特開 2024-46064 呼吸訓練システム、呼吸訓練方法および呼吸訓練プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024046064

(43)【公開日】2024-04-03

(54)【発明の名称】呼吸訓練システム、呼吸訓練方法および呼吸訓練プログラム

(51)【国際特許分類】

   A61N 5/10 20060101AFI20240327BHJP

   A61B 5/113 20060101ALI20240327BHJP

   A61B 5/08 20060101ALI20240327BHJP

   G16H 20/00 20180101ALI20240327BHJP

【ＦＩ】

A61N5/10 P

A61N5/10 Z

A61B5/113

A61B5/08

G16H20/00

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022151224

(22)【出願日】2022-09-22

(71)【出願人】

【識別番号】317015294

【氏名又は名称】東芝エネルギーシステムズ株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】504182255

【氏名又は名称】国立大学法人横浜国立大学

(71)【出願人】

【識別番号】510126379

【氏名又は名称】地方独立行政法人神奈川県立病院機構

(74)【代理人】

【識別番号】110001380

【氏名又は名称】弁理士法人東京国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】島 圭介

(72)【発明者】

【氏名】豊原 尚実

(72)【発明者】

【氏名】蓑原 伸一

(72)【発明者】

【氏名】下野 義章

(72)【発明者】

【氏名】中村 昌彦

【テーマコード（参考）】

4C038

4C082

5L099

【Ｆターム（参考）】

4C038SS00

4C038ST00

4C038ST01

4C038SV01

4C038SX08

4C038SX09

4C038VA04

4C038VA16

4C038VB28

4C038VB33

4C038VB40

4C038VC20

4C082AC04

4C082AE01

4C082AJ07

4C082AJ08

4C082AN10

4C082AP08

5L099AA03

(57)【要約】

【課題】治療計画の策定時の呼吸状態を治療時に再現するための呼吸訓練において、呼吸状態を基に体内の動きを可視化して呼吸訓練を効果的に行うことができる呼吸訓練技術を提供する。
【解決手段】呼吸訓練システム１は、訓練用端末５と呼吸情報処理装置３とを備え、呼吸情報処理装置３が、それぞれの時点の呼吸状態の特徴量を計算し、呼吸情報処理装置３が、それぞれの訓練用画像７０を、対応する呼吸状態の特徴量に紐づけた訓練用情報を生成し、訓練用端末５が、呼吸情報処理装置３から訓練用情報を取得し、訓練用端末５が、訓練用デバイス６を用いて患者Ｐの呼吸状態を取得し、訓練用端末５が、訓練用デバイス６で取得した呼吸状態の特徴量を計算し、訓練用端末５が、自身が計算した特徴量に紐づけられた訓練用画像７０を画面に表示する、ように構成されている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

放射線を照射して治療を行う治療施設以外の場所で患者の呼吸の訓練を行う訓練用端末と、
治療計画の策定時に訓練用情報を生成する呼吸情報処理装置と、
を備え、
前記呼吸情報処理装置が、前記患者の呼吸状態を取得すると同時に、前記患者の体内を写した断層撮影画像またはＸ線画像の少なくとも一方を含む複数の訓練用画像であって、前記呼吸状態により時系列順に変化するそれぞれの時点の前記訓練用画像を取得し、
前記呼吸情報処理装置が、それぞれの時点の前記呼吸状態の特徴量を計算し、
前記呼吸情報処理装置が、それぞれの前記訓練用画像を、対応する前記呼吸状態の前記特徴量に紐づけた前記訓練用情報を生成し、
前記訓練用端末が、前記呼吸情報処理装置から前記訓練用情報を取得し、
前記訓練用端末が、訓練用デバイスを用いて前記患者の前記呼吸状態を取得し、
前記訓練用端末が、前記訓練用デバイスで取得した前記呼吸状態の前記特徴量を計算し、
前記訓練用端末が、自身が計算した前記特徴量に紐づけられた前記訓練用画像を画面に表示する、
ように構成されている、
呼吸訓練システム。

