陳 霖，李正東，楊子晨，王 搏，黎海濤 (.第三軍醫(yī)大學西南醫(yī)院放射科，重慶 40008;.重慶通信學院基礎部電子技術教研室，重慶 40005;.第三軍醫(yī)大學學員旅五隊，重慶 40008)

在螺旋CT增強掃描中，成像質量的優(yōu)劣直接受到對比劑注射方法及流量、壓力等因素的制約。要取得一份優(yōu)質的CT增強掃描圖像，需在極短時間內將足量對比劑注入人體血管，以提高組織分辨率及病變診斷的準確性。高壓注射器的應用為CT增強掃描質量的提高增添了有力幫助，但因注射壓力高，且是隔室操作，難以即時準確觀察到注射情況，導致對比劑外滲和增強失敗發(fā)生。對比劑泄漏至皮下軟組織內，因碘濃度及高滲透壓的作用，可使局部組織在極短時間內發(fā)生程度不同的毒性作用和并發(fā)癥，則引起局部疼痛，重則可出現(xiàn)組織壞死、肢體功能障礙等，增加了受檢者的痛苦和不必要的費用，對患者造成了醫(yī)療傷害［1-3］。據此，我們研發(fā)了高壓注射器防滲漏導流報警系統(tǒng)，通過即時感應皮膚張力變化，準確實施對比劑的導流、警示功能，將對比劑滲漏的危害控制在滲漏初期。

1 材料與方法

1.1 工作原理

采用上位機模塊控制微處理器與電腦間的通信以及程序的下載;壓力傳感器實時監(jiān)測注射點附近皮膚張力的變化，一旦出現(xiàn)因對比劑滲漏引起的注射區(qū)皮膚張力改變，壓力傳感器模塊立即轉換信號并傳送到微處理器;微處理器模塊將傳入的信號與閾值壓力比較，如果大于閾值電壓，則發(fā)送報警信號到功率放大器模塊，同時轉發(fā)信號啟動電磁閥;電磁閥接收到微處理器的傳輸信號，打開導流閥的導流通道，并同時關閉連接靜脈的通道，通過電磁閥擊打自毀導流閥主軸以實現(xiàn)通道的切換、自毀。功率放大器模塊放大報警信號并將信號傳入揚聲器輸出;鍵盤輸入模塊輸入閾值電壓;液晶顯示模塊顯示閾值電壓值(圖1)。

1.2 技術設計

本系統(tǒng)由壓力傳感模塊、主控制系統(tǒng)模塊、報警模塊、切換導流模塊和電源模塊(圖2a)等5個模塊組成。壓力傳感器模塊:采用FS2050壓力傳感器進行高精度壓力檢測，其內置放大模塊，可直接測量力的變化，具有便捷、低噪音、過載能力及可靠性高、反映靈敏等特點。工作電壓范圍3.3～5.0 V，在5 V工作電壓下輸出電壓范圍可達1～4 V。壓力量程范圍0.5～1.5 kg/f。主控制系統(tǒng)模塊:MSP430F449低功耗微處理器可直接驅動2-mux，3-mux，4-mux液晶屏，顯示實時壓力及閾值電壓數(shù)據。并可根據臨床需要修改相關的閾值電壓數(shù)值。本系統(tǒng)采用其完成信號、檢測處理，實時采集壓力傳感器輸出電壓，當高于預設的閾值電壓時，瞬即啟動聲光報警，并觸發(fā)伺服電機進行導流切換。聲、光報警模塊:系統(tǒng)需瞬時、有效對高壓注射器對比劑滲漏事件的發(fā)生做出敏捷反應，經測試選擇發(fā)光二極管報警和蜂鳴器報警2種聲、光報警模塊。切換導流模塊:經比較測試，速度為0.18 ～0.16 s/600，扭力 15 kg，工作電壓為 5～7.2 V的伺服電機具有相應速度和扭力以有效旋轉三通閥，可滿足系統(tǒng)設計要求，瞬時完成導流切換功能。電源模塊:電壓轉換芯片NCP1117可將經直流穩(wěn)壓電源輸出的5 V轉換為本系統(tǒng)微控制器所需的工作電壓3.3 V，以實現(xiàn)直流電壓轉換。

