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JP4247533B2 - Respiratory synchronizer - Google Patents

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JP4247533B2
JP4247533B2 JP2003311691A JP2003311691A JP4247533B2 JP 4247533 B2 JP4247533 B2 JP 4247533B2 JP 2003311691 A JP2003311691 A JP 2003311691A JP 2003311691 A JP2003311691 A JP 2003311691A JP 4247533 B2 JP4247533 B2 JP 4247533B2
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Description

本発明は、呼吸同期装置に関する。   The present invention relates to a respiratory synchronization device.

肺や肝臓などの体幹部の臓器を対象とした放射線治療では、呼吸の影響で患部が動くため、正常組織に不要な被曝を与えることなく、ビームを患部にのみ集中的に照射することが困難であるという問題点がある。同じく、体幹部を対象とした放射線(等による)画像診断では、呼吸の影響で対象領域が動くため、息止めを実施しない場合には、撮影画像の画質が劣化するという問題点がある。放射線治療、画像診断のいずれにおいても、臓器の動きが比較的長時間停止するとされる呼気相終末(呼吸ボトム)のタイミングに同期して、ビーム照射や画像撮影が実施されるのならば、上記問題点を解決できるとされている。   In radiation therapy for trunk organs such as the lungs and liver, the affected area moves due to the influence of breathing, so it is difficult to focus the beam only on the affected area without causing unnecessary exposure to normal tissue. There is a problem that it is. Similarly, in the radiation (for example) image diagnosis for the trunk, the target area moves due to the influence of respiration, and therefore there is a problem that the image quality of the captured image is deteriorated when breath holding is not performed. In both radiotherapy and diagnostic imaging, if beam irradiation or imaging is performed in synchronization with the end of expiratory phase (respiration bottom), where the movement of the organ is stopped for a relatively long time, It is said that the problem can be solved.

よって、従来から、各種センサにより呼吸信号を検出し、呼吸に同期してビーム照射や画像撮影を実施する、いわゆる呼吸同期方式が採用されている。この呼吸同期方式では、照射効率と照射精度のバランスの取れた治療をおこなうために、患者の呼吸が安定していることが要求される。(呼吸同期方式については、後で詳述する。)   Therefore, conventionally, a so-called respiration synchronization method has been adopted in which respiration signals are detected by various sensors and beam irradiation and image capturing are performed in synchronization with respiration. In this respiratory synchronization method, it is required that the patient's breathing is stable in order to perform treatment with a balance between irradiation efficiency and irradiation accuracy. (The respiratory synchronization method will be described in detail later.)

呼吸同期方式を利用し核磁気共鳴装置を対象とする特許文献1(特開平1−97445)に係る発明では、一定リズム(テンポ)を持った音楽を患者に聞かせることで、呼吸を一定周期に近づけ、定常状態になったのを確認してから、呼吸に同期して撮影を開始するようにしている。更に、特許文献1の発明は、音楽の小節周期、もしくはその整数倍の周期に、患者の呼吸周期が引き込むという、いわゆる引き込み現象を応用しているが、それは特に強制引き込みと呼ばれているものである。医療現場では、患者の呼吸が不安定であるケースが多く、一定リズムの音楽を患者に聞かせるだけでは、呼吸の安定化には不十分であるといえる。   In the invention according to Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 1-97445), which uses a respiratory synchronization method and is directed to a nuclear magnetic resonance apparatus, by letting a patient listen to music having a constant rhythm (tempo), breathing is performed at a constant cycle. After confirming that the steady state has been reached, photographing is started in synchronization with breathing. Furthermore, the invention of Patent Document 1 applies a so-called pull-in phenomenon in which a patient's breathing cycle is pulled into a bar period of music or an integer multiple of that, which is particularly called forced pull-in. It is. In the medical field, there are many cases where the patient's breathing is unstable, and it can be said that it is not sufficient to stabilize the breathing only by letting the patient listen to music with a certain rhythm.

また、特許文献1には、一定の慣性モーメントを持つ物体を回させる等の規則的な動作を患者に行わせるという手法が記載されているが、その利用は体幹部の体動につながり、放射線治療や画像診断に適合的と言えない。   Further, Patent Document 1 describes a method of causing a patient to perform a regular operation such as turning an object having a constant moment of inertia. However, the use thereof leads to body movement of the trunk, and radiation. It cannot be said that it is suitable for treatment and diagnostic imaging.

放射線治療装置を対象とした特許文献2に係る発明では、通常の呼吸同期方式とは異なるゲーティング方式が提案されている。つまり、パターンマッチングにより呼吸周期を予測し、予測した呼吸周期から得られる呼吸位相に基づくゲーティングをおこなう。予測したビーム照射期間に先立ち、事前にゲーティングシステムを運転開始することで、ゲーティングシステムの機械的な立ち上がり時間を補償し、ゲート信号のオン状態と実際のビーム照射期間とを完全一致させる。これにより、効率的なビーム照射が実現されるとする。ところで、人間の生理的な挙動は時々刻々変動し、ささいな心理的状態の変化にも大きく影響を受ける。このような状況下では上記パターンマッチングに基づく予測は不十分である。特に例外処理において大きい限界がある。つまり、呼吸が安定しない状況下ではパターン化できる生理的挙動の比率は全データ内で大きくない。このため、予測精度の劣化が生じ、ゲート信号のオン状態の出現頻度が著しく低下してしまい、治療時間の大幅な延長につながる。   In the invention according to Patent Document 2 for a radiotherapy device, a gating method different from a normal respiratory synchronization method is proposed. That is, the respiratory cycle is predicted by pattern matching, and gating based on the respiratory phase obtained from the predicted respiratory cycle is performed. Prior to the predicted beam irradiation period, the gating system is started in advance to compensate for the mechanical rise time of the gating system, so that the ON state of the gate signal and the actual beam irradiation period are completely matched. Thereby, it is assumed that efficient beam irradiation is realized. By the way, human physiological behavior changes from moment to moment, and is greatly affected by minor changes in psychological state. Under such circumstances, prediction based on the pattern matching is insufficient. There is a big limit especially in exception handling. In other words, the ratio of physiological behavior that can be patterned under conditions where breathing is not stable is not large in all data. For this reason, the accuracy of prediction is deteriorated, the appearance frequency of the ON state of the gate signal is remarkably lowered, and the treatment time is greatly extended.

以上により、自然呼吸状態下での呼吸周期の予測、予測したタイミングでのビーム照射制御は実効的に不可能であり、実際の治療に適用することはできなかった。   As described above, the prediction of the respiratory cycle under the natural breathing state and the beam irradiation control at the predicted timing are effectively impossible, and cannot be applied to the actual treatment.

上記特許文献2の発明は、機械から人間に一方的に適応する形式であり、上記特許文献1は、人間が機械に一方的に適応する形式である。いずれの形式でも、その特徴は作用関係が一方向的であることであり、そのような形式にとどまっている限り、上記の問題点は克服できないと考えられる。
特開平1−97445号公報 特表2002−528193公報
The invention of Patent Document 2 is a form that is unilaterally adapted to a human from a machine, and Patent Document 1 is a form that is unilaterally adapted to a machine. In any form, the feature is that the working relationship is unidirectional, and as long as it stays in such a form, it is considered that the above problems cannot be overcome.
JP-A-1-97445 Special table 2002-528193 gazette

本発明は、治療時間を大幅に延長することなく、呼吸ボトムの出現時点でピンポイントにビーム照射や画像撮影を実行可能にすることを目的とする。この際、患者に負担をかけることなく、安定した呼吸状態を長時間維持できるようにする。   An object of the present invention is to make it possible to execute beam irradiation and image photographing at a pinpoint at the time when the breathing bottom comes out without significantly extending the treatment time. At this time, a stable respiratory state can be maintained for a long time without imposing a burden on the patient.