【請求項2】

前記呼吸情報処理装置が、前記訓練用画像に対して、精細化または明確化の少なくとも一方の処理を行い、前記訓練用情報を生成する、
ように構成されている、
請求項１に記載の呼吸訓練システム。

【請求項3】

前記訓練用端末が、
複数の前記訓練用画像を用いて生成され、前記治療計画で作成された前記訓練の目標である前記呼吸状態を示す目標動画と、
複数の前記訓練用画像を用いて生成され、前記訓練用デバイスで取得した前記呼吸状態を示す現状動画と、
を並べて画面に表示する、
ように構成されている、
請求項１または請求項２に記載の呼吸訓練システム。

【請求項4】

前記訓練用端末が、前記治療計画で設定される前記放射線が照射される照射領域を示すマークを、腫瘍が写る前記訓練用画像に重ねて画面に表示する、
ように構成されている、
請求項１または請求項２に記載の呼吸訓練システム。

【請求項5】

前記訓練用デバイスは、
歪みセンサと、
前記患者の胸部または腹部の少なくとも一方に前記歪みセンサを装着するための装着具と、
を備える、
請求項１または請求項２に記載の呼吸訓練システム。

【請求項6】

放射線を照射して治療を行う治療施設以外の場所で患者の呼吸の訓練を行う訓練用端末と、
治療計画の策定時に訓練用情報を生成する呼吸情報処理装置と、
を用いて行う方法であり、
前記呼吸情報処理装置が、前記患者の呼吸状態を取得すると同時に、前記患者の体内を写した断層撮影画像またはＸ線画像の少なくとも一方を含む複数の訓練用画像であって、前記呼吸状態により時系列順に変化するそれぞれの時点の前記訓練用画像を取得し、
前記呼吸情報処理装置が、それぞれの時点の前記呼吸状態の特徴量を計算し、
前記呼吸情報処理装置が、それぞれの前記訓練用画像を、対応する前記呼吸状態の前記特徴量に紐づけた前記訓練用情報を生成し、
前記訓練用端末が、前記呼吸情報処理装置から前記訓練用情報を取得し、
前記訓練用端末が、訓練用デバイスを用いて前記患者の前記呼吸状態を取得し、
前記訓練用端末が、前記訓練用デバイスで取得した前記呼吸状態の前記特徴量を計算し、
前記訓練用端末が、自身が計算した前記特徴量に紐づけられた前記訓練用画像を画面に表示する、
呼吸訓練方法。

【請求項7】

放射線を照射して治療を行う治療施設以外の場所で患者の呼吸の訓練を行う訓練用端末と、
治療計画の策定時に訓練用情報を生成する呼吸情報処理装置と、
を備える呼吸訓練システムに用いるものであり、
前記呼吸情報処理装置が、
前記患者の呼吸状態を取得すると同時に、前記患者の体内を写した断層撮影画像またはＸ線画像の少なくとも一方を含む複数の訓練用画像であって、前記呼吸状態により時系列順に変化するそれぞれの時点の前記訓練用画像を取得し、
それぞれの時点の前記呼吸状態の特徴量を計算し、
それぞれの前記訓練用画像を、対応する前記呼吸状態の前記特徴量に紐づけた前記訓練用情報を生成する、
ように構成されており、
前記訓練用端末を制御するコンピュータに、
前記呼吸情報処理装置から前記訓練用情報を取得する処理と、
訓練用デバイスを用いて前記患者の前記呼吸状態を取得する処理と、
前記訓練用デバイスで取得した前記呼吸状態の前記特徴量を計算する処理と、
自身が計算した前記特徴量に紐づけられた前記訓練用画像を画面に表示する処理と、
を実行させる、
呼吸訓練プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、呼吸訓練技術に関する。

【背景技術】

【0002】

重粒子線などの放射線治療ビームを患者に照射する治療装置がある。この治療装置では、治療の対象であるがん標的に正確に治療ビームを照射する手法が用いられている。しかし、がん標的は、呼吸、心拍、臓器の動きなどによって移動する場合がある。これは移動性標的という名称で呼ばれることがある。この移動性標的に治療ビームを照射する場合、患者の呼吸位相と同期させて照射する必要がある。特に、呼吸に起因する移動性標的の動きは、大きいため、がん標的に治療ビームを照射するために特別な手法が開発されている。その手法としては、患者に外部センサを配置し、この外部センサの出力値により呼吸位相を取得する外部呼吸同期と、Ｘ線などで患者の内部の透視画像を取得し、呼吸位相を把握する内部呼吸同期がある。

