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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich allgemein auf die Steuerung von kontrastverstärkten Bildverarbeitungen
und insbesondere auf Geräte,
Systeme und Verfahren zum Steuern einer Bildprozedur, bei der Kontrastmittel
einem Patienten verabreicht werden.
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Ultraschallabbildung erzeugt Bilder
des Inneren des menschlichen Körpers
durch Senden von Ultraschallenergie in den Körper und Analysieren der reflektierten
Ultraschallenergie. Unterschiede in reflektierter Energie können sichtbar
gemacht werden als Differenzen in Grauskala oder Farbe auf den ausgegebenen
Bildern. Wie bei anderen medizinischen Bildverarbeitungen können Kontrastverstärkende Fluide
(oft als Kontrastmedia bezeichnet) in den Körper zum Verstärken der
Differenz in der reflektierten Energie injiziert werden, und dadurch
wird der Kontrast vergrößert, der
in dem Bild angezeigt wird (das heißt der Bildkontrast), das von
dem Bediener betrachtet wird.
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Für
Ultraschallabbildung enthalten die meisten Kontrastmedia viele kleine
Bläschen
(manchmal als Mikrobläschen
bezeichnet), die darin suspendiert sind. Die Differenz in der Dichte
der Bläschen
im Vergleich zu Wasser und somit ihre Differenz in der Schalldurchlässigkeit
macht kleine Gasbläschen
zu einem hervorragenden Mittel zum Streuen von Ultraschallenergie.
Kleine feste Partikel können
ebenfalls zum Streuen von Ultraschallenergie dienen. Solche Partikel
sind typischerweise in der Größenordnung von
1 bis 10 μm
(das heißt
10–6 bis
10–5 m)
im Durchmesser. Diese kleinen Partikel können sicher durch das Gefäßbett gehen
und durchqueren in manchen Fällen
die Lungenzirkulation.
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Kontrastmittel werden auch für Nichtgefäßanwendungen
wie Beurteilung der Tubenöffnung
in gynäkologischen
Anwendungen benutzt.
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Kontrastmedia, die zur Benutzung
im Ultraschall geeignet sind, werden in einer Zahl von Formen geliefert.
Einige dieser Kontrastmedia sind Pulver, zu denen Flüssigkeit
gerade vor der Benutzung hinzugefügt wird. Die Pulverpartikel
verursachen, dass Gasbläschen
darum koagulieren. Das Pulver muss mit einer Flüssigkeit gemischt werden, und
die Mischung muss mit gerade dem richtigen Betrag der Heftigkeit
zum Erzielen der optimalen Erzeugung von Bläschen gerührt werden. Eine andere Art
von Kontrastmedium wird in flüssiger
Form geliefert, die hypo-barische Aktivierung oder Druckaktivierung
verlangt. Eine dritte Art von Kontrastmedium ist eine Flüssigkeit,
die heftig gerührt
wird. Es gibt keine festen Partikel, die als Nuklei wirken, aber
die Flüssigkeit
ist eine Mischung von mehreren Flüssigkomponenten, die relativ
stabile kleine Bläschen
bilden. Eine vierte Art von Kontrastmedium benutzt "harte" Kugeln, die mit
Gas gefüllt
sind. Diese Kontrastmedia werden typischerweise als Pulver geliefert,
das mit einer Flüssigkeit
gemischt ist. Das Ziel ist es, die Kugeln in der Flüssigkeit
zu suspendieren, ohne sie zu zerstören. Obwohl solche Kugeln eine
Hülle haben, die
hart im Vergleich mit einer Flüssigkeit
ist, sind sie sehr klein und relativ zerbrechlich. Es ist ebenfalls möglich für die festen
Partikel selbst, zum Streuen von Ultraschallenergie zu wirken, aber
die akustischen Eigenschaften der festen Kugeln unterscheiden sich
nicht sehr von Wasser wie von jenen von Gas. Die festen Partikel
haben jedoch den Vorteil, dass sie sehr viel robuster und länger anhaltend
sind.
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Suspendierte oder dispergierte Einheiten
wie Mikrobläschen
(Flüssigkeit
oder Gas), Mikrokugeln und feste Partikel, die zum Verstärken von
Ultraschallbildkontrast geeignet sind, werden hierin im Folgenden
als kontrastverstärkende
Stoffe/Partikel bezeichnet. Mit diesen Stoffen gibt es mehrere Probleme
einschließlich:
(1) Variationen bei dem Darstellungsprozess (Mischen, Rühren, Druckaktivierung) können zu
Variationen in der Mikrokugel- oder Partikelkonzentration führen, die
die resultierende Bildverarbeitung beeinflusst; (2) einige Stoffe
verschlechtern sich mit der Zeit nach der Darstellung, was bewirkt,
dass die Konzentration der Mikrobläschen oder Partikel abnimmt;
und (3) Mikrobläschenstoffe
können
auch negativ durch Druck vor oder während der Gabe beeinträchtigt werden,
was Mikrobläschenzerstörung durch
Zunahme von Gasdiffusionsraten oder Beschädigung der Einkapselhülle aus
Liefer- oder Druckeffekten verursacht. Dieses kann auch die Mikrobläschenkonzentration
beeinflussen.
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Kontrastverstärkungsstoffe verstärken auch andere
Moden der Ultraschallbildgebung. Wenn zum Beispiel die Mikrobläschen, Mikrokugeln
oder Partikel entlang des Blutstromes getragen werden, wird die
reflektierte Energie dopplerverschoben. Diese Dopplerverschiebung
ermöglicht
eine Schätzung
der Geschwindigkeit des Blutflusses. Bläschen können auch erregt werden, so
dass sie Ultraschallenergie bei einer harmonischen der einfallenden
Ultraschallenergie strahlen. Diese harmonische Abbildung unter der
Benutzung von Kontrastmedium kann zum Vergrößern der Wirksamkeit des Kontraststoffes
benutzt werden.
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Nach der Mischung/Darstellung, wie
oben beschrieben wurde, wird das Kontrastmedium in eine Spritze
oder einen anderen Behälter
zum Injizieren in den Patienten aufgezogen. Typischerweise wird
das Fluid in die Vene in dem Arm des Patienten injiziert. Das Blut
verdünnt
und trägt
das Kontrastmedium durch den Körper
einschließlich
des Gebietes des Körpers,
das abzubilden ist (das heißt,
das Gebiet von Interesses oder ROI). Wie oben erwähnt wurde, kann
das Kontrastmedium auch in andere Körperhol räume oder Gewebe injiziert werden,
wie es für
diagnostische oder therapeutische Tätigkeiten notwendig ist.