本発明は、上記の目的を達成するためになされたものである。本発明に係る呼吸同期装置は、
患者の呼吸を経時的に呼吸信号として検出する呼吸測定部と、
呼吸信号から呼吸位相信号と呼吸周期信号を計算し、呼吸位相信号をテンポ制御部に受け渡し、呼吸周期信号を呼吸ボトム予測部に受け渡す呼吸信号処理部と、
呼吸位相信号に応じて音楽のテンポを可変調整するテンポ調整信号を生成し、該テンポ調整信号を音響制御部へ送るテンポ制御部と、
テンポ制御部からのテンポ調整信号に応じてテンポ調整した音楽を発生する音響制御部とを有し、
過去の呼吸周期データから、次の呼吸ボトムの出現タイミングを予測し、その出現タイミングに応じて機器の動作を指示する呼吸同期装置である。その呼吸同期装置において、
患者の呼吸信号とテンポ調整信号に係る振動子とが位相における相互引き込みを為すことを特徴とする。
The present invention has been made to achieve the above object. The respiratory synchronization device according to the present invention is
A respiration measuring unit that detects a patient's respiration over time as a respiration signal;
Calculating a respiratory phase signal and a respiratory cycle signal from the respiratory signal, passing the respiratory phase signal to the tempo control unit, and passing the respiratory cycle signal to the respiratory bottom prediction unit;
A tempo control unit that generates a tempo adjustment signal that variably adjusts the music tempo according to the respiratory phase signal, and sends the tempo adjustment signal to the acoustic control unit;
A sound control unit that generates music with a tempo adjusted according to a tempo adjustment signal from the tempo control unit,
This is a breathing synchronization device that predicts the appearance timing of the next breathing bottom from the past breathing cycle data and instructs the operation of the device in accordance with the appearance timing. In the respiratory synchronizer,
The respiratory signal of the patient and the transducer related to the tempo adjustment signal are mutually pulled in phase .

まず、本発明を利用することにより、患者の呼吸が誘導され呼吸周期の安定化が図られる。更に、呼吸ボトムが的確に予想され、よって、呼吸ボトムでのピンポイントでのビーム照射や画像撮影が可能となり、大幅に照射精度や画像の質が向上する。   First, by utilizing the present invention, the patient's breathing is induced and the respiratory cycle is stabilized. In addition, a breathing bottom is accurately predicted, and therefore, pinpoint beam irradiation and image shooting at the breathing bottom become possible, and irradiation accuracy and image quality are greatly improved.

以下において、図面を参照しつつ本発明に係る実施の形態を説明する。   Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

呼吸同期方式について.
まず、実施の形態の説明の前提として、図1、図2、図3及び図4により呼吸同期方式を説明する。呼吸同期方式では、呼吸信号に対して閾値を設定し、呼吸信号が閾値に関する要件を満たしている場合にゲート信号がオン状態になる。要件とは、呼吸信号が閾値以下のレベルにある、呼吸信号が閾値以上のレベルにある、呼吸信号が2つの閾値の中間レベルにある、などというものである。ゲート信号とは、ビーム照射や画像撮影を制御するための信号であり、ゲート信号がオン状態の時に、ビーム照射や画像撮影が実行され、ゲート信号がOFF状態の時は、ビーム照射や画像撮影は実行されない。図1は、呼吸信号が閾値以下のレベルにあるという要件の場合の、ゲート信号の遷移の例を示す。
About respiratory synchronization method.
First, as a premise of the description of the embodiment, the respiratory synchronization method will be described with reference to FIGS. 1, 2, 3, and 4. In the respiratory synchronization method, a threshold value is set for the respiratory signal, and the gate signal is turned on when the respiratory signal satisfies the requirements regarding the threshold value. The requirements are that the respiratory signal is at a level below the threshold, the respiratory signal is at a level above the threshold, the respiratory signal is at an intermediate level between the two thresholds, and so on. The gate signal is a signal for controlling beam irradiation and image shooting. When the gate signal is on, beam irradiation and image shooting are executed. When the gate signal is off, beam irradiation and image shooting are performed. Is not executed. FIG. 1 shows an example of the transition of a gate signal in the case where the respiration signal is at a level below a threshold.

ここで、図2のように、閾値の設定が適切でない、即ち呼吸ボトムよりかなり上のレベルに設定されてしまうと、呼吸ボトムの出現時点から時間的にずれたタイミングでも、ビーム照射や画像撮影が実行されることになり得る。そこで、図3のように、閾値が呼吸ボトム近辺のレベルに設定された場合、ゲート信号のオン状態の時間間隔は狭くなり、ビーム照射や画像撮影の期間は呼吸ボトムの出現時点に近づくため、この問題を回避することができる。しかし、図4のように、呼吸そのものが不安定な場合は、閾値が呼吸ボトム近辺のレベルに設定されることで、ゲート信号のオン状態の出現頻度が著しく低下し、治療時間の大幅な延長につながる。これは、患者の負担が大きくなるため避けなければならない。   Here, as shown in FIG. 2, if the threshold setting is not appropriate, that is, if the level is set to a level significantly higher than the breathing bottom, beam irradiation or image capturing is performed even at a timing shifted from the breathing bottom. Can be executed. Therefore, as shown in FIG. 3, when the threshold is set to a level near the breathing bottom, the time interval of the on state of the gate signal is narrowed, and the beam irradiation and image capturing period approaches the present time of the breathing bottom, This problem can be avoided. However, as shown in FIG. 4, when the breathing itself is unstable, the threshold is set at a level near the bottom of the breathing, so that the frequency of appearance of the ON state of the gate signal is remarkably lowered, and the treatment time is greatly extended. Leads to. This must be avoided because it increases the burden on the patient.

従って、呼吸同期方式では、照射効率と照射精度のバランスの取れた治療を行うため、患者の呼吸が安定していることが要求される。よって本発明では、人間の生理的挙動は時々刻々と変化し安定しにくいという現実の状況下で、安定し難い挙動を安定させるために、人間と人間を制御する側の機械との間のインタラクションを導入する。   Therefore, in the respiratory synchronization method, the patient's breathing is required to be stable in order to perform treatment with a balance between irradiation efficiency and irradiation accuracy. Therefore, in the present invention, in an actual situation where the physiological behavior of a human changes every moment and is difficult to stabilize, the interaction between the human and the machine that controls the human is performed in order to stabilize the difficult behavior. Is introduced.

