Автоматизированная стронций-рубидиевая инфузионная система "рубиген-82"
Настоящая полезная модель относится к медицинской технике, в частности к средствам автоматизации процесса производства диагностического раствора от радионуклидного стронций-рубидиевого генератора и дистанционного проведения контролируемой инфузии, с автоматическим контролем основных характеристик процесса. Автоматизированная стронций-рубидиевая инфузионная система содержит емкость с элюентом, соединенную трубопроводом системы транспортировки через первое и второе отверстия первого трехходового клапана с шприцевым насосом, стронций-рубидиевый генератор с первыми фильтром и датчиком давления на входе, второй трехходовой клапан, первое отверстие которого подключено трубопроводами через второй фильтр к средству для инфузии элюата пациенту, а второе отверстие - к средству для сбора и хранения излишков элюата, средства для измерения радиоактивности и блок контроля и управления, при этом третий трехходовой клапан связан первым и вторым отверстиями через трубопроводы с третьим отверстием первого трехходового клапана и входом стронций-рубидиевого генератора, соответственно, а выход генератора подключен к первому отверстию четвертого трехходового клапана, при этом третье отверстие третьего клапана и второе отверстие четвертого клапана связаны соединительной трубкой, система контроля и управления включает первый и второй детекторы воздушных пузырьков, установленные на трубопроводах между емкостью с элюентом и первым отверстием первого клапана и третьими отверстиями четвертого и второго клапанов, соответственно, подключенные к блоку контроля и управления, включающему удаленный компьютер.
Настоящая полезная модель относится к медицинской технике, в частности к средствам автоматизации процесса производства диагностического раствора от радионуклидного стронций-рубидиевого генератора и дистанционного проведения контролируемой инфузии, с автоматическим контролем основных характеристик процесса, таких как величина вводимой активности, величина окклюзии, наличие воздушных пузырьков, а также вес и активность раствора в контейнере с отходами.
Одним из наиболее значимых преимуществ позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ) над однофотонной эмиссионной компьютерной томографией (ОФЭКТ) считается возможность использования для изучения биологических процессов позитрон-излучающих изотопов более долгоживущих позитронных излучателей и генераторных систем, которые нельзя отнести к "биоизотопам". Первыми в ряду изотопных генераторов для ПЭТ стоят генераторные системы 82Sr (t1/2 =25,6 дней) 
82Rb (t1/2 =75 сек) и 68Ge (t1/2 =271 дней) 68Ga (t1/2 =68,3 мин).
Поэтому в применении к генераторным изотопам можно говорить о снабжении ими любых клиник, обладающих ПЭТ-сканнерами, в рамках региона, государства или группы государств.
Особую привлекательность генераторные системы могут представить для смонтированных в автотрейлерах так называемых мобильных ПЭТ, вызываемых для обслуживания клиник, не имеющих не только собственных циклотронов, но и собственных ПЭТ-сканнеров. При отсутствии «привязки»
такого мобильного ПЭТ-сканнера к изотопной базе существенно расширяется радиус обслуживаемой им территории.
Известна стронций-рубидиевая инфузионая система производства диагностического раствора от радионуклидного стронций-рубидиевого генератора и проведения контролируемой инфузии (US 4562829, 1986), включающая емкость с элюентом, соединенную соответствующими трубопроводами системы транспортировки через первый трехходовой клапан с шприцевым насосом, стронций-рубидиевый генератор с первыми фильтром и датчиком давления на входе, второй трехходовой клапан, первое отверстие которого подключено через второй фильтр к средству для инфузии элюата пациенту, а второе - к средству для сбора и хранения излишков элюата, средства для измерения радиоактивности и система контроля и управления. Известная система не является оптимальной по степени защиты от радиоактивного излучения и по сроку службы генераторной колонки.
Предлагаемая полезная модель направлена на устранение перечисленных недостатков. Достигаемый при ее использовании технический результат заключается в повышении эффективности проведения диагностической процедуры за счет автоматизации процедуры инфузии, снижении доз нежелательного радиоактивного облучения пациента и обслуживающего персонала, увеличении сроков эксплуатации генераторной колонки.