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Es wird für einen Mikroprozessor gesteuerten
Leistungsinjektor üblicher,
zum Injizieren des Kontrastmediums benutzt zu werden. Die Benutzung solch
eines Leistungsinjektors hat den Vorteil des Aufrechterhaltens eines
konsistenten Flusses während
einer langen Zeit, wodurch ein konsistenter Betrag von Kontrastmedium
in den Blutstrom vorgesehen wird. Wenn es zu wenig Kontrastverstärkungspartikel
pro Einheitsvolumen in dem Fluss gibt, gibt es eine unzureichende
Bildverstärkung,
und die Diagnose kann nicht gemacht werden. Wenn es zu viele kontrastverstärkende Partikel
gibt, wird zuviel Energie reflektiert, was in Überstrahlung oder Sättigung des
Ultraschallempfängers
resultiert.
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Somit muss es, obwohl ein Leistungsinjektor Kontrastmedium
mit einer konstanten Flussrate injizieren kann, allgemein eine konstante
Zahl von Kontrastverstärkungsstoffen
pro Flüssigkeitsvolumen
geben, das zum Vorsehen eines konstanten Bildkontraste injiziert
wird. Da ein Gas deutlich weniger dicht als Wasser und andere Flüssigkeiten
ist, steigen jedoch die Gasbläschen
in einer Flüssigkeit.
Die Rate des Anstieges bezieht sich auf den Durchmesser des Gasbläschens.
Diese Dichtedifferenz sieht ein nützliches Werkzeug zum schnellen
Trennen großer
Bläschen
vor, die während
des anfänglichen
Mischens erzeugt werden. Kleine Bläschen, die für Bildverstärkung gewünscht werden,
steigen jedoch auch langsam. Feste Partikel auf der anderen Seite
neigen dazu, sich abzusetzen oder zu sinken, da die meisten Festkörper dichter
als Wasser sind. Viele Minuten können
zwischen dem anfänglichen
Mischen des Kontrastmediums und der Injektion in den Patienten ablaufen,
oder die Injektion selbst kann mehrere Minuten in der Dauer sein.
Wenn die Konzentration der Partikel sich ändert, wird der Bildkontrast
verschlechtert, wie oben erwähnt
wurde.
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Es gibt auch viele andere Gründe, warum
die Zahl der Kontrastverstärkungsstoffe
pro Volumen eines bestimmten Kontrastmediums (und dadurch der Bildkontrast)
während
eines Injektionsvorganges variieren kann. Zum Beispiel braucht die
anfängliche Mischung
nicht in einer homogenen Dispersion oder Suspension resultiert zu
haben. Entsprechen können Bläschen oder
Mikrokugeln von gewissen Kontrastmedia unter Bedingungen zerstört werden,
die beim Mischen/Darstellen, Lagern oder Liefern der Kontrastmedia
erlitten werden.
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Aus dem US-Patent 5 840 026 kann
ein Gerät
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruches 1 entnommen werden. Das Medium wird zu dem Rührmechanismus
durch Messpumpen geliefert, die durch die Verarbeitungseinheit gesteuert
werden. Der Rührmechanismus
liefert das Medium durch ein Rückschlagventil
und einen Fluidsicherstellungssensor zu einer Druckpumpe für Injektion.
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Es ist daher die Aufgabe der Erfindung,
die Konzentration von kontrastverstärkenden Stoffen zu steuern,
die einem Patienten bei einer Ultraschallbildprozedur geliefert
werden.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch
ein Gerät nach
Anspruch 1.
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Die vorliegende Erfindung sieht Geräte zum Liefern
eines Mediums mit zum Beispiel ultraschallkontrastverstärkenden
Stoffen darin für
einen Patienten vor. Die vorliegende Erfindung enthält eine
Druckeinheit wie eine Pumpe zum Unterdrucksetzen des Mediums, einen
Fluidpfad, der die Pumpe mit dem Patienten verbindet, und einen
Sensor in Kommunikation mit dem Fluidpfad.
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Bei einer Ausführungsform enthält die vorliegende
Erfindung ein Gerät
zum Liefern eines Mediums mit kontrastverstärkenden Stoffen darin in einen Patienten.
Das Gerät
enthält
einen Behälter zum
Halten des Mediums, eine Druckvorrichtung zum Unterdrucksetzen des
Mediums in dem Container, einen Fluidpfad, der die Druckvorrichtung
mit dem Patienten verbindet, und einen Sensor in Kommunikation mit
mindestens einem von dem Behälter,
der Druckvorrichtung oder dem Fluidpfad. Der Sensor ist zum Messen
einer Eigenschaft der kontrastverstärkenden Mittel betreibbar.
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Die Eigenschaften, die durch den
Sensor gemessen werden können,
enthalten, sind aber nicht darauf begrenzt, Konzentration und Größenverteilung.
Weiter kann zum Beispiel die Konzentration der kontrastverstärkenden
Mittel durch den Sensor vor oder während der Injektion des Mediums
in den Patienten gemessen werden.
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Der Sensor misst die Eigenschaften
der kontrastverstärkenden
Stoffe zum Steuern der Darstellung des Mediums, des Lieferns des
Mediums und/oder einer Bildprozedur, die in Zusammenhang mit der
Lieferung des Mediums ausgeführt
wird.
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Das Kontrastmedium enthält kontrastverstärkende Stoffe,
die mit der Energie wechselwirken, die in dem Körper zum Erzeugen des Bildes
gestrahlt wird. Die Energie kann Ultraschall oder Elektromagnetismus
sein. Allgemeine elektromagnetische Energien enthalten Röntgenstrahlen
und Licht. Die kontrastverstärkenden
Stoffe enthalten, sind aber hier nicht darauf begrenzt, Mikrobläschen – mit oder
ohne festem Kern oder Nukleus, Mikrokugeln mit relativ starren Hüllen, die
mit Gas oder Flüssigkeit
gefüllt sind,
Liposome mit relativ flexiblen Hüllen,
die mit Gas oder Flüssigkeit
gefüllt
sind, feste Mikropartikel oder Mikrokugeln einer Flüssigkeit,
die nicht mit der Flüssigkeit
in dem Kontrastmedia mischbar sind. Jedes Kontrastmedium, das zwei
nicht mischbare Materialien beinhalten, kann von dieser Erfindung
profitieren. Kontrastmedia, bei denen die Moleküle des kontrastverstärkenden
Materiales in der Flüssigkeit der
Kon trastmedia gelöst
sind, können
von dieser Erfindung zu dem Ausmaß profitieren, dass sie aus zwei
verschiedenen Phasen gemischt sind, oder zu dem Ausmaß, dass
sie sich während
des Lagerns oder der Benutzung trennen können.
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Die vorliegende Erfindung enthält weiter
bevorzugt eine Kommunikationseinheit zum Übertragen von Daten entsprechend
der gemessenen Konzentration oder anderer Eigenschaften der kontrastverstärkenden
Stoffe. Eine Benutzerschnittstelle (zum Beispiel eine Anzeigeeinheit
enthaltend) in kommunikativer Verbindung mit der Kommunikationseinheit kann
zum Vorsehen der Konzentration oder anderer Daten für einen
Bediener benutzt werden. Die Benutzerschnittstelle kann auch zum
Eingeben von Daten durch den Bediener ausgelegt sein.