具体的には、相互引き込みという手法により人間の生理的挙動のリズムと機械のリズムを相互に引き込ませ、ある程度の生理的挙動のばらつきを許容しつつ、生理的挙動を安定化させる。同時に、次の生理的挙動のサイクルを予測することで、放射線治療装置又は画像診断装置の生理的挙動に完全同期した動作を実現する。つまり、生理的挙動の安定化と生理的挙動の予測という2重化された制御手法を利用する。   Specifically, the physiological behavior rhythm and the machine rhythm are mutually attracted by a method called mutual pulling, and the physiological behavior is stabilized while allowing some variation in physiological behavior. At the same time, by predicting the cycle of the next physiological behavior, an operation completely synchronized with the physiological behavior of the radiation therapy apparatus or the image diagnostic apparatus is realized. In other words, a dual control method of stabilizing physiological behavior and predicting physiological behavior is used.

実施の形態1.
図5は、本発明に係る実施の形態1の呼吸誘導型放射線治療装置100(以下、「放射線治療装置100」と称する)の構成を示すブロック図である。放射線治療装置100では、患者に音楽を聞かせ、音楽に合わせたタッピングをさせることで、患者の呼吸を誘導する。その結果、患者の呼吸周期は一定値に安定して、呼吸に完全同期した放射線治療を行うことができる。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the respiratory-guided radiation therapy apparatus 100 (hereinafter referred to as “radiation therapy apparatus 100”) according to the first embodiment of the present invention. In the radiotherapy apparatus 100, the patient's breathing is induced by letting the patient listen to music and tapping according to the music. As a result, the patient's respiratory cycle is stabilized at a constant value, and radiotherapy that is completely synchronized with respiration can be performed.

上記放射線治療装置100は、音響制御部101、呼吸測定部102、呼吸信号処理部103、テンポ制御部104、放射線発生部105、照射部106、照射制御部107、呼吸ボトム予測部108、及び、スイッチ109を有する。これらの構成要素を備える放射線治療装置100による実施の形態1の概略ポイント(3点)をまず示す。   The radiotherapy apparatus 100 includes an acoustic control unit 101, a respiration measurement unit 102, a respiration signal processing unit 103, a tempo control unit 104, a radiation generation unit 105, an irradiation unit 106, an irradiation control unit 107, a respiration bottom prediction unit 108, and A switch 109 is included. First, schematic points (three points) of the first embodiment by the radiation therapy apparatus 100 including these components will be described.

1つ目は、テンポ制御部104内で、呼吸のモデルである位相振動子の微分方程式(以下の数1の式)の解をリアルタイムに数値計算し、微分方程式の解の周期に応じて音楽のテンポを生成し、音響制御部101から出力する点である。数1の位相振動子の微分方程式には、患者の呼吸信号の位相と位相振動子の位相との差に応じた摂動項が挿入されている。これにより、音楽を媒介にして、患者の呼吸と位相振動子とが相互に引き込むようになる。呼吸と位相振動子の両者の位相関係に基づいて、音楽のテンポが変化するため、テンポは一定ではなく、ある種のゆらぎをもったものになる。一方が他方の一定リズムに一方的に引き込む強制引き込みではなく、一方と他方がお互いに歩み寄るような形式で中間点に引き込むこのようなケースは、相互引き込みと呼ばれている。相互引き込みにより、引き込みを安定的に継続させることが可能となる。   First, in the tempo control unit 104, the solution of the differential equation (formula 1 below) of the phase oscillator that is a respiration model is numerically calculated in real time, and the music is played in accordance with the period of the differential equation solution. Is generated and output from the sound control unit 101. A perturbation term corresponding to the difference between the phase of the respiratory signal of the patient and the phase of the phase oscillator is inserted in the differential equation of the phase oscillator of Formula 1. As a result, the patient's breathing and the phase oscillator are drawn into each other through music. Since the tempo of music changes based on the phase relationship between both breathing and the phase oscillator, the tempo is not constant and has some kind of fluctuation. Such a case in which one side is not forcedly drawn into the other constant rhythm, but one side and the other draws to the middle point in a manner that approaches each other, is called mutual drawing. By mutual pulling, pulling can be continued stably.

2つ目は、音楽に合わせたタッピング動作を導入する点である。音楽による聴覚刺激と、音楽に合わせた身体動作とを組み合わせることで、音楽リズムと呼吸リズムの引き込み頻度が飛躍的に高まる。身体動作としては、指を動かす程度のタッピングで十分であり、放射線治療および画像診断の分野に十分適用可能である。タッピングを導入することで、患者が音楽に合わせて呼吸をするという意識を持たなくても、引き込みが発生する。これは、患者の強制感を緩和することにつながる。患者は、例えば、スイッチ109を押す(タップする)ことによりタッピング動作を実現することができる。タッピング動作は他の形態のものであってもよい。   The second point is that a tapping operation in accordance with music is introduced. The frequency of pulling in music rhythm and breathing rhythm dramatically increases by combining auditory stimulation with music and body movements that match the music. As the body movement, tapping that moves a finger is sufficient, and it is sufficiently applicable to the fields of radiation therapy and diagnostic imaging. By introducing tapping, retraction occurs even if the patient is not conscious of breathing to the music. This leads to relief of the patient's compulsion. The patient can realize the tapping operation by pressing (tapping) the switch 109, for example. The tapping operation may take other forms.

3つ目は、上記2つの工夫により呼吸が安定化した状態において、呼吸ボトムを予測する点である。呼吸ボトム予測部108では、呼吸信号処理部103から呼吸周期に関する情報を得、蓄積した過去の呼吸周期から次の呼吸周期を予測し、呼吸ボトムの出現タイミングを予測する。ビーム照射や画像撮影の理想的なタイミングは呼吸ボトムの出現時点であるため、そのタイミングでビーム照射や画像撮影することで、大幅な精度の改善を図ることができる。呼吸が安定化した状態であるため、移動平均、自己回帰モデル、カルマンフィルタなどの既存の推定手法を用いることで次の呼吸周期の予測が容易にできる。   The third point is that a breathing bottom is predicted in a state where breathing is stabilized by the above-described two ideas. The respiratory bottom prediction unit 108 obtains information about the respiratory cycle from the respiratory signal processing unit 103, predicts the next respiratory cycle from the accumulated past respiratory cycle, and predicts the appearance timing of the respiratory bottom. Since the ideal timing of beam irradiation and image capturing is the time when the breathing bottom comes out, beam irradiation and image capturing at that timing can greatly improve accuracy. Since the respiration is in a stable state, the next respiration cycle can be easily predicted by using existing estimation methods such as a moving average, an autoregressive model, and a Kalman filter.

続いて、各部の構成について示す。なお、以下では、放射線治療装置について説明するが、本発明の実施の形態は、画像診断装置においても利用可能である。その場合、例えば、照射部106の代わりに、画像撮影部(等)が設定されることになる。更に、本発明の実施の形態は、核磁気共鳴画像診断装置や超音波画像診断装置などにおいても、利用可能である。   Then, it shows about the structure of each part. In the following, a radiotherapy apparatus will be described, but the embodiment of the present invention can also be used in an image diagnostic apparatus. In this case, for example, an image photographing unit (etc.) is set instead of the irradiation unit 106. Furthermore, the embodiment of the present invention can also be used in a nuclear magnetic resonance diagnostic imaging apparatus, an ultrasonic diagnostic imaging apparatus, or the like.

放射線発生部105は、放射線を加速する加速器である。加速器の種類としては、例えばシンクロトロンや線型加速器が挙げられる。シンクロトロンは陽子線や炭素線を発生・加速させ、線型加速器は電子線やX線を発生・加速させる。   The radiation generator 105 is an accelerator that accelerates radiation. Examples of the type of accelerator include a synchrotron and a linear accelerator. The synchrotron generates and accelerates protons and carbon beams, and the linear accelerator generates and accelerates electron beams and X-rays.

