(57)【要約】【課題】ボーラス注入と放射線検査装置による測定の開始との時間的協調を改善する。【解決手段】患者（１１）に物質（９，９Ｂ，９Ｃ）を制御しながら手動注入するための手動操作式注入器（３、３Ａ，３Ｂ，３Ｃ）を備えた放射線検査用注入装置（１、１Ａ，１Ｃ）は、注入すべき物質（９，９Ｂ，９Ｃ）を充填した容器（３１）の充填状態を検出するための充填状態検出手段（４，１２，４Ａ，２１，１７Ｃ，３１）を有する。充填状態を検出するために、容器（３１）内に占める物質（９，９Ｂ，９Ｃ）のボリュームを直接的に測定するか注入装置（１、１Ａ，１Ｃ）の構成部分（５）の位置を測定することにより間接的に測定するかのいずれかが可能であり、構成部分の位置は占められているボリュームと相関する。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者（１１）に物質（９，９Ｂ，９Ｃ）を手動注入するための手動操作式注入器（３，３Ａ，３Ｂ，３Ｃ）を備えた放射線検査用注入装置（１，１Ａ，１Ｃ）において、注入すべき物質（９，９Ｂ，９Ｃ）を充填した容器（３１）の充填状態を検出するための充填状態検出手段（４，１２，４Ａ，２１，１７Ｃ，３１）が設けられていることを特徴とする注入装置。
【請求項２】
充填状態検出手段（４，１２，４Ａ，２１，１７Ｃ，３１）が、容器が空になる際に注入器（３）の構成部分（５）が通過する通過点を検出することを特徴とする請求項１記載の注入装置。
【請求項３】
容器（３１）内の注入すべき物質（９，９Ｂ，９Ｃ）が注入過程に基づいて一時的に、大きさが充填状態検出手段（４，１２，４Ａ，２１，１７Ｃ，３１）によって検出されるボリュームを占めることを特徴とする請求項１又は２記載の注入装置。
【請求項４】
容器（３１）が、物質（９Ｃ）を注入器（３Ｃ）から患者（１１）へ搬送する管（１０Ｃ）と結合しているマーキングボリューム（３１Ｃ）を含み、マーキングボリューム（３１Ｃ）の充填状態は物質（９Ｃ）に作用する圧力に依存することを特徴とする請求項１乃至３の１つに記載の注入装置。
【請求項５】
充填状態検出手段（４，１２，４Ａ，２１，１７Ｃ，３１）が、注入すべき物質を充填したマーキングボリューム（３１Ｃ）を含みこのマーキングボリューム（３１Ｃ）が圧力に反応する膜（３３）によりガスリザーバ（３５）から分離されているマーカ（３１）を有することを特徴とする請求項４記載の注入装置。
【請求項６】
マーカ（３１）が、放射線検査装置（１７）の撮像領域内に、注入すべき物質（９Ｃ）を充填したマーキングボリューム（３１Ｃ）の充填状態の変化が放射線検査装置（１７）により検出可能であるように配置されていることを特徴とする請求項５記載の注入装置。
【請求項７】
充填状態検出手段（４，１２，４Ａ，２１，１７Ｃ，３１）が複数の充填状態を検出するために形成され、注入の開始および／または終了を検出できることを特徴とする請求項１乃至６の１つに記載の注入装置。
【請求項８】
容器（３，３１）が注入器（３，３Ａ，３Ｂ）のリザーバであることを特徴とする請求項１乃至７の１つに記載の注入装置。
【請求項９】
注入器（３，３Ａ，３Ｂ、３Ｃ）がピストンポンプとして形成されていることを特徴とする請求項１乃至８の１つに記載の注入装置。
【請求項１０】
充填状態検出手段（４，１２，４Ａ，２１，１７Ｃ，３１）が、初期充填状態からの出発もしくは終期充填状態への到達を検知するスイッチ（１２）を含むことを特徴とする請求項１乃至９の１つに記載の注入装置。
【請求項１１】
スイッチ（１２）が、注入の開始時点ないしは終了時点にピストン（５）によってとられる、ピストンポンプのピストン（５）の初期位置もしくは終期位置を検出することを特徴とする請求項１０記載の注入装置。
【請求項１２】
充填状態検出手段（４，１２，４Ａ，２１，１７Ｃ，３１）が、注入の開始から終了までの時間経過を測定するための時限要素（１４）を含むことを特徴とする請求項１乃至１１の１つに記載の注入装置。
【請求項１３】