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Die vorliegende Erfindung enthält auch
eine Verarbeitungseinheit in kommunikativer Verbindung mit der Kommunikationseinheit.
Diese Verarbeitungseinheit enthält
bevorzugt eine Steuereinheit, die zum Übertragen eines Steuersignales
auf der Grundlage von mindestens im Teil über die Konzentration oder
anderer Daten, die von der Kommunikationseinheit empfangen sind,
ausgelegt ist.
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Die vorliegende Erfindung kann eine
Pumpensteuerung zum Steuern des Unterdrucksetzens des Injektionsmediums
enthalten. Die Pumpensteuerung ist bevorzugt in kommunikativer Verbindung
mit der Verarbeitungseinheit, so dass der Betrieb der Pumpensteuerung
auf das Steuersignal von der Verarbeitungseinheit reagiert (das
heißt
dadurch gesteuert ist).
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Die vorliegende Erfindung enthält weiter
bevorzugt eine Bildeinheit wie eine Ultraschallabtasteinheit zum
Erzeugen eines kontrastverstärkten Bildes
des Patienten. Die Bildeinheit ist bevorzugt in kommunikativer Verbindung
mit der Verarbei tungseinheit, so dass der Betrieb der Bildeinheit
von dem Steuersignal von der Verarbeitungseinheit abhängt oder
dadurch gesteuert wird. Die Bildeinheit kann auch zum Übertragen
eines Signales entsprechend den Eigenschaften des Bildes zu der
Verarbeitungseinheit so angepasst sein, dass andere Liefertätigkeiten
auf der Grundlage des Signales von der Bildeinheit gesteuert werden
können.
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Die vorliegende Erfindung enthält weiter
einen Rührmechanismus
zum Rühren
des Mediums vor oder während
der Injektion des Mediums. Der Rührmechanismus
ist in kommunikativer Verbindung mit der Verarbeitungseinheit, so
dass der Betrieb des Rührmechanismus
auf das Steuersignal reagiert oder dadurch gesteuert wird, dass
von der Verarbeitungseinheit empfangen wird.
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In dem Fall zum Beispiel, dass die
kontrastverstärkenden
Stoffe Mikrobläschen
oder Mikrokugeln aufweisen, die in dem Medium suspendiert sind, kann
die vorliegende Erfindung weiter einen Konzentrationsregulator des
kontrastverstärkenden
Stoffes enthalten, der zum Verdünnen,
Beschädigen
oder Zerstören
eines gesteuerten Abschnittes von Mikrobläschen oder Mikrokugeln zum
Steuern der Konzentration davon betreibbar ist. Der Bläschenkonzentrationsregulator
ist bevorzugt in kommunikativer Verbindung mit der Verarbeitungseinheit,
so dass der Betrieb des Bläschenkonzentrationsregulators
von dem Steuersignal von der Verarbeitungseinheit abhängt oder
dadurch gesteuert wird.
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Bekannte und wiederholbare Konzentration von
kontrastverstärkenden
Stoffen wie Mikrobläschenstoffen
ist wichtig von Darstellung zu Darstellung von Kontrastmedia zum
Erzielen konsistenter Bildresultate. Die vorliegende Erfindung kann
in Zusammenhang mit einem Injektionssystem (automatisch oder manuell)
zum Messen der Konzentrations- und/oder Größenverteilung solcher kontrastverstärkenden
Stoffe vor oder während
der Injekti on betrieben werden. Die resultierende Information/das
Signal über
Stoffkonzentration und/oder Größenverteilung kann
zum Beispiel zum Korrigieren von Bildern zu Diagnostikzwecken benutzt
werden oder in Echtzeit mit einem automatisierten Injektionssystem
zum dynamischen Steuern von Flussrate und genauerem Steuern von
Stofflieferung und der Gefäßkonzentration des
Stoffes benutzt werden. Konzentrations- und/oder Größenverteilungsinformation
kann auch zum Steuern der Mikrobläschenkonzentration und/oder
Größe in dem
Lieferpfad benutzt werden entweder durch Mischen oder gesteuerte
Bläschenregulierung/Zerstörung, bevor
der Stoff in den Patienten injiziert wird. Durch Liefern bekannter
Konzentrations- und Größenverteilungen
der Stoffe kann der Zeitablauf der Verstärkung beobachtet werden, was den
Weg zum Messen der Dosisreaktion und zum Anzeigen von Verdünnungen
von Anwendungen von Ultraschallkontrast öffnet. Zuletzt können die
Messungen benutzt werden zum Anzeigen, ob ein Verstärkungsstoff
beschädigt
worden ist oder unwirksam sein kann, wodurch eine nutzlose oder
unteroptimale Bildprozedur vermieden wird.
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Die vorliegende Erfindung und ihre
zugehörigen
Vorteile werden weiter unter Bezugnahme auf die folgende detaillierte
Beschreibung und die begleitenden Zeichnungen verstanden.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 stellt
eine Ausführungsform
eines Konzentrationsmesssystemes eines Kontrastverstärkungsstoffes
dar, die nicht die Erfindung darstellt aber notwendig für ihr Verständnis ist.
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2 stellt
eine Ausführungsform
eines Liefersystemes der vorliegenden Erfindung dar.
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3 stellt
eine Ausführungsform
eines Fluidpfadelementes dar, das zum optimalen Übertragen von Energie zu dem
Fluid zum Messen der Mikropartikelkonzentration angepasst ist.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Viele Verstärkungsstoffe enthalten typischerweise
eine Mikrobläschenkonzentration
in der Größenordnung
von ungefähr
1×108 bis 1×109 Partikel/ml. Die mittlere Bläschengröße für gegenwärtig verfügbare transpulmonare
Stoffe reichen typischerweise von ungefähr 2 bis 10 μm. Mikrobläschenkonzentration
und Größenverteilung
beeinflussen die erzielte Bildverstärkung. Die gegenwärtigen Erfinder haben
entdeckt, dass gewisse Techniken wie optische und Ultraschalltechniken
zum Messen von Kontrastverstärkungsstoffkonzentration
und/oder Größenverteilung
zum besseren Steuern verschiedener Aspekte der Tätigkeit des Kontrastliefersystemes
benutzt werden können.
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1 stellt
ein System 10 mit einer Spritze 20 und einer Verbindungsröhre 30 als
Teil des Fluidpfades dar. Wie es für den Fachmann klar ist, ist
es jedoch möglich,
die Systeme und Verfahren der vorliegenden Erfindung auf jede Art
von Fluidliefersystemen (zum Beispiel peristaltische Pumpe, Tropfbeutel,
Zahnradpumpe usw.) anzuwenden, ob sie automatisch oder manuell betätigt sind.