照射部106は、放射線を患者に向けて照射するための装置である。例えば、照射野形成のためのコリメータやフィルタ等から構成される。   The irradiation unit 106 is a device for irradiating the patient with radiation. For example, it is composed of a collimator and a filter for forming an irradiation field.

照射制御部107は、後述するゲート信号に基づいて、放射線発生部105および照射部106を制御する。   The irradiation control unit 107 controls the radiation generation unit 105 and the irradiation unit 106 based on a gate signal described later.

呼吸測定部102は、例えば位置計測用のカメラとそのコントローラであり、患者の体表に貼り付けたマーカーの呼吸に伴う位置変動を呼吸信号として検出する。その他、呼吸信号計測用のセンサとしては、伸縮性可変抵抗素子を内蔵したバンド式の呼吸ピックアップ、サーミスタ、歪ゲージ、レーザー変位計などを用いることができる。   The respiration measurement unit 102 is, for example, a position measurement camera and its controller, and detects a position change accompanying respiration of a marker attached to the patient's body surface as a respiration signal. In addition, as a respiratory signal measurement sensor, a band-type respiratory pickup, a thermistor, a strain gauge, a laser displacement meter, or the like that incorporates an elastic variable resistance element can be used.

呼吸信号処理部103は、呼吸信号から位相と周期を計算する。位相の計算は、一つ前の呼吸周期に対して、現在のサンプル点の位置関係から検出する。周期は、呼吸ボトム間の間隔を計算して求める。呼吸位相はテンポ制御部104に受け渡され、呼吸周期は呼吸ボトム予測部108に受け渡される。   The respiration signal processing unit 103 calculates the phase and period from the respiration signal. The calculation of the phase is detected from the positional relationship of the current sample point with respect to the previous respiratory cycle. The period is obtained by calculating the interval between the breathing bottoms. The respiratory phase is transferred to the tempo control unit 104, and the respiratory cycle is transferred to the respiratory bottom prediction unit 108.

テンポ制御部104は、呼吸モデルである位相振動子(数1)の解(θ)をリアルタイムに数値計算し、位相振動子の周期に応じて音楽のテンポを生成し、音楽のテンポを可変調整するためのテンポ調整信号を音響制御部101へ送る。 The tempo control unit 104 calculates the solution (θ 1 ) of the phase oscillator (Formula 1), which is a breathing model, in real time, generates the music tempo according to the period of the phase oscillator, and varies the music tempo. A tempo adjustment signal for adjustment is sent to the acoustic control unit 101.

Figure 0004247533
Figure 0004247533

位相振動子の周期から音楽のテンポを生成するには、まず、位相振動子の周期から1分間あたりの波の数を計算する。次に、1分間あたりの波の数と1小節を構成する拍数とを掛け合わせ、音楽のテンポとする。例えば、周期が4秒で4分の4拍子の曲であれば、1分間あたりの波の数は15(回/分)、1小節を構成する拍数は4(拍)となり、60(BPM:Beat Per Minute)が音楽テンポになる。このようにして、位相振動子の周期を音楽のテンポに反映させることで、音楽を媒介にして、位相振動子と患者の呼吸とが相互に引き込むようになる。なお、呼吸との引き込みは他の非線形振動子でも可能であり、位相振動子は一例である。   In order to generate the music tempo from the period of the phase oscillator, first, the number of waves per minute is calculated from the period of the phase oscillator. Next, the number of waves per minute is multiplied by the number of beats that make up one measure to obtain the music tempo. For example, if the song has a period of 4 seconds and a ¼ time signature, the number of waves per minute is 15 (times / minute), the number of beats constituting one bar is 4 (beats), and 60 (BPM) : Beat Per Minute) becomes the music tempo. In this way, by reflecting the period of the phase oscillator in the tempo of the music, the phase oscillator and the patient's breathing are mutually drawn through the music. Note that respiration and respiration can be performed by other nonlinear vibrators, and the phase vibrator is an example.

音楽リズムと患者の呼吸リズムとの関係を、下記の数1、数2を用いて模式的に説明する。なお、数2は説明のために患者の呼吸をモデル化したものであり、実際に数値計算されるものではない。θは音楽(位相振動子)の位相、ωは音楽(位相振動子)の固有振動数、θは呼吸の位相、ωは呼吸の固有振動数である。ξは音楽(位相振動子)と呼吸間の結合の強さをあらわす係数である。ξを大きくすると音楽テンポは呼吸に応じて変化しやすくなり、小さいとその逆となる。ξは患者の内的な状態をあらわす係数である。例えば、(後で説明する)音楽に合わせたタッピング動作によりξは大きくなる可能性がある。ξを大きくすると呼吸テンポは音楽に応じて変化しやすくなり、小さいとその逆となる。 The relationship between the music rhythm and the patient's respiratory rhythm will be schematically described using the following equations 1 and 2. Note that Equation 2 models patient breathing for explanation, and is not actually calculated numerically. θ 1 is the phase of music (phase oscillator), ω 1 is the natural frequency of music (phase oscillator), θ 2 is the phase of respiration, and ω 2 is the natural frequency of respiration. ξ 1 is a coefficient representing the strength of coupling between music (phase oscillator) and respiration. When ξ 1 is increased, the music tempo is likely to change according to breathing, and vice versa. ξ 2 is a coefficient representing the internal state of the patient. For example, ξ 2 may be increased by a tapping operation in accordance with music (described later). Increasing ξ 2 tends to change the breathing tempo according to music, and vice versa.

Figure 0004247533
Figure 0004247533

数1の挙動について考える。θがθより大きい場合、つまり、呼吸が音楽より位相が進んでいる場合、数1の右辺第二項は正となり、やがてθはθに近づく。つまり、音楽のテンポが早まり、音楽の位相が呼吸の位相に近づく。θがθより小さい場合、つまり、呼吸が音楽より位相が遅れている場合、数1の右辺第二項は負となり,やがてθはθに近づく。つまり、音楽のテンポが遅くなり、音楽の位相が呼吸の位相に近づく。 Consider the behavior of Equation 1. When θ 2 is larger than θ 1 , that is, when breathing is in phase with music, the second term on the right side of Equation 1 becomes positive, and θ 1 approaches θ 2 in due course. That is, the music tempo is accelerated and the music phase approaches the breathing phase. When θ 2 is smaller than θ 1 , that is, when respiration is out of phase with music, the second term on the right side of Equation 1 becomes negative, and θ 1 approaches θ 2 in due course. That is, the music tempo is slowed down and the music phase approaches the breathing phase.