1.3 系統(tǒng)工作微控制器

本系統(tǒng)采用的主控制器為MSP430F449控制器(TI公司)，其具備高性能的16位RISC微控制器，內置120 kB的FLASH和4 kB的RAM等5種工作模式，并集成了12位的A/D變換器和12位的D/A變換器、16位的定時器、USART、IIC和SPI等通信接口，能對160字段液晶完成直接驅動。具有處理功能強、集成度高、外圍設備豐富、以及功耗超低等特點，適應于對處理要求較高的嵌入式系統(tǒng)。

1.4 實驗用高壓注射器

系統(tǒng)研發(fā)采用CT增強專用高壓注射器(missouri)，由德國歐利奇(Ulrich)公司提供。

1.5 實驗動物及方法

雄性大耳兔8只(由第三軍醫(yī)大學實驗動物中心提供)，體質量(3.0±0.5)kg。測量體質量后，用30%戊巴比妥鈉(1 mg/kg)經耳緣靜脈注射麻醉，將兔俯臥位固定于動物實驗板，四肢環(huán)形備皮;于刺入針頭前方0.5 cm處平貼本系統(tǒng)的壓力感受器，感受器與肢體用醫(yī)用膠帶環(huán)形固定。將本系統(tǒng)與高壓注射器相接并連于頭皮針，擇其單肢，將頭皮針刺入皮下。用高壓注射器注射生理鹽水制作對比劑外滲模型，使壓力感受器貼于實驗肢體處迅速形成皮丘。觀察報警系統(tǒng)即時報警并啟動導流裝置的敏感性和確定性(圖2b、c)。

圖1 高壓注射器導流報警系統(tǒng)架構設計圖

圖2 高壓注射器導流報警系統(tǒng)

2 結果

本研究采用高壓注射器防滲漏智能導流報警系統(tǒng)對兔進行了32次(8只×4肢)防滲漏導流報警實驗，均能在對比劑外滲約2 mL致皮丘膨脹時瞬間報警并迅即啟動導流裝置。

3 討論

高壓注射器作為臨床影像醫(yī)學中為配合增強CT掃描的輔助裝置，具有可根據掃描需要實時調節(jié)流量及流速的優(yōu)點，除CT增強掃描外、也為核磁共振增強掃描以及血管成像等檢查技術帶來安全、快速和準確的增強方法而被臨床廣泛運用。在臨床實際工作中，由于高壓注射器注射對比劑時注射速度快、壓力高使之易發(fā)生對比劑滲漏［4］。雖然高壓注射器本身也具備壓力改變監(jiān)測裝置，但是由于其監(jiān)測的是高壓注射管的內部壓力變化，這種間接測量方法不能及時、有效監(jiān)測到對比劑滲漏到病人皮膚的瞬間變化。常常由于觀察到的時間滯后于對比劑發(fā)生滲漏的時間，當發(fā)現(xiàn)時病人肢體常常已經發(fā)生了嚴重的腫脹和損害現(xiàn)象，甚至出現(xiàn)廣泛性組織壞死［5-8］。

目前，國內外雖有作者針對患者局部皮膚壓力的變化檢測采用相關裝置做過一些防護研究，觀察高壓注射器使用過程中注射局部壓力的改變，以監(jiān)測和杜絕對比劑外滲帶來的損害。但是，這些裝置不能瞬時完成相應的報警、導流和自毀功能，這樣仍然不能避免組織產生序貫性損害的現(xiàn)象;此外，機械裝置的使用壽命也有限，且價格昂貴［9］。本系統(tǒng)為解決這一難題提供了有效方法，可明顯增加高壓注射器應用中的安全性，及時控制對比劑滲漏于血管外，杜絕并發(fā)癥的發(fā)生，減少藥物浪費和避免醫(yī)患矛盾的產生。

本報警系統(tǒng)保證了在高壓注射器對比劑外漏瞬時警示、導流和自毀功能的準確性和高效性，有效杜絕了由于對比劑外滲產生的序貫性損害，這是本研究裝置有別于其他類型注射器報警裝置的重要特點。本裝置將壓力傳感器袖帶實時監(jiān)測的數(shù)據與基本壓力閾值比對。當出現(xiàn)異常信號后啟動自毀式導流閥工作，同時進行切換通道、報警、自毀序列功能，及時解決了高壓注射器停止工作后由于其慣性壓力導致的繼續(xù)滲漏［10］。實驗表明該報警系統(tǒng)設備結構簡單、技術可靠，可及時、有效防止高壓注射器對比劑外滲對肢體的損害，為臨床影像增強掃描提供了幫助。

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