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In 1 enthält die Spritze 20 das
Kontrastmedium/die Verstärkungsstoffe
einschließlich
Bläschen 40 und
enthält
einen bewegbaren Kolben 50 zum Unterdrucksetzen des Kontrastmediums.
Die Verbindungsröhre 30 liefert
das Fluid von der Spritze 70 zu der Injektionsstelle an
dem Patienten, typischerweise durch einen intravenösen Katheter.
Die Verbindungsröhre 30 kann
an der Spritze 20 mit einer Verbindungsvorrichtung wie
eine Luer-Verbindung (nicht
gezeigt) angebracht sein. Die Spritze 20 und die Verbindungsröhre 30 sind
bevorzugt steril zum Verhindern von Biokontamination oder Infektion
des verbundenen Patienten.
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Ein Sensor zum Beispiel einschließlich eines Ultraschallemitters 60 ist
bevorzugt an der Wand der Verbindungsröhre 30 zum Beschallen der Inhalte
der Verbindungsröhre 30 mit
Ultraschallenergie angebracht. Da es bevorzugt ist, einen zuverlässigen Kontakt
mit der Wand der Verbindungsröhre 30 zu
bilden zum Übertragen
der Ultraschallenergie, wird ein angefertigter gegossener Abschnitt
des Fluidpfades benutzt, wie im einzelnen unter Beziehung auf 3 erörtert wird. Es ist auch möglich für Elemente
des Sensors, dass sie mit der Verbindungsröhre integriert sind oder als
Teil eines Wegwerfelementes innerhalb des Fluidpfades.
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In dieser Ausführungsform enthält der Sensor
auch einen Ultraschallempfänger 70,
der auf der Seite der Verbindungsröhre 30 gegenüber dem
Emitter 60 positioniert ist, zum Empfangen der ausgestrahlten
Ultraschallenergie. Der Emitter 60 und der Empfänger 70 können auch
als eine einzelne Einheit kombiniert werden, die zum Beispiel auf
der Verbindungsröhre 30 angeklemmt
ist. Diese Anordnung wird zum Betrieb in einem Übertragungsmodus aufgebaut.
Die Funktionen des Emitters 60 und des Empfängers 70 können auch
durch eine einzelne Einheit durchgeführt werden, die in einem reflektierenden
Modus tätig
ist. Der reflektierende Modus ist grundsätzlich, wie Ultraschallbildeinheiten
tätig sind. Ein
zweiter Emitter 80 kann zum Beschallen des Fluidpfades
benutzt werden, um einen Vorteil aus Resonanzeffekten der Schwebungsfrequenz
von Mikrobläschen 40 (im
Einzelnen weiter unten beschrieben) zu ziehen. Oder das Element 80 könnte als
ein Empfänger
zum Empfangen einiger der gestreuten Energie tätig sein.
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Ein Signalprozessor 90 (zum
Beispiel mit einem Mikroprozessor) kann die übertragenen Ultraschallsignal(e)
erzeugen, das empfangene Signal verstärken, die Konzentration des
Stoffes 40 be stimmen, indem die Anordnung, die benutzt
wird, in Betracht gezogen wird, und ein Steuersignal zu zum Beispiel
einem angebrachten Leistungsinjektor 100 und/oder einer
Bedieneranzeige 110 vorzubringen. Das Steuersignal kann
auf verschiedene Weisen benutzt werden. Ein Weg ist es, die Flussrate
der Injektion ml/sec zu erhöhen,
wenn die Konzentration der Partikel in dem Medium abnimmt, so dass
eine konstante Zahl von Partikeln pro Sekunde geliefert wird.
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Mehrere verschiedene Arten oder Modi
von Sensoren oder Übertragungs-/Empfangskopplungen sind
möglich
zur Benutzung bei der gegenwärtigen Erfindung
in Abhängigkeit
von den Elementen, die in dem System enthalten sind. Mehrere Konfigurationen
oder Betriebsmodi werden unten zu darstellenden Zwecken beschrieben.
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Transmissionsbetrieb
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Transmissionsbetrieb ist geeignet
zur Benutzung mit kontrastverstärkenden
Stoffen, die feste Partikel enthalten oder Ultraschallabschwächung als Funktion
von Bläschenkonzentration
und/oder Größenverteilung
zeigen. Bei dieser Konfiguration wird die Ultraschallenergie von
einem Ultraschallemitter ausgestrahlt, und die ausgestrahlte Energie
wird direkt quer über
den Fluidpfad mit einem Ultraschallempfänger 70 empfangen.
Das Vorhandensein von Mikrobläschen 40 streut
einiges der ausgestrahlten Energie, so dass nur ein Teil der ausgestrahlten
Energie in Abhängig
von der Mikrobläschenkonzentration
empfangen wird. (In 3 werden
die Strahlen 119, 120 und 121 gestreut.
Der Strahl 122 wird durchgelassen.) Die Abnahme in der
Durchlässigkeit
wird auch als Strahlabschwächung
bezeichnet. Zum Verstärken
der Stoffe, die feste Partikel enthalten, absorbieren zusätzlich zu
der Streuenergie die Partikel auch Energie, was durch einen Mechanismus
auftritt, der als "Relativbewegung" bezeichnet wird.
(Dieses ist in 3, Strahl 123 ge zeigt.)
Die Änderung
der Abschwächung,
die durch Relativbewegung verursacht wird, nimmt linear mit der
Partikelkonzentration und dem Quadrat der Dichtedifferenz zwischen
dem Partikel und dem umgebenden Medium zu. Parker, K.J. u.a. "A Particulate Contrast
Agent with Potential for Ultrasound Imaging of Liver", Ultrasound in Medicine
and Biology, Bd. 13, Nr. 9, S. 555, 561 (1987).
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Die sendenden und empfangenden Elemente
können
physikalisch so aneinander so angebracht werden, dass das Röhren- oder
andere Fluidpfadelemente zwischen den zwei Elementen gesichert werden
kann. Alternativ könnten
die zwei Elemente auf einer Aufklemmanordnung platziert werden,
die auf der Röhre
aufgeklemmt wird.
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Die Ultraschallsignalintensität des Emitters 60 ist
ausreichend zum Messen von Änderungen
in der Durchlässigkeit
oder Reflektion/Antwort, aber nicht so groß, dass Mikrobläschen 40 durch übermäßige Energie
von dem Sender des Emitters 60 beschädigt werden. Andererseits kann
die Messung selbst die Mikrobläschenkonzentration
des Mediums beeinflussen. Wenn jedoch gewünscht wird, kann der Emitter 60 mit
ausreichender Leistung zum selektiven Zerstören von Mikrobläschen 40
zum Steuern der Konzentration davon betätigt werden.
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Reflektierende
Rückstreutätigkeit
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Bei dieser Technik wird die reflektierte
Rückstreuung
von der ausgestrahlten Ultraschallenergie zum Bestimmen der Mikrobläschenkonzentration
gemessen. Ultraschallenergie wird ausgestrahlt, und der Betrag der
Rückstreuung,
der empfangen wird, wird gemessen. In 3 wird
der Strahl 119 zurückgestreut.
