Reservoir 22 zurück gedrückte Luft die Kugel 350 in ihre oberste Dichtungsposition zurück drücken kann, in der sie die aus dem Spritzengehäuse 18 austretende Luftströmung unterbrechen könnte.
Während des Luftspülbetriebes befindet sich das Kolbenventil 360 in der gleichen in 6A dargestellten Position; und der diagonale Kanal 376 verbindet den Salzlösungs-Durchgangskanal 82 mit dem Patientenanschluss 84. Dadurch kann die Druckmessung durch die Druckmess-Sonde 38 während des Luftspülbetriebes (und auch während des Kontrastmittelfüll-Betriebes) durchgeführt werden.
6C und 7C zeigen den Zustand des Verteilers 26 und des Rückschlagventils 24 am Ende des Luftspül-Betriebes und zu Beginn eines Patienteninjektions-Betriebes.
In 6C ist alle Luft aus dem Spritzengehäuse 18 ausgestoßen worden. Die Kugel 350 schwimmt auf dem radiographischen Kontrastmittel, so dass, wenn alle Luft entfernt worden ist und das radiographische Kontrastmittel aus dem Spritzengehäuse 18 und durch die obere Öffnung 78 der Ventilkammer 352 auszuströmen beginnt, die Kugel 350 aufwärts in ihre obere dichtende Position bewegt wird. Die Kugel 350 unterbricht jede weitere aufwärts Strömung radiaktiven Kontrastmittels, wie in 6C und 7C dargestellt.
In dem gleichen Zustand, der in 6C dargestellt ist, hat der Druck innerhalb des Spritzengehäuses 18 und spezifisch der Druck im unteren Teil 80 noch nicht den Wert erreicht, bei dem die Belastungskraft der Feder 372 überwunden wird. D. h., der Kolbenkörper 362 ist noch nicht nach links bewegt worden und der diagonale Kanal 376 verbindet weiterhin die Salzlösungs-Anschlussöffnung 82 mit dem Patientenanschluss 84.
6D zeigt den Patienteninjektions-Betrieb. Der Kolben 20 wird vorwärts bewegt und das Eintritts-Rückschlagventil 24 ist geschlossen. Der Druck an der unteren Öffnung 80 ist ausreichend hoch geworden, um die Belastungskraft der Feder 372 zu überwinden. Der Kolbenkörper 362 ist nach links bewegt worden, so dass die untere Öffnung 80 mit der Patientenöffnung 84 verbunden ist. In dieser Stellung verschließt der Kolbenkörper 362 die Salzlösungsöffnung 82.
Durch die Wirkung des Kolbenventils 360 wird der hohe Druck, der durch die Bewegung des Kolbens 20 in dem Spritzengehäuse 18 erzeugt wird, direkt mit dem Patientenanschluss 84 verbunden, während die Salzlösungs-Öffnung 82 und die Druckmess-Sonde 38 vor dem hohen Druck geschützt werden. Der aufzubringende Druck kann nach der Herstellung durch Erhöhung oder Erniedrigung der Spritzenvorbelastung variiert und bestimmt werden.
Zusammenfassend gewährleistet das erfindungsgemäße angiographische Injektorsystem eine interaktive Regelung der Lieferung radiographischen Kontrastmittels zu einem Katheder durch eine Anwender betätigte Propor tional-Regelung. Dies gestattet es dem Anwender, die Strömungsrate des Kontrastmittels interaktiv dem Bedarf und den Änderungen des Patientenzustandes anzupassen.
Obwohl die Erfindung mit Bezug auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben worden ist, können mit dem Stand der Technik Vertraute erkennen, dass Änderungen in der Form und im Detail vorgenommen werden können, ohne von dem Umfang der Ansprüche abzuweichen. Z. B. kann der Spritzenhalter 16 andere Formen besitzen, wie z. B. einen endgeladenen Zylinder (end loaded cylinder). In gleicher Weise kann der Verteiler 26 andere Konfigurationen besitzen; er kann z. B. ein Teil der Öffnungen 78 und 80 enthalten.

Claims

Medizinische Fluid-Zuführungsvorrichtung mit: (a) einer Pumpeneinrichtung (18, 44) zur Ausgabe eines Fluids; (b) einer Antriebsmechanik (104), die mit der Pumpeneinrichtung (18, 44) gekuppelt ist, wobei die Antriebsmechanik (104) bewirkt, dass von der Pumpeneinrichtung (18, 44) Fluid mit einer zu einem Steuersignal proportionalen Rate ausgegeben wird; (c) einer von einem Benutzer betätigbaren proportionalen Steuerung; wobei: (d) die Antriebsmechanik (104) mit der Proportional-Steuerung gekuppelt ist und so konfiguriert ist, dass sie die Antriebsmechanik (104) in Abhängigkeit von dem Steuersignal regelt; und (e) die Fluidausgaberate in Abhängigkeit von dem Steuersignal kontinuierlich bis zu einem vorgegebenen Maximalwert variierbar ist; dadurch gekennzeichnet, dass: die von dem Benutzer betätigbare Proportional-Steuerung eine fußpedal-betätigte Fernsteuerung (14') mit einem Betätigungs-Hebel (66') zur Erzeugung eines Steuerungs-Signals beinhaltet, das eine gewünschte Fluidausgaberate bewirkt.
Medizinische Fluid-Zuführungsvorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass: die Pumpeneinrichtung (18, 44): (a) eine Spritze (18, 44) zur Ausgabe des Fluids aus einem Reservoir (22, 50) beinhaltet; und wobei (b) die Antriebsmechanik (104) mit der Spritze (18, 44) gekoppelt ist.