[发明专利]搅拌装置和装有该搅拌装置的用于医疗超声成像的流体分配系统

说明书

发明背景

本发明总的涉及搅拌装置和装有该搅拌装置的分配系统，更具体地说是涉及用于对病人注入多成分介质的搅拌装置和分配系统(例如注射系统)。

在许多医疗程序中，需要对病人注入多成分注入介质。这种医疗程序的一个例子是超声成像。

超声成像是通过将超声能传播入人体并对反射的超声能进行分析而产生人体内部的成像。反射能(例如振幅或频率)的差异在输出图像上表现为灰度或颜色的差异。与其它医疗成像程序一样，可将对比增强流体(通常称作对比介质)注入人体以增加反射能的差异，以此提高操作者所看到的图像中显示的灰度或颜色对比度(也就是图像对比度)。

用于超声成像的最常用的对比介质含有许多小气泡。与水相比气泡密度的不同、因而也是它们传声性的不同，使小气泡成为散播超声能的优良工具。小的固体颗粒也可用于散播超声能。这种颗粒的直径通常约为1到10微米(也就是10^-6到10^-5米)。这些小颗粒能安全地通过血管床。

适用于超声波的对比介质可以通过许多方式来提供。一些对比介质是粉末，仅在使用之前才加入液体。粉末颗粒使气泡聚结在它们周围。粉末必须与液体混合，并且混合物必须用适量的力道搅拌，以使气泡的形成达到最佳。另一种对比介质是一用空气有力搅拌的液体。它没有用作芯核的固体颗粒，但该液体是几个液体成分的混合物，它们可形成相对稳定的小气泡。第三种对比介质是采用充有气体的“硬”球体。这些对比介质通常以粉末形式提供，该粉末可与一液体混合，目的是使这些球体悬浮于液体中而不破坏它们。即使这种球体具有与液体相比较硬的外壳，但它们非常小并且相对较脆。固体颗粒本身也可以用来散播超声能，但固体球体的声学特性不象气体那样与水明显不同，因而反射能的差异并不显著。

对比介质颗粒也可增强其它模式的超声成像。例如，当血流中带有颗粒时，反射能产生多普勒频移。这种多普勒频移使得可以对血流速度进行估算。气泡也可受激励，从而以入射超声能的第二谐波辐射超声能。这种谐波成像依赖于反射体的非线性。气泡可很好地用作谐波反射体。

在上述的混合/制备之后，将对比介质吸入一注射器或其它容器，以便注入病人体内。通常，流体注入病人手臂上的静脉中。血液使对比介质稀释并将其带到全身，包括待成像的身体区域(即目标区域或ROI)。

目前正越来越多地采用一受微处理器控制的动力注射器来注入对比介质。与对比的手动注射器相比，这种注射器的优点在于，在一段较长的时间内维持恒定的流量，从而在血流中提供恒定量的对比介质(颗粒数量)。例如，如果颗粒量太少，图像对比度就会不足，因而不足以作出诊断。如果颗粒量太多，则反射能会过高，从而导致超声波接收器模糊或饱和。

虽然动力注射器能够以恒定的流量注射对比介质，但单位体积的注入流体中必须有恒定数量的气泡，以提供恒定的图像对比度。然而，由于气体密度显著小于水和其它液体，因而气泡在液体中会上升。上升速度与气泡的直径有关。这种密度的差异提供了一种使在初始混合过程中产生的大气泡迅速分离的有利工具。然而，图像增强所需的小气泡也会缓慢上升。另一方面，由于大部分固体的密度比水大，因而固体颗粒会沉淀或下沉。在对比介质的初始混合与将其注入病人体内之间可能要经过许多分钟，并且/或者注射本身也可能持续数分钟。如果颗粒浓度改变，则图像对比度可能变差。

因此，非常需要开发出用以在整个注射过程中将多成分对比介质维持在混合状态的系统和方法。

发明概要

本发明提供了用于分配多成分介质(例如超声波对比介质)以注入病人体内的装置、系统和方法。这种系统大体包括至少一用于保持介质的第一容器、一与该容器流体连通而用于使介质增压的增压装置(诸如泵)以及一用于将介质的诸成分维持在混合状态的搅拌机构或装置。容器和增压装置可以是分离的单元，诸如一个袋囊或瓶子与一蠕动泵或其它类型的泵流体连通的场合。容器和泵也可以组合成一单个的单元，诸如一注射器，其中注射器筒用于容纳介质，而注射柱塞使注射器筒内的介质增压。