Ultraschallenergie kann durch das gleiche Element gestrahlt und
empfangen werden, ein Ultraschallsender/Empfängerwandler. Die ser Modus ist ähnlich aber
viel einfacher als die durch Ultraschallscanner benutzte Konfiguration.
Nur ein einzelnes Sende/Empfangselement wird benötigt, und es gibt kein Scannen
des Elementes entweder durch die physikalische Bewegungs- oder Phasenarraytechnik. Der
Betrag der Rückstreuung,
die von der ausgestrahlten Energie empfangen wird, wird durch den
Signalprozessor 90 gemessen zum Bestimmen der Konzentration
der Mikrobläschen 40 in
dem Stoff. Wenn viele Bläschen 40 vorhanden
sind, ist das Niveau der Rückstreuenergie
hoch. Der Betrag der Rückstreuung,
der vorhanden ist, ist eine Funktion einer Zahl von Parametern einschließlich zum
Beispiel der Flüssigkeit
der Bläschengröße und der
Frequenz der Ultraschallenergie, die benutzt wird, zusätzlich zu der
Bläschenkonzentration.
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Die Fähigkeit einer Substanz, Rückstreuung von
Ultraschallenergie zu bewirken, hängt auch von einer Zahl von
anderen Eigenschaften der Substanz wie ihre Fähigkeit, komprimiert zu werden,
ab. Verschiedene Substanzen werden verglichen unter Benutzung eines
speziellen Maßes
der Fähigkeit
einer Substanz, Rückstreuung
zu verursachen, was als "Streuquerschnitt" bekannt ist. Der
Streuquerschnitt einer speziellen Substanz ist proportional zu dem
Radius des Streuers und hängt
auch von der Wellenlänge
(d.h. 1/Frequenz), der Ultraschallenergie und von anderen physikalischen
Eigenschaften der Substanz ab. Siehe US-Patent 5,611,344. Wenn viele Bläschen 40 vorhanden
sind, ist das Niveau der Rückstreuenergie
hoch.
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Der Betrieb in einem reflektierenden
Rückstreumodus
hat den zusätzlichen
Vorteil, dass die Dopplerverschiebung von den sich bewegenden Bläschen gemessen
werden kann, wenn der Vektor des Einfallens der Ultraschallenergie
eine ausreichend große
Komponente in der Richtung des Fluidflusses aufweist. Dieses sieht
dann eine Messung der Flussrate vor. Dieses Information kann nützlich für die Flussratensteuerung
in Pumpen, die nicht auf Spritzen basieren, und zum Erfassen von
Bedingungen wie eine Fluidblockade oder ein Flussstillstand sein.
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Reflektierender
harmonischer Betrieb
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Eine reflektierende harmonische Betriebskonfiguration
ist ähnlich
zu der Konfiguration, die für reflektierte
Rückstreutätigkeit
benutzt wird, nur werden die Media mit einer Frequenz beschallt,
und die Rückstreuung
wird bei einer Harmonischen oder einer Kombination von Harmonischen
der ausgestrahlten Frequenz empfangen. (Eine Harmonische einer Frequenz
f ist ein ganzzahliges Vielfach von f.) In Abhängigkeit von ihrer Größe sind
bei einigen Frequenzen die Mikrobläschen 40 in Resonanz
mit dem angelegten Ultraschallfeld. Die Bläschen 40 wachsen größer und/oder
werden kleiner beim Mitschwingen mit den Oszillationen des Druckes,
die durch den einfallenden Schall verursacht werden. Bei Energieniveaus
hoch genug enthält
die Resonanzoszillation in dem Ultraschallfeld nicht lineare Bewegung
der Bläschenwand.
Diese nichtlineare Bewegung erzeugt harmonische Klänge, die
durch einen Ultraschallwandler erfasst werden können.
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Harmonische Modenabbildung wird benutzt mit
einigen Verstärkungsstofufen,
die eine unterschiedene und relativ große Antwort an harmonischen
von einigen Erregungsfrequenzen zeigen. Mit dieser Konfiguration
weist das Übertragungselement bevorzugt
eine ausreichende Bandbreite zum Ausstrahlen und Empfangen von harmonischen
und ausreichende Empfindlichkeit zum Erfassen der harmonischen Antwort
auf. Es kann bevorzugt sein, ein getrenntes Aussende- und Empfangselement
bei dieser Ausführungsform
zu haben, die an die Aussende- bzw. Empfangsfrequenz angepasst sind.
Zusätzlich ist
es möglich,
Information über
Bläschenkonzentration
als eine Funktion der Bläschengröße in einer Flüssigkeit durch
Durchlaufen der Aussendefrequenz und Beobachten der harmonischen
Antwort über
einen Bereich von Frequenzen zu sammeln. Die Amplitude der harmonischen
Antwort bezieht sich auf die Konzentration der Bläschen einer
bestimmten Größe, da die
Resonanzfrequenz eines individuellen Bläschens eine Funktion seiner
Größe ist.
Dieses kann insbesondere nützlich
zur Benutzung mit harmonischen Abbildungen oder Medikamentlieferanwendungen
sein.
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Konfigurationen, die auf Rückstreu-
oder harmonische Messtechniken beruhen, können geeigneter für Stoffe
sein, die ein Mikropartikelsubstrat für die Mikrobläschen enthalten
(zum Beispiel LevovistTM, das von Schering
AG in Berlin, Deutschland erhältlich
ist). Da das Substrat noch vorhanden sein kann, nachdem die Bläschen zerstört sind,
können Rückstreutechniken,
die nach einer Antwort von den Bläschen schauen, eine bessere
Anzeige der Bläschenkonzentration
als Durchlassverfahren sein, die durch feste Partikel in dem Stoff
beeinflusst werden.
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Reflektierender
Schwebefrequenzbetrieb
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Reflektierender Schwebefrequenzbetrieb enthält das Erfassen
von nichtlinearen Summen und Differenzen von Schwebefrequenzen,
die durch Mikrokugeln erzeugt werden, wenn zwei auftreffende Signale
mit identischen Frequenzen durch Mischen kombiniert werden. Siehe
U5-Patent 5,601,086. Die Technik wird auf Mikrokugelkonzentration
in einem Körperfluid
oder in einem allgemeinen Fluid angewendet.
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Es wird Bezug genommen auf 3, die ausgestrahlte Energie
von dem Ultraschallemitter 60 wird durch die Verbinderröhre 30 zu
dem Fluid gerichtet. Ein zweiter Emitter 80 wird zum Ausstrahlen von
Energie an dem gleichen Bereich mit einer zweiten Frequenz benutzt,
die auch eine ungefähre
Resonanzfrequenz der Mikrokugeln ist. Die Mikrokugeln wechselwirken
miteinander und emittieren die Summe und die Differenz der zwei
Frequenzen. Der Empfänger 70 wird
benutzt zum Erfassen der Summe und der Differenzfrequenz, die eine
Funktion der Mikrobläschenkonzentration
ist.