充填状態検出手段（４，１２，４Ａ，２１，１７Ｃ，３１）が１つもしくは複数の光ファイバー式スイッチ（２０）を含むことを特徴とする請求項１乃至１２の１つに記載の注入装置。
【請求項１４】
充填状態検出手段（４，１２，４Ａ，２１，１７Ｃ，３１）が１つもしくは複数の磁気スイッチを含むことを特徴とする請求項１乃至１３の１つに記載の注入装置。
【請求項１５】
充填状態検出手段（４，１２，４Ａ，２１，１７Ｃ，３１）が１つもしくは複数の空気圧動的スイッチを含むことを特徴とする請求項１乃至１４の１つに記載の注入装置。
【請求項１６】
充填状態検出手段（４，１２，４Ａ，２１，１７Ｃ，３１）が１つもしくは複数の空気圧スイッチを含むことを特徴とする請求項１乃至１５の１つに記載の注入装置。
【請求項１７】
充填状態検出手段（４，１２，４Ａ，２１，１７Ｃ，３１）が、放射線検査装置（１７）を制御するための制御データ用信号出力手段（１５）を含むことを特徴とする請求項１乃至１６の１つに記載の注入装置。
【請求項１８】
充填状態検出手段（４，１２，４Ａ，２１，１７Ｃ，３１）が、注入された物質（９）の投与に関する情報を放射線検査装置（１７）の制御ユニット（１３）へ伝送する手段を含むことを特徴とする請求項１乃至１７の１つに記載の注入装置。
【請求項１９】
注入装置（１，１Ａ，１Ｃ）が磁気共鳴トモグラフィ装置（１７）と一緒に用いられることを特徴とする請求項１乃至１８の１つに記載の注入装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、手動操作式注入器を備えた放射線検査用注入装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
放射線検査では液体に溶解した造影剤が投与されることが多い。このいわゆるボーラス注入は、放射線検査装置による組織撮像時に比較的強いコントラストを作り出す。コントラストが改善されるだけでなく、造影剤が組織内に配分される時間的順序からボーラス注入の時間が決められるので、例えば血液組織関門の障害に関する示唆を得ることができる。この技術の再現性および高い質の基礎には、ボーラス注入と放射線検査装置による測定の開始との時間的協調すなわちタイミングがある。多くの場合、このボーラス注入は医師によって注射器により手動で実施される。この場合、注入の時点は放射線検査装置の操作者への呼びかけにより伝達される。そのほかに、端末器を通じて制御される機械式注入器も使用される。この種の注入器は、自動化されたボーラス注入が一般に患者側で直接的に監視されないので、トラブルが生じた場合発見が遅れてしまうという欠点を持つ。注入中に発生する可能性のあるトラブルは例えば注入管の漏出もしくは注入管の断裂である。
【０００３】
造影密度調節装置はすでに公知である（例えば、特許文献１参照）。この装置は投与ユニットに接続されているセンサから成る。このセンサは身体の各領域における造影剤濃度もしくは造影密度を測定することができる。測定値と目標値との比較は制御パルスへ変換され、これがポンプ装置へ伝送される。
【０００４】
空になりつつある場合にも一定の圧力を液体に及ぼす殺菌性の無菌生理学的液体を連続的に供給する装置は公知である（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
注入剤の形状、粘度および流動抵抗に依存しない一定の注入能力を有する、Ｘ線造影剤用の注入装置も公知である（例えば、特許文献３参照）。
【０００６】
身体組織中に存在する少なくとも１つの物質の濃度を、マイクロプロセッサによって制御されるポンプ・吸入装置により測定する装置が公知である（例えば、特許文献４参照）。
【０００７】
【特許文献１】
独国特許出願公開第１９６４７７０１号明細書
【特許文献２】
西独特許第３４１９３４７号明細書
【特許文献３】
独国特許第１５６６５８５号明細書
【特許文献４】
西独特許出願公開第４１２３４４１号明細書