【0003】

いずれの手法も治療前に患者の透視画像を複数回撮影し、患者のがん標的の画像パターンから、治療ビームを照射する範囲、治療ビームの照射の方向、治療ビームの照射のタイミング、照射線量が設定される。これは治療計画と呼ばれている。ここで、外部呼吸同期を行う場合は、治療計画の策定時に、患者の透視画像と外部センサの出力値の関係を把握し、外部センサの出力値に閾値を設定する。そして、治療時には、患者に配置した外部センサの出力値が閾値内に入った場合に治療ビームを照射する。一方、内部呼吸同期を行う場合は、治療中に撮影される患者の透視画像から、がん標的の位置を特定し、予め決められた範囲内に、がん標的が移動した場合に、治療ビームを照射する。

【0004】

いずれの手法も治療計画の策定に日数を要する。このため、患者に対して初めて治療ビームを照射する時期は、治療計画の策定のための透視画像の撮影日から数日後になる。ここで、治療ビームの照射は、がんの種類などに応じて決められた照射線量を数回（複数の日）に分けて行う。例えば、前立腺のがん治療では１２回（１２日）ほどに分けて行う。このため、治療計画の策定から治療完了まで、患者は通院しながら治療するのが一般的である。

【0005】

治療計画の策定時の呼吸状態を治療時に再現することは、移動性標的に正確に治療ビームを照射するために極めて重要なことである。しかし、治療計画の策定から実際の治療開始まで、さらに治療開始から治療完了までに、数日から数ヶ月の時間が経過することがある。このため、治療計画時の呼吸を治療時に再現することが困難な場合がある。さらに治療計画時の呼吸の再現をどのようにして行うのか、その手法が必要である。また、呼吸の重要性を患者が理解し、呼吸の呼吸をどのようにすれば良いのかを患者に認識させ、積極的に治療に協力してもらえるようにすることが粒子線によるがん治療にとって重要である。

【0006】

特に、病院などの治療施設以外の遠隔地、例えば、患者の自宅などで治療計画時の呼吸状態を再現する訓練を行うことが有効である。ここで、患者が自宅などで所定の訓練用デバイスを用いて呼吸訓練を行うことが求められている。この訓練の際に、患者の視覚または聴覚などを用いて、目標とする呼吸波形を認識させ、呼吸を再現する訓練を行うことが考えられている。しかし、実際の治療では、がん標的の各深さの部分を２次元面に投影した所謂スライス面と呼ばれる画像上に現れるがん標的の断面を塗り潰すように治療ビームを照射する。つまり、呼吸波形は補完的な情報に過ぎず、呼吸波形により実際のがん標的がどのように動いているのかを、患者に認識させ、積極的に患者の協力を得ることが、放射線治療にとって最も有効である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０１７－１８５７０公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明が解決しようとする課題は、治療計画の策定時の呼吸状態を治療時に再現するための呼吸訓練において、呼吸状態を基に体内の動きを可視化して呼吸訓練を効果的に行うことができる呼吸訓練技術を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の実施形態に係る呼吸訓練システムは、放射線を照射して治療を行う治療施設以外の場所で患者の呼吸の訓練を行う訓練用端末と、治療計画の策定時に訓練用情報を生成する呼吸情報処理装置と、を備え、前記呼吸情報処理装置が、前記患者の呼吸状態を取得すると同時に、前記患者の体内を写した断層撮影画像またはＸ線画像の少なくとも一方を含む複数の訓練用画像であって、前記呼吸状態により時系列順に変化するそれぞれの時点の前記訓練用画像を取得し、前記呼吸情報処理装置が、それぞれの時点の前記呼吸状態の特徴量を計算し、前記呼吸情報処理装置が、それぞれの前記訓練用画像を、対応する前記呼吸状態の前記特徴量に紐づけた前記訓練用情報を生成し、前記訓練用端末が、前記呼吸情報処理装置から前記訓練用情報を取得し、前記訓練用端末が、訓練用デバイスを用いて前記患者の前記呼吸状態を取得し、前記訓練用端末が、前記訓練用デバイスで取得した前記呼吸状態の前記特徴量を計算し、前記訓練用端末が、自身が計算した前記特徴量に紐づけられた前記訓練用画像を画面に表示する、ように構成されている。