Сущность предлагаемой полезной модели заключается в том, что в автоматизированной стронций-рубидиевой инфузионной системе, содержащей емкость с элюентом, соединенную трубопроводом системы транспортировки через первое и второе отверстия первого трехходового клапана с шприцевым насосом, стронций-рубидиевый генератор с первыми фильтром и датчиком давления на входе, второй трехходовой клапан, первое отверстие которого подключено трубопроводами через второй фильтр к средству для инфузии элюата пациенту, а второе отверстие - к средству для сбора и хранения излишков элюата, средства для измерения радиоактивности
и блок контроля и управления, третий трехходовой клапан связан первым и вторым отверстиями через трубопроводы с третьим отверстием первого трехходового клапана и входом стронций-рубидиевого генератора, соответственно, а выход генератора подключен к первому отверстию четвертого трехходового клапана, при этом третье отверстие третьего клапана и второе отверстие четвертого клапана связаны соединительной трубкой, система контроля и управления включает первый и второй детекторы воздушных пузырьков, установленные на трубопроводах между емкостью с элюентом и первым отверстием первого клапана и третьими отверстиями четвертого и второго клапанов, соответственно, подключенные к блоку контроля и управления, включающему удаленный компьютер.
Кроме того, средства для измерения радиоактивности включают первый и второй датчики активности. При этом первый датчик активности размещен на трубопроводе между третьими отверстиями четвертого и второго клапанов и выполнен в виде бета-детектора.
Радиационная защита средства для сбора и хранения излишков элюата может быть выполнена в виде защитного бокса, включающего средство контроля веса отходов, например, датчика усилия, а в отверстии защитного бокса установлен второй датчик активности для радиоактивности отходов, например, гамма-детектор.
Колонка стронций-рубидиевого генератора предпочтительно имеет радиационную защиту, включающую внешний основной и транспортный защитные контейнеры, при этом основной защитный контейнер стационарно установлен на полке тележки.
Система устанавливается в закрытом перемещаемом корпусе. Кроме того, корпус снабжен сдвигающейся столешницей.
Сущность полезной модели поясняется функциональной схемой инфузионной системы, представленной на рисунке.
Ниже перечислены условные обозначения, используемые на рисунке:
1 - емкость с элюентом;
2, 3, 4, 5 - трехходовые клапаны,
6, 7 - датчики активности;
8, 9 - датчики давления;
10 - шприцевой насос;
11 - стронций-рубидиевый генератор;
12 - блок управления;
13 - датчик веса,
14 - удаленный компьютер,
15, 16 - фильтры;
17, 18 - детекторы воздушных пузырьков;
19 - средство для инфузии элюата пациенту (игла);
20 - средство для сбора и хранения излишков элюата.
Автоматизированная стронций-рубидиевая инфузионная система включает в себя средства для генерации рубидия-82 в растворе, который может быть введен пациенту, а именно стронций-рубидиевый генератор 11 (фиг.1), обычного типа в транспортном контейнере. Этот контейнер помещается в защитный внешний основной бокс (контейнер) и совместно с последним осуществляет функцию основной радиационной защиты. Генератор в сборе стационарно устанавливается на полке тележки (на фигуре не показана). Система в сборе может устанавливаться в перемещаемом корпусе, снабженном также сдвижной столешницей, обеспечивающей удобство при работе.
Кроме того, система включает в себя средства для проведения инфузии, а именно: шприцевой дистанционно управляемый инфузионный насос 10 и средства для его автоматизированного заполнения элюентом 1 (0.9% раствором NaCl); систему транспортировки элюента и элюата до пациента или сборника отходов, снабженную многоходовыми (трехходовыми) клапанами 2-5, осуществляющими ветвление системы транспортировки в соответствии с программой проведения работ; антибактериальные средства защиты, а именно антибактериальные фильтры 15 и 16 на входе и выходе
системы транспортировки; средства измерения активности элюата для текущего контроля и дозирования при инфузии в пациента 6 и 7; средства измерения давления 8 и 9 в транспорной системе, в том числе и для измерения окклюзии; средства хранения отходов 20, в том числе с измерением величины активности и веса раствора в емкости для отходов 13 и осуществления защиты от радиоактивности; средства автоматизированного контроля всего процесса элюации и его составных частей 12, осуществляемого с помощью бортового или удаленного компьтеров 14.