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、ボーラス注入と放射線検査装置による測定の開始との時間的協調の改善が得られる、手動操作式注入器を備えた注入装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、この課題は、患者に物質を制御しながら手動注入するための手動操作式注入器を備えた放射線検査用注入装置において、注入すべき物質を充填した容器の充填状態を検出するための充填状態検出手段が設けられていることによって解決される。これは、例えば液体に溶解した造影剤によって支援される放射線検査と容器の充填状態との、確実なかつ口頭でのコミュニケーションに依存しない同期化を可能にする。例えば、充填状態検出手段が充填状態にあるかもはやないかを検出する時点に信号が発生される。従って、本発明によれば、注入すべき物質の投与の時間経過が記録されるような、経過を制御されている手動注入が可能になる。この場合、注入すべき物質は例えば造影剤もしくは薬剤であってよい。
【００１０】
この注入装置の有利な実施態様は、充填状態検出手段が、容器が空になる際に注入器の構成部分が通過する通過点を検出することを特徴とする。これは、例えば空になる速度に依存せずに、１つもしくは複数の通過点を通過する構成部分の動きのみを記録することができるという利点を持つ。この場合、構成部分の動きは容器が空になることと結びついている。例えば、構成部分は空になることを直接引き起こすことができる、あるいは空になることを引き起こす構成部分と構造上結びついているので、その結果２つの構成部分の動きが相関する。
【００１１】
この注入装置の望ましい実施態様では、容器内の注入すべき物質が注入過程に基づいて一時的に、大きさが充填状態検出手段によって検出されるボリュームをとる。これは、一時的に占められるボリュームを測定するために例えば放射線検査を実施する画像検査装置を使用できるという利点を持つ。また、これは充填状態に関する情報が、例えばＭＲ撮像におけるそのつどの像形成において直接得られるという別の利点も持つ。
【００１２】
望ましい別の実施態様では、容器が物質を注入器から患者へ搬送する管と結合しているマーキングボリュームを含み、マーキングボリュームの充填状態は物質に作用する圧力に依存している。
【００１３】
容器が注入器から分離されていることは、両者が互いに依存しないで位置決めされるという利点を持つ。注入時に物質に作用する圧力はマーキングボリュームの充填状態に関係する。このようにして、充填状態は注入過程と相関するので、ここでも充填状態を検出することが注入と放射線検査装置による測定の開始との時間的協調の改善を可能にする。
【００１４】
有利な別の実施態様では、充填状態検出手段が、注入すべき物質を充填したマーキングボリュームを含みこのマーキングボリュームが圧力に反応する膜によりガスリザーバから分離されているマーカを有する。この場合、ガスリザーバは第１にマーキングボリュームにおける充填状態の変更を可能にする補償ボリュームとして役立ち、第２に像形成において物質と気体との間のコントラストを増強することにより充填状態の評価を明瞭化する。
【００１５】
別の実施態様ではマーカが、放射線検査装置（特にＣＴ装置もしくはＭＲ装置）の撮像領域内に、注入すべき物質を充填したマーキングボリュームの充填状態の変更が放射線検査装置により検出可能であるように配置されている。撮像領域を可変に設定できる場合、一方では複数のマーカを用いて可能性のある各撮像領域を利用できると有利であり、他方では変化する撮像領域と一緒にマーカを移動させるとより有利である。
【００１６】
有利な別の実施態様では、充填状態検出手段が複数の種々の充填状態を検出するために形成され、注入の時間的経過、特に注入の開始および／または終了を検出することができる。時間的経過からは例えば注入過程の持続時間を推測できる。
【００１７】
有利な別の実施態様では、容器が注入器のリザーバである。これは、充填状態検出手段を注入器と一体のユニットとして構成できるという利点を持つ。
【００１８】