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Optischer
Diffusionusansatz
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Ein anderer Betriebsansatz ist das
Erfassen von Änderungen
in der Mikrobläschenkonzentration durch
eine optische Diffusionsmessung. Bei dieser Anwendung kann elektromagnetische
Strahlung vieler Wellenlängen
(Frequenzen) selbst bis herab zu Gleichstrom benutzt werden. Wie
mit Ultraschall ist optische Streuung eine Funktion der Zahl von
Partikeln und ihrer effektiven Querschnittsstreufläche. 3 kann wieder für diese
Erörterung
benutzt werden. Ein kollimierter Lichtstrahl von einer optischen Quelle
oder Emitter 60 wie eine Laserdiode oder eine andere lichtemittierende
Einrichtung kann durch einen relativ durchsichten Adapter 35 an
eine Röhre oder
einen Behälter
(Segment des Fluidpfades) gekoppelt werden, die mit dem Verstärkungsstoff
gefüllt sind.
Die optische Diffusion oder Streuung kann mit einem optischen Sensor/Empfänger gemessen
werden, der zu dem Behälter
orientiert ist, wie ein Phototransistorelement 70 oder 80.
Der Phototransistor kann mit dem Eingang eines Verstärkers (nicht
gezeigt) verbunden sein zum Erzielen eines nutzbaren Ausgangssignals
hohen Pegels.
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Für
optische Streumessungen kann der optische Sensor 80 senkrecht
zu dem Strahl von der optischen Quelle 60 so orientiert
sein, dass die Energie von dem direkten Strahl nicht gemessen wird
und nur die gestreute Komponente gemessen wird. Die benutzte Kammer
ist bevorzugt so durchsichtig wie möglich, dass keine zusätzliche
Diffusion oder reflektierende Spiegeleffekte von ihrer inneren Oberfläche eingeführt werden.
Zum Ausschließen
von möglichen Rauscheffekten
von umgebenden Lichtquellen sind die optische Quelle und der Sensor
bevorzugt mit einem Einschluss zum Absorbieren von reflektiertem Licht
darin abgeschirmt. Alternativ kann die optische Quelle pulsiert
sein, und der Empfänger
kann ein Zerhackerverstärker
sein, der auch als ein synchronisierter Verstärker bekannt ist, zum Messen
kleiner Änderungen
in der Diffusion und zum Zurückweisen von
Messvariationen von Umgebungsquellen. Ebenfalls ist es unter Benutzung
beider Detektoren 70 und 80 möglich, das Verhältnis des
gestreuten zu dem durchgelassenen Lichtes aufzunehmen und unabhängig von
Variationen in der Intensität
der Lichtquelle zu bleiben. Dieses ist wichtig, da Lichtquellen
allgemein mit der Zeit nachlassen und mit Stromversorgungsvariationen
strukturieren.
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Mehrere andere Verfahren sind möglich zum Ausführen von
Konzentrationsmessungen oder Partikelgrößenmessungen für kleine
Stoffe in einer Suspension. Diese Verfahren enthalten Laserreflektions-,
Beugungs-, Trübheits-
und Photomigrationsansätze.
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Für
Partikelsubstratmikrobläschenstoffe
wie Levovist wird geglaubt, dass es einige Basiskomponenten der
Streuung, die aus dem Partikelsubstrat in der Mischung herrühren, und
einiges Zusätzliches Streuen,
das von den Mikrobläschen
herrührt,
die an dem Substrat anhaften, gibt, wenn die Bläschen in die umgebende Flüssigkeit
diffundieren oder zerstört werden,
können
sich die optischen Diffusionseigenschaften der Media ändern. Es
kann möglich
sein, eine geeignete Schätzung
der Mikrobläschenkonzentration
zu erhalten, indem nur die Konzentration der Substratpartikel durch
Streumessungen gemessen wird. Für
Stoffe, die relativ hoch in der Partikel- und Mikrobläschendichte
sind, kann es notwendig sein, einen durchsichtigen Behälter zu
benutzen, der relativ kleine Abmessungen aufweist, so dass das gestreute
Licht nicht durch das umgebende Volumen der Media wieder absorbiert
wird. Eine andere Lösung
ist das Verdünnen
der Media durch einen bekannten Betrag zum Verringern des Grades
der optischen Streuung, die auftritt, oder das Erhöhen der
Intensität
der optischen Quelle. Es kann auch möglich sein, Mikrobläschenkonzentrationsänderungen durch Änderungen
der Durchlässigkeit
oder der optischen Dichte der Media zu messen. Dieser Ansatz benötigt eine
optische Pfadlänge
durch die Media, der lang genug ist für Änderungen in der optischen Dichte,
so dass sie erfasst werden, aber kurz genug ist, so dass eine Signale
für die
Messung durchkommen.
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Fluoroszenz der Mikropartikel ist
ein anderer Mechanismus, der zum Messen der Konzentration der Mikropartikel
benutzt werden kann. Elektromagnetische Strahlung von einer Wellenlänge wird
in das Fluid ausgestrahlt, und Emissionen einer anderen Wellenlänge wird
durch die Mikropartikel emittiert.
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Die oben offenbarten Verfahren übertragen Energie
in das Fluid und messen die Durchlässigkeit und/oder Reflektion
von der Energie an einer Position. 3 stellt
diese Modi der Messung im Allgemeinen dar. In 3 ist das Element 60 die Quelle
der Energie (Ultraschall oder Elektromagnetische Energie). Die Energie
kann von Elementen 70 und/oder 80 und/oder 60 empfangen
werden. Das Element 35 koppelt die Energie auf wiederholbare
Weise in das Fluid. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das Element 35 spritzgegossen,
so dass es genaue und wiederholbare Abmessungen aufweist. Normalerweise
ist eine stranggepresste Röhre
nicht typischerweise wiederholbar genug, obwohl Präzisionsstrangpresstechniken
möglich
sind. Alternativ können
verschiedene Pfade (wie sowohl 60 bis 70 und 60 bis 80 benutzen)
zum Kompensieren von Strangpressvariabilität benutzt werden. Das Element 35 kann
zum Beispiel in den Hals einer Spritze gegossen werden oder kann
Teil des Verbinders an beiden Enden der Röhre sein, die zum Leiten des
Fluids zu dem Patienten benutzt wird. Es kann auch möglich sein,
einfach das Gus selement 35 um die Fluidpfadröhre 30 einzufügen. Ein
bevorzugtes Material für
das Element 35 ist Polykarbonat, das klar und leicht spritzgießbar ist. Zur
Ultraschallübertragung
kann Polypropylen ebenfalls benutzt werden.