В предлагаемой системе емкость с элюентом 1 (физиологическим раствором) соединена пластиковым фитингом с трубопроводом (например, трубочкой для инфузий фирмы Perfuline, эта трубочка имеет внешний диаметр 2.5 мм при внутреннем диаметре 1.5 мм). Отрезки таких трубочек (трубопроводы) далее используются для построения всей транспортной системы для инфузии. Другой конец трубопровода подсоединен через детектор воздушных пузырьков 17, вырабатывающий управляющий сигнал на блок контроля и управления 12 при прохождении воздушного пузырька, к трехходовому клапану 2. Этот клапан осуществляет перевод инфузионной системы в один из двух возможных режимов работы: (1) заполнение шприца при работе шприцевого насоса 10 на всасывание соляного раствора из емкости с элюентом 1 (через первое и второе отверстия клапана) или (2) инфузию, т.е. подачу соляного раствора из заполненного шприца шприцевого насоса 10 в инфузионную систему (через первое и третье отверстия клапана).
Трехходовой клапан 2 далее соединен отрезком соединительной трубки с первым отверстием третьего трехходового клапана 4, второе отверстие которого соединено через первый фильтр 15 с входом колонки стронций-рубидиевого генератора 11. Контроль давления на входе в колонку стронций-рубидиевого генератора 11 осуществляется первым датчиком давления 8.
Третьим отверстием клапан 4, через отрезок соединительной трубки, подсоединен ко второму отверстию четвертого трехходового клапана
5. Этот клапан также имеет соединения с выходной трубкой колонки стронций-рубидиевого генератора 11 (первое отверстие) и продолжением инфузионной системы на третьем отверстии.
В режиме работы шприцевого насоса «инфузия» пара трехходовых клапанов 4, 5, работая синхронно, позволяет либо (1) прокачивать элюент из шприца 10 через колонку стронций-рубидиевого генератора дальше в инфузионную систему уже в виде элюата, т.е. раствора, обогащенного Rb-82, либо (2) прокачивать элюент (физиологический раствор) в инфузионную систему, минуя стронций-рубидиевый генератор 11. Этот режим работы используется тогда, когда необходимое количество активности Rb-82 наработано и оно должно быть доставлено пациенту 19, а инфузионная система должна быть заполнена неактивным элюентом на конец инфузии в пациента. При использовании режима прокачки элюента практически вся инфузионная система, за исключением соединительного трубопровода от выхода из стронций-рубидиевого генератора до четвертого трехходового клапана, будет заполнена нерадиоактивным физиологическим раствором и не будет являться источником дополнительной нежелательной радиоактивности на пациента и обслуживающий персонал; кроме того, объем элюента, необходимый для додавливания наработанного элюата в пациента, не будет проходить через колонку стронций-рубидиевого генератора и истощать ее, т.к. известно, что потенция генератора зависит не только от времени его эксплуатации, но также и от объема пропущенного через него элюента.
На трубопроводе от третьего отверстия четвертого трехходового клапана 5 до третьего отверстия второго трехходового клапана 3 установлены первый детектор радиоактивности 6 (бета-детектор) и второй детектор воздушных пузырьков 18, аналогичный первому детектору пузырьков 17. Детектор радиоактивности 6 работает в режиме реального времени и измеряет активность Rb-82 в месте расположения детектора.
Второй трехходовой клапан 3 направляет элюат: либо (1) через первое отверстие и второй фильтр 16 в пациента, т.е. на иглу 19, либо (2) через второе отверстие сбрасывает его в емкость для отходов средства для сбора и хранения излишков элюата 20. Контроль за наполнением емкости для отходов жидкостью осуществляется с помощью датчика усилий (на рисунке не показан). Для измерения радиоактивности, содержащейся в емкости для отходов, используется второй датчик радиоактивности 7 (гамма-детектор). Радиационная защита средства для сбора и хранения излишков элюата выполнена в виде защитного бокса, в состав которого включен датчик усилия, а в отверстии защитного бокса установлен второй датчик активности.
При осуществлении инфузии в пациента второй трехходовой клапан 3 переключен на пропускание элюата на трубопровод, соединеный с иглой 19 через миллипоровский фильтр 16. На этом отрезке установлен второй датчик давления 9, позволяющий измерять давление окклюзии при введении раствора, содержащего Rb-82, в пациента.
Процесс работы стронций-рубидиевой инфузионной системы происходит под управлением управляющей компьютерной программы, в которой прописывается состояние каждого из устройств, входящих в инфузионную систему, на момент начала и окончания выполнения шага, также прописываются действия этих устройств и условия их функционирования в нормальных условиях и в случае возникновения аварийной ситуации.