別の実施態様では、注入器がピストンポンプとして形成されている。ピストンポンプの例としては例えば注射器がある。
【００１９】
有利な別の実施態様では、充填状態検出手段が、初期充填状態からの出発もしくは終期充填状態への到達を検知するスイッチを含む。
【００２０】
別の実施態様では、このスイッチが特に注入の開始時ないしは終了時にピストンによりとられる、ピストンポンプのピストンの初期位置もしくは終期位置を検出する。
【００２１】
特別な実施態様では、充填状態検出手段が、注入の時間的経過を評価するための、特に注入の開始から終了までの時間を測定するための時限要素を含む。これは、注入の時間的経過の評価を完全に可能にし、かつ、注入過程の種々の時点および時間間隔、例えば注入の開始から終了までの時間間隔を電子情報として入手できるという利点を持つ。
【００２２】
有利な実施態様では、充填状態検出手段が光ファイバー式スイッチ、磁気スイッチ、空気圧スイッチ、空気圧動的（ｐｎｅｕｍａｔｉｃ−ｄｙｎａｍｉｃ）スイッチの少なくとも１つを含む。この種のスイッチは頑丈かつ容易に殺菌可能もしくは廃棄可能であるように簡単に製造可能であるので、注入装置を日常的臨床用に適するように作成することができる。さらに、この種のスイッチは放射線検査の場合に例えば像品質における妨害を生じるような電気ケーブルもしくは強磁性構造部品を必要としない。例外は磁気スイッチであるが、この磁気スイッチは磁気共鳴装置では使用されないかもしくは妨害領域の外でしか使用されない。また、撮像領域への局部的なエネルギー供給なしに済ますことのできるスイッチもしくはセンサを使用することも有利である。これは、空気圧もしくは液圧原理に基づくスイッチの場合である。
【００２３】
有利な実施態様では、充填状態検出手段が、特に放射線検査装置を制御するための制御データ用信号出力手段を含む。信号出力手段から出力される信号には例えば、放射線検査装置へ直接的に伝送できる、注入過程に関する情報（開始時点、終了時点、持続時間）がある。
【００２４】
その他の実施態様では、充填状態検出手段が注入物質の投与に関する情報を制御ユニットへ伝送する手段を含む。これは、例えば注入の時間経過が標準的経過からずれた場合に警報信号を発することを可能にする。
【００２５】
この注入装置の別の適用例は、効き目の改善を達成可能な例えば同一のもしくは異なった薬剤を複数回注入する場合に関する。この場合、制御ユニットを用いた注入と特別な時限要素との時間的協調が行われる。
【００２６】
特に有利な実施態様では、この注入装置が放射線検査装置、特に磁気共鳴トモグラフィ装置と一緒に用いられる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下において本発明の３つの実施例について図１〜８に基づいて説明する。
【００２８】
図１には、物質（特に放射線検査用の造影剤）９を制御しながら注入する注入装置１が示されている。この注入装置１は手動操作式注入器３および制御ユニット４を含む。注入器３は注射器の形でピストン５およびシリンダ７から構成されている。
【００２９】
注入すべき物質９は、注入器３のピストンおよびシリンダから形成されている容器（リザーバ）内に存在する。物質はピストン５をシリンダ７内へ挿入することにより管１０を通じて患者１１の静脈内へ注入される。従って、ピストン５の位置は容器の充填状態を決定する。注入器３にはピストン５が通過するシリンダ７の２つの通過点に各１個のスイッチ１２が固定されており、これらはいずれも制御ユニット４に接続され、ピストン５が通過点の１つに到達したことおよびリザーバが相応に充填されていることを制御ユニット４へ伝送する。スイッチ１２は例えばピストンにおける金属リングにより作動される磁気スイッチであってもよい。
【００３０】
制御ユニット４は２つの通過点を通過する間の時間間隔を測定する時限要素１４を含み、この時間間隔が許容限界内にあるか否かを評価する。許容限界内にある場合、制御ユニット４の信号出力手段１５に注入の開始時点を含む信号が与えられ、この信号が画像検査装置１７へ伝送される。