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Liefersystem mit kontrastverstärkenden Stoffkonzentrationsmessung
und Betriebssteuerung
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2 stellt
ein Blockschaltbild einer Ausführungsform
eines Liefersystemes 210 zum Liefern von kontrastverstärkenden
Stoffen (zum Beispiel einer Suspension von Bläschen 220 in einem
Fluid) zu einem Patienten 230 dar, Bei dieser Ausführungsform treibt
eine Spritze oder ein Druckgefäß 240 Fluid durch
einen Fluidpfad 250. Der Fluidpfad 250 kann durch
einen Konzentrationsregulator 260 für Bläschen- oder Kontrastverstärkungsstoff
gehen, der die Verstärkungseigenschaften
des Stoffes durch zum Beispiel selektives Zerstören von Bläschen 220 beeinflusst.
Die Bläschen 220 können zum
Beispiel durch Beschallen des Fluids mit Ultraschallenergie zerstört werden,
die lokale Temperatur- oder Druckänderungen in den Media erzeugen,
oder durch mechanisches Rühren.
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Die. Fähigkeit, Mikrobläschen in
dem Fluidpfad zu zerstören,
eröffnet
die Möglichkeiten,
die Steuerung des Bildprozesses zu verbessern. Wie oben erörtert wurde,
können
Bläschen
durch Beschallen des Stoffes mit ausreichender Ultraschallenergie
zerstört
werden, insbesondere wenn die Energie an einer Resonanzfrequenz
der Bläschen
von Interesse ist. Da mechanische Resonanz einer Bläschenwand
eine Funktion der Bläschengröße ist,
kann es möglich
sein mit der geeigneten Leistungs- und Frequenzeinstellung selektiv
die Konzentration von Bläschen
einer bestimmten Größe zu verringern.
Solche selektive Zerstörung
ermöglicht
die Steuerung der Bläschengrößenverteilung.
Mikrobläschen
können
in dem Fluidpfad als Teil einer Strategie zum Auf rechterhalten einer
konstanten Stoffkonzentration zerstört werden.
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Der Fluidpfad 250 setzt
sich durch einen Konzentrationssensor 270 ähnlich zu
dem in Zusammenhang mit 1 beschriebenen
fort und setzt sich dann durch eine Patientenschnittstelle 280 zu
einer Injektionsstelle am Patienten 230 fort. Der Ausgang des
Sensors 270 geht zu einer Verarbeitungseinheit 290,
die zum Beispiel eine Konzentrationsmess- und Signalverarbeitungseinheit 294 zum
Vorsehen von Konzentrationsdaten zur Benutzung durch das Liefersystem 210,
und ein elektronisches Steuersystem 296 enthalten kann.
Ein Signal entsprechend den Konzentrationsdaten kann von dem Steuersystem 296 zu
jeder Zahl von Vorrichtungen in dem Liefersystem 210 gesendet
werden, einschließlich
zum Beispiel einer Bildeinheit wie ein Ultraschallscanner 300.
Das Steuersignal kann zum Beispiel zum Einstellen des Bildes (zum
Beispiel durch Vergrößern oder
Verkleinern der Verstärkung)
zum Vorsehen von Konzentrationsinformation als Teil einer Dokumentation
und/oder zum Unterstützen
der Diagnose während
der Bildverarbeitung benutzt werden. Information wird bevorzugt
von der Bildeinheit 300 zu dem Steuersystem 296 oder
der Verarbeitungseinheit 290 zum Steuern anderer Vorrichtungen
wie ein Rührmechanismus 310 (einschließlich eines
mechanisches Rührwerkes 314),
der die Konzentration von Partikeln in dem Fluid homogenisiert,
einer Leistungsinjektionsteuereinheit 320 und einem Konzentrationsregulator 260 gesendet.
Wenn der Rührmechanismus
ausreichend heftig genug betätigt
wird, könnte die
Konzentration von Teilchen in dem Fluid sogar vergrößert werden.
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Jetzt zur Verfügung stehende kommerzielle Stoffe
benötigen
eine Art von Rühren
oder Mischen zur Darstellung. Diese enthalten sind aber nicht begrenzt
auf: AlbunexTM und OptisonTM,
die von Molecular Biosystems, Inc. in San Diego, CA erhältlich sind, und
Levovist.
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Die Konzentrationsmesstechniken der
vorliegenden Erfindung können
während
der anfänglichen Darstellung
des Mediums oder während
eines Injektionsvorganges zum Bestimmen, ob das Rühren, die Darstellung
ausreichend ist, oder als Rückkopplung zur
Rühr- oder
Mischsteuerung benutzt werden. Einige Stoffe wie Levovist sind bekannt,
während
der Zeit auszufallen oder zu trennen bei einigen der der höheren Konzentrationen
(zum Beispiel 400 mg/ml). Konzentrationsmesstechniken können zum
Beispiel benutzt werden zum Erfassen solcher Trennung und zum Neustarten
verstärkten
Rührens
zum Unterstützen,
dass die Ausscheidungseffekte verringert werden.
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Andere Stoffe wie EchoGenTM, die von SONUS Pharmaceuticals, Inc. in
Bothell, Washington erhältlich
sind, benötigen
hypo-barische (Druck-)Aktivierung vor der Benutzung. Typischerweise
wird der Stoff in eine Handspritze gesetzt, der Fluidpfad wird abgedichtet
und der Kolben wird zurückgezogen
und plötzlich
freigegeben, wodurch ein Druckübergang innerhalb
der Media erzeugt wird. Während
dieses Vorganges wandelt sich die Perfluorkomponente in dem Stoff
in sehr kleine Tröpfchen
(200 bis 600 nm) und Mikrobläschen
um. Wenn dieser Vorgang nicht ausreichend durchgeführt wird,
kann die Bildverstärkung
verschlechtert werden und die Patiententoleranz kann abnehmen. Mikrobläschen- und/oder Tröpfchenkonzentration
kann nach der Druckaktivierung für
diese Einheiten gemessen werden, um sicherzustellen, dass der Stoff
richtig dargestellt wurde, und zum Liefern von Information über die
verbleibende Kontrastverstärkungsstofflebensdauer
nach Aktivierung.
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Der Konzentrationssensor 270 oder
eine Mehrzahl von Sensoren können
irgendwo in dem Fluidlieferpfad von zum Beispiel der An bringung
des Zylinders der Spritze oder des Druckgefäßes 240 bis zu der
Patientenschnittstelle 280 angeordnet werden. Die Anbringung
eines Konzentrationssensors an der Spritze oder einem Speicherbehälter, in
dem die Vorbereitung des Kontrastmediums auftritt, kann zum Beispiel
die Messung des kontrastverstärkenden Stoffkonzentration
während
der Darstellung des Kontrastmediums ermöglichen unabhängig von
dem Modus oder dem Mechanismus der anfänglichen Darstellung (zum Beispiel
einschließlich
hypo-barischer Darstellung oder einfaches Rühren). Wenn der Konzentrationssensor 270 nahe
der Patienteninjektionsstelle an dem Ende des Fluidpfades 250 angeordnet ist,
nahe der Patientenschnittstelle 280 kann man die Mikrobläschenverschlechterungseffekte
aus der Scherrate, der Temperatur und anderer Liefereffekte in Betracht
ziehen. Da der Sensor 270 bevorzugt keinen direkten Kontakt
mit dem kontrastverstärkenden Stoff
benötigt,
kann ein Kupplungsstück
als wegwerfbares Teil eines Röhrensatzes
zur Bequemlichkeit beim Anbringen des Sensors 270 und Aufrechterhalten
der Sterilität
mit der Patientenschnittstelle 280 hergestellt werden.