数2の挙動について考える。θがθより大きい場合、つまり、音楽が呼吸より位相が進んでいる場合、数2の右辺第二項は正となり、やがてθはθに近づくことが予想される。つまり、呼吸のテンポが速まり、呼吸の位相が音楽の位相に近づくことが期待される。θがθより小さい場合、つまり、音楽が呼吸より位相が遅れている場合、数2の右辺第二項は負となり、やがてθはθに近づくことが予想される。つまり、呼吸のテンポが遅くなり、呼吸の位相が音楽の位相に近づくことが期待される。以上のように、位相振動子の周期を音楽のテンポと対応づけることで、音楽を媒介にした位相振動子と患者の呼吸の相互引き込みが成立する。 Consider the behavior of Equation 2. If θ 1 is greater than θ 2 , that is, if the music is more advanced in phase than respiration, the second term on the right side of Equation 2 is positive, and θ 2 is expected to approach θ 1 in due course. That is, it is expected that the breathing tempo will increase and the breathing phase will approach the music phase. When θ 1 is smaller than θ 2 , that is, when music is delayed in phase from respiration, the second term on the right side of Equation 2 becomes negative, and θ 2 is expected to approach θ 1 before long. In other words, it is expected that the breathing tempo will slow down and the breathing phase will approach the music phase. As described above, by associating the period of the phase oscillator with the tempo of music, mutual entrainment between the phase oscillator and the patient's breath through the music is established.

呼吸ボトム予測部108は、過去の呼吸周期から、未来の次の呼吸周期を推定し、呼吸ボトムの出現タイミングを予測する。更に、次の呼吸ボトムが予測される時点を基準にして、その前後でゲート信号がオン状態になり、その他の時はOFF状態となるようにする。ここで、ゲート信号がオン状態の場合のみ加速器からビームを取り出すことが可能になる。換言すれば、ゲート信号とは、患部に放射線を照射可能な期間を示すといえる。また、呼吸ボトムは最も照射に適したタイミングである。この場合、最も照射に適したタイミングとは、呼吸等により移動する患部が治療計画時とほぼ同じ位置にあるタイミングをいう。ゲート信号の幅は、ビームの幅(スピル幅)と同程度、もしくは、若干大きめぐらいにしておけばよい。   The breathing bottom prediction unit 108 estimates the next breathing cycle in the future from the past breathing cycle, and predicts the appearance timing of the breathing bottom. Further, the gate signal is turned on before and after the time when the next breathing bottom is predicted, and is turned off at other times. Here, the beam can be extracted from the accelerator only when the gate signal is on. In other words, it can be said that the gate signal indicates a period during which the affected part can be irradiated with radiation. The breathing bottom is the most suitable timing for irradiation. In this case, the most suitable timing for irradiation refers to a timing at which the affected part that moves due to breathing or the like is at substantially the same position as when the treatment is planned. The width of the gate signal may be about the same as or slightly larger than the width of the beam (spill width).

予測アルゴリズムは、例えば、自己回帰(AR:Auto Regressive)モデルやその移動平均(ARMA:Auto Regressive Moving Average)モデルを用いる。自己回帰モデルは、以下の数3のように記述される。

Figure 0004247533
For example, an autoregressive (AR) model or a moving average (ARMA) model is used as the prediction algorithm. The autoregressive model is described as Equation 3 below.
Figure 0004247533

呼吸信号処理部103より逐次得られる呼吸周期を、過去1呼吸前(yn−1)から過去p呼吸前(yn−p)まで蓄積し、これらの呼吸周期の値から数3に従って、未来の次の呼吸周期(y)を推定する。(p+1)個の呼吸周期データを使って、事前に、数3の左辺と右辺を最小2乗法でフィッテングし、係数a〜aを決定しておく必要がある。xはノイズ項をあらわし、同じく、事前に値を設定しておく必要がある。係数a〜aは一度計算したら、そのまま固定値として使用できるが、新たな呼吸周期が得られるたびに逐次再計算して、新たなものを使用するようにしてもよい。また、予測アルゴリズムとしてカルマンフィルタを利用するようにしてもよいし、過去の呼吸周期の移動平均を利用するようにしてもよい。 The respiratory cycle sequentially obtained from the respiratory signal processing unit 103 is accumulated from the previous one before breath (y n-1 ) to the past p before breath (y n-p ). Next respiratory cycle (y n ) is estimated. Using the (p + 1) pieces of respiratory cycle data, it is necessary to fit the left side and the right side of Equation 3 by the least square method in advance to determine the coefficients a 0 to a p . xn represents a noise term, and similarly, a value needs to be set in advance. Once the coefficients a 0 to a p are calculated, they can be used as fixed values as they are, but each time a new respiratory cycle is obtained, the coefficients a 0 to a p may be sequentially recalculated to use new ones. Further, a Kalman filter may be used as a prediction algorithm, or a moving average of past respiratory cycles may be used.

よって、予測アルゴリズムとしては、
(1)単純外挿法、
(2)移動平均法、
(3)自己回帰モデル、
(4)(a・・aが呼吸周期を求める毎に計算される)カルマンフィルタ、
などが利用され得ることになる。
Therefore, as a prediction algorithm,
(1) Simple extrapolation method,
(2) Moving average method,
(3) autoregressive model,
(4) Kalman filter (calculated every time a 0 ... A p is obtained for the respiratory cycle),
Etc. can be used.

音響制御部101は、音源データ格納部とプレイヤとスピーカから構成され、外部からの信号に応じて任意にテンポ調整が可能である。音楽のデータ形式に制約はなく、そのテンポ制御は、音譜と音譜との間の時間を延ばしたり、縮めたりすることで実現可能である。例えば、音源データがいわゆるMIDIデータである場合には、音譜と音譜との間隔を各々の音譜ごとに制御するようにしてもよい。また、音譜ごとに時間間隔が変わると違和感が感じられる場合、一定時間ごと、もしくは、音楽の小節周期ごとにテンポを変化させてもよい。   The sound control unit 101 includes a sound source data storage unit, a player, and a speaker, and can arbitrarily adjust the tempo according to an external signal. There is no restriction on the music data format, and the tempo control can be realized by extending or shortening the time between the musical notation. For example, when the sound source data is so-called MIDI data, the interval between the musical score and the musical score may be controlled for each musical score. If the time interval changes for each musical score, a sense of incongruity can be felt, and the tempo may be changed every fixed time or every bar period of music.

スイッチ109は、タッピング動作のためのスイッチである。患者が、当該スイッチをタッピングする(継続して軽く打つ)ことで、音楽に合わせた指のタッピング動作を実現することができる。   The switch 109 is a switch for tapping operation. By tapping (continuously tapping) the switch, the patient can realize a finger tapping operation in accordance with music.

次に、図6を参照して、図5に示す放射線治療装置100が、放射線の照射に際して、患者の呼吸を誘導する処理を説明する。図6は、放射線治療装置100が、患者の呼吸を誘導する処理を示すフローチャートである。   Next, with reference to FIG. 6, processing in which the radiotherapy apparatus 100 shown in FIG. 5 induces patient respiration upon irradiation with radiation will be described. FIG. 6 is a flowchart showing a process in which the radiation therapy apparatus 100 induces patient respiration.

最初に、S1で、安静時の患者の呼吸を一定時間計測し、音楽(位相振動子)の固有振動数(ω)を決定する。つまり、音楽テンポの初期値を決定する。同時に、呼吸ボトム予測部108で、呼吸ボトムの出現タイミングを予測するための、予測モデル(例えば、自己回帰モデル)における係数を決定しておく。 First, at S1, the patient's breathing at rest is measured for a certain period of time, and the natural frequency (ω 1 ) of the music (phase oscillator) is determined. That is, the initial value of the music tempo is determined. At the same time, the respiration bottom prediction unit 108 determines a coefficient in a prediction model (for example, an autoregressive model) for predicting the appearance timing of the respiration bottom.