【００３１】
図２には注入器３Ａおよび特に磁気共鳴装置と一緒に用いることのできる光ファイバー式スイッチを備えた注入装置１Ａが示されている。光ファイバー式スイッチは光導体２１、光源２３および光センサ２５から成る。制御ユニット４Ａにおいて光源２３の光は光導体２１に入射する。そこから光導体２１は注入器３Ａの出口側へ到達する。そこで光は、注入すべき物質を有するシリンダ７Ａを横断する結果既知の消失が生じ、続いて光導体２１の第２の部分から、やはり制御ユニット４Ａ内に存在する光センサ２５へ伝搬される。ピストン５Ａがシリンダ７Ａの終端部に到達したら直ちにピストン５Ａは光センサ２５への光の伝送を遮断する。これは制御ユニット４Ａにおいて、ピストン５Ａが注入器３Ａの容器を完全に充填したという情報を有する電子信号を発生させる。従って、物質はもはや貯蔵されておらず、注入は終了している。別の光ファイバー式スイッチをピストン５Ａの別の通過点を検査するために注入器３Ａに取り付けることも可能であるので、ここでも時間に依存した充填状態が再び検出され、それによって注入経過も検出される。
【００３２】
図３〜５には空気圧スイッチと空気圧動的スイッチとを併用した注入器３Ｂの変形が示されている。このスイッチはそれぞれガスを充填され注入過程中の圧力変化に曝されているリザーバ２９，３０から成る。圧力変化はガスを充填した管を通じて静的（空気圧スイッチ）又は動的（空気圧動的スイッチ）に測定される。圧力に感応するこれら２つのスイッチリザーバ２９，３０への管ならびに制御ユニット内のセンサは見やすくするために図には記入されていない。
【００３３】
図３は注入開始時点におけるリザーバの充填状態を示している。２つのリザーバは初期状態の圧力下にあり、従って待機状態にある。空気圧動的スイッチのリザーバ２９はピストン５Ｂで例えば親指によりシリンダ７Ｂ内へピストン５Ｂを挿入するためにピストン５Ｂに圧力が作用する場合に、この圧力がリザーバ２９にも作用するように配置されている。このため、空気圧動的スイッチはピストン５Ｂが挿入された、すなわちシリンダ７Ｂの充填状態が変化したという徴候を検出する。
【００３４】
図４は注入開始直後の時点における状態を示している。この場合、空気圧動的スイッチのリザーバ２９の充填ボリュームはピストン５Ｂの挿入時の親指の圧力により減少させられている。空気圧動的スイッチは予め待機状態にあったので、制御ユニットへ伝送されそこで記録される圧力変化は、初期充填ボリュームがもはや存在しないこと、従って注入が開始されたことを意味する。
【００３５】
図５には注入の終了時における状態が示されている。ピストン５Ｂがリザーバ３０に当接することによって、空気圧スイッチのトーラス状リザーバ３０内の圧力が上昇し、この圧力は圧力センサにより電気的信号に変換される。この信号はピストン５Ｂが空気圧スイッチのリザーバ３０に当接している、すなわち注入すべき物質がもはや容器内に存在せず、従って注入が終了しているという情報を含む。
【００３６】
やや変更された装置では、空気圧作用に基づくスイッチの代わりに液圧スイッチを使用できる。
【００３７】
図６〜８には他の実施例としてマーカ３１を有する注入装置１Ｃが示されている。この場合、マーカ３１は医用画像検査装置１７Ｃ、例えば磁気共鳴トモグラフィ装置の撮像領域内に配置されている。マーカ３１は例えば医用検査装置１７Ｃの患者寝台板に固定されており、従ってマーカ３１は例えば種々の磁気共鳴トモグラフィ撮像において常に同一の既知の位置に存在することになる。
【００３８】
マーカ３１は、管１０Ｃと結合し注入すべき物質９Ｃを充填しているマーキングボリューム３１Ｃを備えた容器を含む。マーキングボリューム３１Ｃの大きさは、注入過程中に管１０Ｃ内に存在する圧力に依存する。
【００３９】
マーカ３１はそのほかに、圧力に反応する膜３３により、注入すべき物質９Ｄから分離されているガスリザーバ３５を含む。このガスリザーバ３５は例えば磁気共鳴撮像の場合にマーキングボリューム３１Ａの周囲に良好なコントラストを作り出し、それによって充填状態の評価を容易にする。また、ガスリザーバ３５のボリュームの大きさからマーカ３１の充填状態も間接的に推測できる。