Das Erfassungsgebiet ist bevorzugt ein bekanntes Volumen oder ein
Gebiet, auf das Zugriff genommen werden kann, der Stoffoberfläche, die
in dem Fluidpfad 250 angeordnet ist, wie oben in Beziehung
auf 3 erörtert wurde.
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Wie oben erörtert wurde, benutzt das Steuersystem 296 der
Verarbeitungseinheit 290 Konzentrationsdaten und andere
Information zum Aktivieren oder Steuern des Rührmechanismus 310 wie
ein mechanisches Rührwerk 314,
so dass der kontrastverstärkende
Stoff homogen gemischt wird. Information von dem Steuersystem 296 kann
auch zu dem Injektionssteuerer 320 zum dynamischen Einstellen
der Flussrate als auch zum Steuern der Konzentration des kontrastverstärkenden
Stoffes gesendet werden, wenn er in den Patienten 230 eintritt.
Die Konzentrations- und andere Daten können auch zu einer optionalen
Benutzerschnittstelle 330 gesendet werden, so dass der
Bediener Information über
den gelieferten Stoff empfangen kann. Daten wie Steuerparameter oder
Algorithmen können
ebenfalls bevorzugt von der Benutzerschnittstelle 330 zu
der Verarbeitungseinheit 390 gesendet werden.
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Zusammenfassend können Kontrastverstärkungsstoffkonzentration
oder andere Daten bei einer Vielzahl von Anwendungen benutzt werden.
Die oben beschriebenen Systeme können
zum Beispiel als alleinstehende Ausführungsform mit einer Bedienerschnittstelle
oder mit einem Leistungsinjektionssystem zum Vorsehen einer Echtzeitrückkopplung
zu dem Injektionssystem zum dynamischen Steuern der Flussrate oder
der Lieferkonzentration benutzt werden. Wenn das System in der alleinstehenden
Ausführungsform
benutzt wird, kann es mit einer einfachen Bedienerschnittstelle
benutzt werden zum Anzeigen, wann der kontrastverstärkende Stoff
richtig dargestellt ist oder verschlechtert ist. Kontrastverstärkende Stoffe
können
mit der Zeit schlechter werden, zum Beispiel als Resultat einer
Gasdiffusion aus dem Bläschen
oder eines Zusammenbruches in dem Einkapselmechanismus. Es ist auch
bei einigen Stoffen beobachtet worden (zum Beispiel Levovist), dass Druck
von der Injektion oder Blockade des Fluidpfades möglicherweise
die Effektivität
des Stoffes verringern kann, vermutlich durch Zerstören einiger
Abschnitte der Mikrobläschen.
Stoffe können
auch ihre Wirksamkeit durch unzureichende Darstellungstechniken
wie übermäßiges Rühren verlieren.
Die Mikrobläschenkonzentration
wird erwartet, dass sie abnimmt, wenn der Stoff sich verschlechtert.
Die vorliegende Erfindung kann schnell zum Anzeigen benutzt werden,
ob es ein Problem mit den Media gibt, wodurch die Wahrscheinlichkeit
eines unnötigen
Vorgehens verringert, oder zum Anzeigen der wirksamen verbleibenden
Lebensdauer des Kontrastmediums. Jede Zahl von visuellen, audio,
taktilen Mitteln kann zum Anzeigen oder Darstellen der Konzentrationsmessung
zu dem Bediener benutzt werden.
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Echtzeitkonzentrationsverstärkungsstoffkonzentration,
Größenverteilung
oder andere Daten können
helfen beim Überwinden
vieler gegenwärtiger Bildbegrenzungen
wie nichtlineares Überstrahlen und
Abschirmeffekte, Scanner-zu-Scanner-Verstärkungsvariabilität und physiologische
Zeitverzögerungen
vor der Verstärkung.
Bläschenkonzentrationsdaten
können
auch benutzt werden zum Steuern der Scannereinstellungen, wie Leistung,
Verstärkung (zum
Beispiel als eine Funktion der gemessenen Pixeldichte), der Zeit
zwischen aufeinander folgenden Scanns und anderer Einstellungen.
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Zeiteinstellungen zwischen Scannen
können insbesondere
nützlich
sein, da für
einige Stoffe Mikrobläschen
zerstört
werden, wenn sie mit ausreichender Ultraschalleistungseinstellungen
beschallt werden, die zum Abbilden des umgebenden Gewebes benötigt wird.
Als ein Beispiel kann die Zeitverzögerung zwischen Scanns automatisch
nach Erfassung einer niedrigen Kontrastverstärkungsstoffkonzentration in
dem Bereich von Interesse vergrößert werden.
Dieses Phänomen
kann auftreten, wenn zusätzliche
Zeit für
eine ausreichende Zahl von Bläschen
zum Sammeln in dem Gebiet von Interesse zum Erzielen einer geeigneten
Verstärkung
benötigt
wird. Solche Steuerung verringert den Betrag des Signalverlustes,
der von der Bläschenzerstörung herrührt. Ein
Scannintervall, das durch die Kontrastverstärkungsstoffkonzentration gesteuert
wird, kann eine ausreichende und gleichförmige Verstärkung von Scann-zu-Scann sicherstellen,
wenn potentielle Variabilität
in der injizierten Konzentration gegeben ist.
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In der Zukunft wird erwartet, dass
die Mikrobläschenstoffe
für fortgeschrittenere
Diagnostikanwendungen benutzt werden wie stellenspezifische Abbildung
und therapeutische Anmeldungen wie stellenspezifische oder ultraschallaktivierte
Medikamentenlieferung. Die System der vorliegenden Erfindung werden
sehr nützlich
bei diesen Anwendungen sein, bei denen die kontrastver stärkende Stoffkonzentration
als Teil einer Überwachung
der gelieferten Medikamentendosis gemessen werden kann.
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Obwohl die vorliegende Erfindung
im Detail in Zusammenhang mit den obigen Ausführungsformen und/oder Beispielen
beschrieben worden ist, ist zu verstehen, dass ein derartiges Detail
nur für
diesen Zweck dient und dass Variationen durch den Fachmann ohne
Verlassen der Erfindung durchgeführt
werden können.