次にS2で、音響制御部101を動作させて、前記テンポでの音楽の再生を開始する。同時に、呼吸測定部102において、患者の呼吸を測定して、呼吸信号を生成する。   Next, in S2, the sound control unit 101 is operated to start playing music at the tempo. At the same time, the respiration measurement unit 102 measures the respiration of the patient and generates a respiration signal.

次にS3で、呼吸信号処理部103が、呼吸測定部102から受け取った呼吸信号を元に、呼吸の位相を計算する。位相の計算は一定時間ごとに実施する。S4で、呼吸の周期を計算する。周期の計算は呼吸のボトムが検出されるたびに実施する。   In step S <b> 3, the respiration signal processing unit 103 calculates a respiration phase based on the respiration signal received from the respiration measurement unit 102. The phase calculation is performed at regular intervals. In S4, the respiratory cycle is calculated. A cycle calculation is performed each time a bottom of respiration is detected.

次にS5で、テンポ演算部104において、位相振動子の解を数値計算する。例えば4次のルンゲクッタ法を用いた数値計算をコンピュータプログラムで実行する。位相振動子の周期を計算して、周期から音楽テンポを決定する。   Next, in S5, the tempo calculation unit 104 numerically calculates the solution of the phase vibrator. For example, a numerical calculation using a fourth-order Runge-Kutta method is executed by a computer program. The period of the phase oscillator is calculated, and the music tempo is determined from the period.

次にS6で、呼吸ボトム予測部8は、呼吸信号処理部103から受け取った呼吸周期を元に、次の呼吸ボトムを予測し、ゲート信号を生成する。   Next, in S6, the respiration bottom prediction unit 8 predicts the next respiration bottom based on the respiration cycle received from the respiration signal processing unit 103, and generates a gate signal.

S5が終了すると、S3へ戻り、S6が終了すると、S4へ戻り、治療が終了するまで上記手続きが繰り返される。   When S5 ends, the process returns to S3. When S6 ends, the process returns to S4, and the above procedure is repeated until the treatment ends.

図7に基づき、実施の形態1の効果を説明する。従来の呼吸同期方式では、呼吸振幅のPeak to Peakのボトムから約3分の1付近に閾値が設定され、呼吸信号が閾値を下回ると図7(1)下段に示すようにゲート信号がオン状態になっていた。この方式では、ボトムからずれた場所でもビームが照射されてしまう。照射精度を上げるためには、閾値を呼吸ボトムに近づける必要があるが、患者の呼吸振幅が不安定である場合には、閾値を下げると治療時間が大幅に延長してしまう。実施の形態1により、呼吸を誘導し周期の安定化を図り、呼吸ボトムを予想した場合、呼吸ボトムでのピンポイントでのビーム照射が可能となり(図7(2))、大幅に照射精度が向上する。   The effects of the first embodiment will be described based on FIG. In the conventional respiratory synchronization method, a threshold is set in the vicinity of about one third from the bottom of Peak to Peak of the respiratory amplitude, and when the respiratory signal falls below the threshold, the gate signal is turned on as shown in the lower part of FIG. It was. In this method, the beam is irradiated even at a location deviated from the bottom. In order to increase the irradiation accuracy, it is necessary to bring the threshold close to the breathing bottom. However, if the patient's respiratory amplitude is unstable, lowering the threshold significantly extends the treatment time. According to the first embodiment, when breathing is induced to stabilize the cycle and the breathing bottom is predicted, beam irradiation at the pinpoint at the breathing bottom becomes possible (FIG. 7 (2)), and the irradiation accuracy is greatly improved. improves.

実施の形態2.
実施の形態2は、患者の呼吸を、予め設定された目標となる呼吸周期に誘導する構成を備える。目標となる呼吸周期への誘導は、相互引き込み状態を多段階的に創出させることで実現する。具体的には、患者の呼吸と位相振動子の相互引き込み状態を判定し、相互引き込みが達成された場合、位相振動子の固有振動数ωを目標周期へ若干近づけて変化させることにより、次の相互引き込み状態を誘発する。以上を繰り返し実行することで、患者の呼吸を任意の目標周期に誘導可能とする。
Embodiment 2. FIG.
The second embodiment includes a configuration for guiding a patient's breathing to a preset target breathing cycle. Guidance to the target respiratory cycle is realized by creating a mutual drawing state in multiple stages. Specifically, the mutual respiration state of the patient's breathing and the phase oscillator is determined, and if mutual entrainment is achieved, the natural frequency ω 1 of the phase oscillator is changed slightly closer to the target period to change Induces mutual retraction. By repeatedly executing the above, the patient's breathing can be guided to an arbitrary target period.

図8は、本発明に係る実施の形態2の呼吸誘導型放射線治療装置200(以下、「放射線治療装置200」と称する)の構成を示すブロック図である。放射線治療装置200では、実施の形態1の放射線治療装置100に対して、判定部201と、目標値入力部202とが新たに設けられている。これらの構成の追加に伴い、テンポ演算部104は新たな動作を行う。   FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a respiratory-guided radiation therapy apparatus 200 (hereinafter referred to as “radiation therapy apparatus 200”) according to the second embodiment of the present invention. In the radiotherapy apparatus 200, a determination unit 201 and a target value input unit 202 are newly provided with respect to the radiotherapy apparatus 100 of the first embodiment. With the addition of these configurations, the tempo calculation unit 104 performs a new operation.

以下、放射線治療装置200の構成および動作を説明する。但し、以下説明する構成および動作以外については、実施の形態1の放射線治療装置100(図5)と同じであるので、その説明は省略する。   Hereinafter, the configuration and operation of the radiation therapy apparatus 200 will be described. However, since the configuration and operation other than those described below are the same as those of the radiation therapy apparatus 100 (FIG. 5) according to the first embodiment, description thereof will be omitted.

まず、目標値入力部202は、患者の呼吸周期の目標値を入力する装置であり、例えば、キーボード、マウス、数値ダイヤル等である。なお、実施の形態1で説明したように、患者の呼吸周期とテンポとは相関関係があるので、患者の呼吸周期に変えて、目標となる音楽のテンポを入力し、目標値となる呼吸周期を求めてもよい。   First, the target value input unit 202 is a device that inputs a target value of a patient's respiratory cycle, and is, for example, a keyboard, a mouse, a numerical dial, or the like. As described in the first embodiment, since the patient's respiratory cycle and the tempo are correlated, the rhythm of the target music is input instead of the patient's respiratory cycle, and the target respiratory cycle You may ask for.

判定部201は、患者の呼吸と位相振動子の相互引き込み状態を判定する。本実施の形態では、位相振動子の位相(θ)と呼吸の位相(θ)との位相差が所定の値以下になった場合に引き込みが成立したとする。このとき、テンポ演算部104は、相互引き込み時の位相振動子の周期と、目標値入力部202から入力された目標呼吸周期との差分の一部を、相互引き込み時の位相振動子の固有振動数ωに加算する。例えば、差分が4Sのとき、差分の一部(2S)を周期から振動数に変換し、相互引き込み時の位相振動子の固有振動数ωに加算する。これにより、位相振動子の固有振動数ωが変更される。 The determination unit 201 determines the respiration state of the patient's respiration and the phase oscillator. In the present embodiment, it is assumed that the pull-in is established when the phase difference between the phase (θ 1 ) of the phase oscillator and the phase (θ 2 ) of respiration becomes a predetermined value or less. At this time, the tempo calculation unit 104 uses a part of the difference between the period of the phase oscillator at the time of mutual pulling and the target respiratory cycle input from the target value input unit 202 as the natural vibration of the phase vibrator at the time of mutual pulling. It is added to the number ω 1. For example, when the difference is 4S, a part of the difference (2S) is converted from the period to the frequency and added to the natural frequency ω 1 of the phase vibrator at the time of mutual drawing. As a result, the natural frequency ω 1 of the phase vibrator is changed.