【００４０】
図６には注入の開始前のマーカ３１内のマーキングボリューム３１Ｃの充填状態が示されている。ガスリザーバ３５はマーキングボリューム３１Ｃの大部分を占めている。物質９Ｃに圧力が作用しないので、膜３３は弛緩した状態にある。
【００４１】
図７には注入過程の瞬間撮像が示されている。液体物質９Ｃはピストン５Ｃへの圧力により注入される。この圧力は液体物質９Ｃに伝達され、その結果管１０Ｃ内の圧力も上昇する。膜３３は、圧縮されたガスリザーバ３５内の圧力に基づく力と、物質９Ｃに作用する圧力の力による膜３３の拡張に基づく張力とが平衡を保つまでたわむ。
【００４２】
図８には注入後のマーカ内のマーキングボリュームの充填状態が示されている。管１０Ｃ内には血管内の圧力に基づいて僅かに過圧が存在し、この過圧はマーカ３１内の反作用力により再び相応に補償される。管内に残存する物質９Ｃを有するマーカ３１の充填状態は注入前の充填状態よりやや大きい。
【００４３】
大きさ、従って充填状態は、医用検査装置１７Ｃの撮像において記録することができ、注入と撮像との間の時間的関係の事後評価を可能にする。
【００４４】
さらに、例えば医用検査装置１７Ｃによりマーカ３１が存在する撮像領域を選択的に読み出すこともできる。従って、マーキングボリューム３１Ｃの大きさ、従ってマーカ３１の充填状態に関する情報は画像処理により、注入と同時に自動的に追跡でき、医用検査装置１７Ｃの制御のために利用することができる。
【００４５】
従って、注入装置１Ｃは注入過程を検出するための多面的な変形となる。というのは，注入すべき物質９Ｃを充填した容器の空間的寸法および変化を検出し記録するために、すなわち例えば検査装置の撮像を相応にマーキングするために検査装置１７Ｃを利用できるからである。
【００４６】
マーカ３１内の充填状態の変化は代替的に、例えばピストンの位置変化の代わりに膜の位置変化を検出することによって、上述のスイッチを用いても測定できる。
【００４７】
図１〜８には注入すべき物質９，９Ｂ，９Ｃを充填した容器３１の充填状態を検出する例が示されている。この場合、第１にマーカ３１において占められる、物質９Ｃのボリュームが直接的に測定されている。第２に充填状態は注入装置１，１Ａ，１Ｂの構成部分５，５Ａ，５Ｂの、占められているボリュームと相関する位置を測定することにより間接的に決定される。
【図面の簡単な説明】
【図１】注入過程の検出手段を２つのスイッチの形で含む手動操作式注入器を備えた放射線検査用の注入装置の概略図。
【図２】注入の終了を検出するための光ファイバー式スイッチを備えた注入器の概略図。
【図３】空気圧スイッチと空気圧動的スイッチとを併用した別の注入器の概略図。
【図４】空気圧スイッチと空気圧動的スイッチとを併用した別の注入器の概略図。
【図５】空気圧スイッチと空気圧動的スイッチとを併用した別の注入器の概略図。
【図６】放射線検査装置の撮像領域内に存在するマーカを備えた注入装置の他の実施例の概略図。
【図７】放射線検査装置の撮像領域内に存在するマーカを備えた注入装置の他の実施例の概略図。
【図８】放射線検査装置の撮像領域内に存在するマーカを備えた注入装置の他の実施例の概略図。
【符号の説明】
１　　注入装置
３　　注入器
４　　制御ユニット
５　　ピストン
７　　シリンダ
９　　注入すべき物質
１０　管
１１　患者
１２　スイッチ
１４　時限要素
１５　信号出力手段
１７　磁気共鳴トモグラフィ装置
２１　光導体
２３　光源
２５　光センサ
２９　空気圧動的スイッチのリザーバ
３０　空気圧スイッチのリザーバ
３１　マーカ
３３　膜
３５　ガスリザーバ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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