Для исключения переполнения сосуда-сборника отходов 20 радиоактивной жидкостью осуществляется дистанционный контроль за предельным значением ее уровня с помощью датчика усилия, при этом контролируется общий вес тары и жидкости, осуществляется текущий контроль за значением веса (объема) жидкости и за предельным его значением. Кроме того, фиксируя вес пустой тары для сбора отходов, система регламентного опроса блока контроля и управления установки
получает информацию о том, что тара установлена в контейнере. Максимальный объем отходов в таре составляет 250 мл.
Блок контроля и управления подключен к удаленному компьютеру, на дисплее которого отображается графическая мнемосхема генераторного устройства, обеспечивающая наблюдение контролируемых параметров в автоматическом режиме и оперативного управления отдельными элементами (электромагнитными трехходовыми клапанами 2-5, насосом 10) в ручном режиме. Схема позволяет наблюдать за текущим состоянием всех элементов генераторного устройства (клапанов 2-5, детекторов воздушных пузырьков 17, 18) и за работой шприцевого насоса 10. Также она позволяет получать информацию о параметрах давления в магистралях от датчиков давления 8, 9, активности элюата на выходе из генераторной колонки 11 и суммарной активности, веса емкости с отходами 20, активности в емкости с отходами от детекторов 6, 7.
Блок контроля и управления 12 системы связан с управляющими элементами генераторной установки - электромагнитными трехходовыми клапанами 2, 3, 4, 5 и насосом 10, а также включает элементы для сбора и обработки сигналов с датчиков 6, 7 (датчики радиоактивности), 8, 9 (датчики давления), 17, 18 (детекторы воздушных пузырьков). Блок управления 12 связан с панельным персональным компьютером (РРС) или любым другим удаленным компьютером 14 по каналу Ethernet. Он получает команды от РРС или удаленного компьютера на выполнение отдельных шагов программы работы генераторной установки и информирует их о текущем состоянии управляемых им элементов и состоянии датчиков системы.
1. Автоматизированная стронций-рубидиевая инфузионная система, содержащая емкость с элюентом, соединенную трубопроводом системы транспортировки через первое и второе отверстия первого трехходового клапана с шприцевым насосом, стронций-рубидиевый генератор с первыми фильтром и датчиком давления на входе, второй трехходовой клапан, первое отверстие которого подключено трубопроводами через второй фильтр к средству для инфузии элюата пациенту, а второе отверстие - к средству для сбора и хранения излишков элюата, средства для измерения радиоактивности и блок контроля и управления, отличающаяся тем, что третий трехходовой клапан связан первым и вторым отверстиями через трубопроводы с третьим отверстием первого трехходового клапана и входом стронций-рубидиевого генератора, соответственно, а выход генератора подключен к первому отверстию четвертого трехходового клапана, при этом третье отверстие третьего клапана и второе отверстие четвертого клапана связаны соединительной трубкой, система контроля и управления включает первый и второй детекторы воздушных пузырьков, установленные на трубопроводах между емкостью с элюентом и первым отверстием первого клапана и третьими отверстиями четвертого и второго клапанов, соответственно, подключенные к блоку контроля и управления, включающему удаленный компьютер.
2. Система по п.1, отличающаяся тем, что средства для измерения радиоактивности включают первый и второй датчики активности.
3. Система по п.2, отличающаяся тем, что первый датчик активности размещен на трубопроводе между третьими отверстиями четвертого и второго клапанов и выполнен в виде бета-детектора.
4. Система по п.2 или 3, отличающаяся тем, что радиационная защита средства для сбора и хранения излишков элюата выполнена в виде защитного бокса, включающего средство контроля веса отходов, например, датчик усилия, а в отверстии защитного бокса установлен второй датчик активности для определения радиоактивности отходов, например, гамма-детектор.
5. Система по п.1, отличающаяся тем, что колонка стронций-рубидиевого генератора имеет радиационную защиту, включающую внешний основной и транспортный защитные контейнеры, при этом основной защитный контейнер стационарно установлен на полке тележки.
6. Система по п.1, отличающаяся тем, что она установлена в закрытом перемещаемом корпусе.
7. Система по п.6, отличающаяся тем, что корпус снабжен сдвигающейся столешницей.