さらに次のステップでは、差分の残り2Sの一部(例えば、S)を周期から振動数に変換し、位相振動子の固有振動数ωに加算する。このように位相振動子の固有振動数ωを目標周期へ徐々に近づけて変化させることにより、次々と段階的に相互引き込み状態を誘発する。その結果、患者の呼吸は最終的な目標呼吸周期に誘導される。 In the next step, a part (for example, S) of the remaining 2S of the difference is converted from the period to the frequency and added to the natural frequency ω 1 of the phase vibrator. In this manner, by gradually changing the natural frequency ω 1 of the phase vibrator to gradually approach the target period, the mutual pulling state is induced step by step. As a result, the patient's breathing is guided to the final target breathing cycle.

また、患者の呼吸と加速器の運転周期・初期位相とを一致させることにより、時間短縮による大幅な治療効率の向上が期待できる。   In addition, by making the patient's breathing coincide with the operation cycle and initial phase of the accelerator, it can be expected that the treatment efficiency will be greatly improved by shortening the time.

実施の形態2によれば、位相振動子の周期と目標呼吸周期との差に応じて位相振動子の固有振動数を修正し、修正した位相振動子の周期に基づいて、患者へ与える音楽テンポを調整するため、患者の呼吸状態に合わせた無理のない相互引き込みが実現できるとともに、患者の呼吸を任意の周期に誘導することができる。   According to the second embodiment, the natural frequency of the phase oscillator is corrected in accordance with the difference between the period of the phase oscillator and the target respiratory period, and the music tempo to be given to the patient based on the corrected period of the phase oscillator Therefore, it is possible to realize a reasonable reciprocal pulling in accordance with the patient's breathing state and to guide the patient's breathing in an arbitrary cycle.

実施の形態3.
図9は、本発明に係る実施の形態3の呼吸誘導型放射線治療装置300(以下、「放射線治療装置300」と称する)の構成を示すブロック図である。放射線治療装置300では、実施の形態1の放射線治療装置100に対して、スイッチ109と接続する刺激提示部110が新たに設けられている。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of a respiratory-guided radiation therapy apparatus 300 (hereinafter referred to as “radiation therapy apparatus 300”) according to the third embodiment of the present invention. In the radiotherapy apparatus 300, a stimulus presentation unit 110 that is connected to the switch 109 is newly provided in the radiotherapy apparatus 100 of the first embodiment.

以下、放射線治療装置300の構成および動作を説明する。但し、以下説明する構成および動作以外については、実施の形態1の放射線治療装置100(図5)と同じであるので、その説明は省略する。   Hereinafter, the configuration and operation of the radiation therapy apparatus 300 will be described. However, since the configuration and operation other than those described below are the same as those of the radiation therapy apparatus 100 (FIG. 5) according to the first embodiment, description thereof will be omitted.

刺激提示部110は、患者がスイッチを押した(タッピングした)ことにより生成されるタイミング情報を、患者自身に提示する手段である。提示する手段(刺激提示部110)として、音楽に別途ドラム音を被せる、というものであってもよい。更に提示する手段として、光刺激や振動刺激を利用するものであってもよい。   The stimulus presentation unit 110 is a means for presenting timing information generated by the patient pressing (tapping) the switch to the patient himself / herself. As a means for presenting (stimulus presenting unit 110), a drum sound may be put on music separately. Further, as a means for presenting, a light stimulus or a vibration stimulus may be used.

このように、患者のスイッチによるタイミング情報を患者自身にフィードバックすることにより、相互引き込みの引きこみ率や安定性を向上させることができる。   In this way, by feeding back timing information from the patient's switch to the patient himself / herself, it is possible to improve the pull-in rate and stability of mutual pull-in.

その他の実施の形態.
上述の実施の形態では、再生する音楽のテンポを利用して、患者の呼吸を誘導するとして説明した。しかし音楽に限らず、例えば、光の緩やかな明滅や、患者の手足等への振動であってもよい。また、実施の形態1乃至実施の形態3では、放射線治療装置に関して述べたが、それに限定されるわけではなく、ビーム照射を画像撮影に置き換えることで、画像診断装置にも利用することができる。同様に、核磁気共鳴画像診断装置や超音波画像診断装置にも利用することができる。
Other embodiments.
In the above-described embodiment, it has been described that the patient's breathing is induced using the tempo of the music to be reproduced. However, the present invention is not limited to music, and may be, for example, slow flickering of light or vibrations of a patient's limbs. In the first to third embodiments, the radiotherapy apparatus has been described. However, the present invention is not limited to this, and the present invention can be used for an image diagnostic apparatus by replacing beam irradiation with image capturing. Similarly, it can be used for a nuclear magnetic resonance diagnostic apparatus and an ultrasonic diagnostic apparatus.

なお、実施の形態1乃至実施の形態3で説明した放射線治療装置の動作は、例えば、図6に示すフローチャートの処理を実現するコンピュータプログラムにより実現できる。したがって、そのような動作を行うコンピュータプログラム自体もまた、本発明の範疇に含まれる。そのようなコンピュータプログラムは、CD、DVD等の光ディスク、フレキシブルディスク等の磁気記録媒体、フラッシュメモリ等の半導体記録媒体に記録され得る。また、そのようなコンピュータプログラムは、インターネット等のネットワークを介して伝送され得る。   Note that the operation of the radiotherapy apparatus described in the first to third embodiments can be realized by, for example, a computer program that realizes the processing of the flowchart shown in FIG. Therefore, the computer program itself that performs such an operation is also included in the scope of the present invention. Such a computer program can be recorded on an optical disk such as a CD or DVD, a magnetic recording medium such as a flexible disk, or a semiconductor recording medium such as a flash memory. Further, such a computer program can be transmitted via a network such as the Internet.

呼吸信号が閾値以下のレベルにあるという要件の場合の、ゲート信号の遷移の例を示す。An example of transition of a gate signal in the case where the requirement that the respiration signal is at a level equal to or lower than a threshold value is shown. 呼吸信号が閾値以下のレベルにあるという要件の場合の、ゲート信号の遷移の例を示すが、閾値の設定が適切でないものの例である。An example of the transition of the gate signal in the case where the respiration signal is at a level equal to or lower than the threshold value is shown, but the threshold value is not appropriately set. 呼吸信号が閾値以下のレベルにあるという要件の場合の、ゲート信号の遷移の例を示し、且つ、呼吸信号が安定している場合の例である。An example of transition of a gate signal in the case where the respiration signal is at a level equal to or lower than a threshold value is shown, and an example in which the respiration signal is stable. 呼吸信号が閾値以下のレベルにあるという要件の場合の、ゲート信号の遷移の例を示すが、呼吸信号が不安定である場合の例である。An example of the transition of the gate signal in the case of the requirement that the respiratory signal is at a level equal to or lower than the threshold value is shown, but is an example in which the respiratory signal is unstable. 本発明に係る実施の形態1の呼吸誘導型放射線治療装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the respiration induction type radiotherapy apparatus of Embodiment 1 which concerns on this invention. 実施の形態1において、放射線治療装置が患者の呼吸を誘導する処理を示すフローチャートである。5 is a flowchart illustrating processing in which the radiation therapy apparatus induces patient respiration in the first embodiment. 実施の形態1を利用した場合の、呼吸信号及びゲート信号の推移の例である。It is an example of transition of a respiration signal and a gate signal at the time of using Embodiment 1. 本発明に係る実施の形態2の呼吸誘導型放射線治療装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the respiration induction type radiotherapy apparatus of Embodiment 2 which concerns on this invention. 本発明に係る実施の形態3の呼吸誘導型放射線治療装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the respiratory induction type radiotherapy apparatus of Embodiment 3 which concerns on this invention.

符号の説明Explanation of symbols

100、200、300 放射線治療装置、 101 音響制御部、 102 呼吸測定部、 103 呼吸信号処理部、 104 テンポ制御部、 105 放射線発生部、 106 照射部、 107 照射制御部、 108 呼吸ボトム予測部、 109 スイッチ、 110 刺激提示部、 201 判定部、202 目標値入力部。

100, 200, 300 Radiotherapy device, 101 Acoustic control unit, 102 Respiration measurement unit, 103 Respiration signal processing unit, 104 Tempo control unit, 105 Radiation generation unit, 106 Irradiation unit, 107 Irradiation control unit, 108 Respiration bottom prediction unit, 109 switch, 110 stimulus presentation unit, 201 determination unit, 202 target value input unit.

Claims (3)

患者の呼吸を経時的に呼吸信号として検出する呼吸測定部と、
呼吸信号から呼吸位相信号と呼吸周期信号を計算し、呼吸位相信号をテンポ制御部に受け渡し、呼吸周期信号を呼吸ボトム予測部に受け渡す呼吸信号処理部と、
呼吸位相信号に応じて音楽のテンポを可変調整するテンポ調整信号を生成し、該テンポ調整信号を音響制御部へ送るテンポ制御部と、
テンポ制御部からのテンポ調整信号に応じてテンポ調整した音楽を発生する音響制御部とを有し、
過去の呼吸周期データから、次の呼吸ボトムの出現タイミングを予測し、その出現タイミングに応じて機器の動作を指示する呼吸同期装置において、
患者の呼吸信号とテンポ調整信号に係る振動子とが位相における相互引き込みを為すことを特徴とする呼吸同期装置。
A respiration measuring unit that detects a patient's respiration over time as a respiration signal;
Calculating a respiratory phase signal and a respiratory cycle signal from the respiratory signal, passing the respiratory phase signal to the tempo control unit, and passing the respiratory cycle signal to the respiratory bottom prediction unit;
A tempo control unit that generates a tempo adjustment signal that variably adjusts the music tempo according to the respiratory phase signal, and sends the tempo adjustment signal to the acoustic control unit;
A sound control unit that generates music with a tempo adjusted according to a tempo adjustment signal from the tempo control unit,
In the respiratory synchronization device that predicts the appearance timing of the next breath bottom from the past breathing cycle data and instructs the operation of the device according to the appearance timing,
A respiratory synchronization device characterized in that a respiratory signal of a patient and a vibrator related to a tempo adjustment signal perform mutual pulling in phase .
上記テンポ調整信号に係る振動子の固有振動数を、目標値の振動数に向けて複数の段階において変化させ、位相における相互引き込みを多段階に発生させることを特徴とする、請求項1に記載の呼吸同期装置。 The natural frequency of the vibrator related to the tempo adjustment signal is changed in a plurality of stages toward the target frequency, and mutual pulling in the phase is generated in multiple stages. Breathing synchronizer. 患者が音楽に合わせたタッピングを行うためのスイッチを備えることを特徴とする、請求項1又は請求項2に記載の呼吸同期装置。   The respiratory synchronization apparatus according to claim 1 or 2, further comprising a switch for the patient to perform tapping according to music.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4858935B2 (en) * 2004-02-10 2012-01-18 国立大学法人東京工業大学 Nonlinear controller and nonlinear control method
FR2882657B1 (en) * 2005-03-07 2007-05-25 Xavier Lefebvre METHOD AND DEVICE FOR SYNCHRONIZING A PHYSIOLOGICAL STATE OF AN INDIVIDUAL ON A DESIRED STATE
CN101161203B (en) 2006-10-11 2011-01-26 株式会社东芝 X-ray computerized tomography apparatus, breathing indication apparatus and medical imaging apparatus
JP5329788B2 (en) * 2006-10-11 2013-10-30 株式会社東芝 X-ray computed tomography apparatus, respiratory instruction apparatus, and medical image imaging apparatus
JP5242045B2 (en) * 2006-12-01 2013-07-24 株式会社東芝 X-ray computed tomography system
US20080243018A1 (en) * 2007-03-30 2008-10-02 General Electric Company System and method to track a respiratory cycle of a subject
JP5433169B2 (en) * 2007-07-11 2014-03-05 株式会社東芝 Magnetic resonance imaging system
US8436323B2 (en) 2007-09-12 2013-05-07 Kabushiki Kaisha Toshiba Particle beam irradiation apparatus and particle beam irradiation method
JP2009247509A (en) * 2008-04-04 2009-10-29 Hitachi Medical Corp Magnetic resonance imaging apparatus with illumination
JP2012501792A (en) * 2008-09-12 2012-01-26 アキュレイ インコーポレイテッド Control of X-ray imaging based on target movement
US20130204121A1 (en) * 2010-07-16 2013-08-08 Thomas Lars Andresen Nanoparticle-guided radiotherapy
JP5745914B2 (en) * 2011-04-08 2015-07-08 株式会社東芝 X-ray CT system
JP5673371B2 (en) * 2011-06-08 2015-02-18 日本電信電話株式会社 Playback speed synchronization apparatus and program
JP5851283B2 (en) * 2012-03-01 2016-02-03 株式会社東芝 Magnetic resonance imaging system
JP6334349B2 (en) 2014-09-19 2018-05-30 株式会社東芝 Particle beam therapy system, particle beam therapy device operating method, and particle beam therapy program
CN104274914B (en) * 2014-09-25 2018-01-12 中国科学院近代物理研究所 Breathing guide device and method in the treatment of ion beam respiration gate control
CN104188680A (en) * 2014-09-25 2014-12-10 中国人民解放军第三军医大学第二附属医院 Radiography system with voice device and implementation method thereof
KR102547015B1 (en) * 2016-02-12 2023-06-27 한국전자통신연구원 Respiration tuning device
JP6592136B2 (en) * 2018-04-25 2019-10-16 株式会社東芝 Treatment apparatus, method of operating treatment apparatus, display control program, and particle beam treatment system
EP3923014A1 (en) * 2020-06-12 2021-12-15 Koninklijke Philips N.V. Patient preparation for medical imaging
CN113590872B (en) * 2021-07-28 2023-11-28 广州艾美网络科技有限公司 Method, device and equipment for generating dancing spectrum surface

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