【発明の効果】

【0010】

本発明の実施形態により、治療計画の策定時の呼吸状態を治療時に再現するための呼吸訓練において、呼吸状態を基に体内の動きを可視化して呼吸訓練を効果的に行うことができる呼吸訓練技術が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】第１実施形態の呼吸訓練システムを示す図。

【図2】管理サーバを示すブロック図。

【図3】訓練用端末を示すブロック図。

【図4】呼吸波形と特徴量の関係を示すグラフ。

【図5】最大呼気の状態の患者の体内を写したＣＴ画像を示す図。

【図6】最大吸気の状態の患者の体内を写したＣＴ画像を示す図。

【図7】訓練用端末のディスプレイの表示態様を示す画面図。

【図8】管理サーバで実行される訓練用情報生成処理を示すフローチャート。

【図9】訓練用端末で実行される呼吸訓練処理を示すフローチャート。

【図10】第２実施形態の管理サーバを示すブロック図。

【図11】訓練用端末のディスプレイの表示態様を示す画面図。

【発明を実施するための形態】

【0012】

（第１実施形態）
以下、図面を参照しながら、呼吸訓練システム、呼吸訓練方法および呼吸訓練プログラムの実施形態について詳細に説明する。まず、第１実施形態について図１から図６を用いて説明する。

【0013】

図１の符号１は、本実施形態の呼吸訓練システムである。この呼吸訓練システム１は、粒子線治療装置２で治療を受ける患者Ｐが、呼吸の訓練を行うためのものである。特に、病院などの治療施設以外の場所、例えば、自宅または療養中の居所となるホテルなどで、患者Ｐが呼吸の訓練を行えるようにする。なお、治療施設の近傍に設けられている入院施設で訓練を行っても良い。以下の説明では、患者Ｐの自宅で訓練を行う形態を例示する。

【0014】

呼吸訓練システム１は、管理サーバ３と管理用端末４と訓練用端末５と訓練用デバイス６とを備える。なお、本実施形態の呼吸情報処理装置は、管理サーバ３で構成される。また、呼吸情報処理装置には、管理サーバ３とともに管理用端末４が含まれていても良い。

【0015】

管理サーバ３と管理用端末４と訓練用端末５は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤなどのハードウェア資源を有し、ＣＰＵが各種プログラムを実行することで、ソフトウェアによる情報処理がハードウェア資源を用いて実現されるコンピュータで構成される。さらに、本実施形態の呼吸訓練方法は、各種プログラムをコンピュータに実行させることで実現される。

【0016】

治療施設には、粒子線治療装置２と管理サーバ３と管理用端末４が設けられている。管理サーバ３と管理用端末４は、ローカルエリアネットワーク７により互いに接続され、情報の送受信が可能となっている。さらに、管理サーバ３と管理用端末４は、ローカルエリアネットワーク７を介してインターネット８に接続されている。

【0017】

自宅には、訓練用端末５が設けられている。訓練用端末５は、インターネット８に接続されている。管理サーバ３と管理用端末４は、訓練用端末５に対してインターネット８を介して情報の送受信が可能となっている。

【0018】

管理用端末４は、治療施設に居る指導者Ｃにより扱われるものである。指導者Ｃは、患者Ｐの呼吸の訓練を指導する者である。例えば、医師または技師などが指導者Ｃとなる。また、訓練用端末５は、自宅に居る患者Ｐにより扱われるものである。

【0019】

まず、粒子線治療装置２について説明する。粒子線治療装置２は、例えば、炭素イオンなどの粒子線ビーム（治療用放射線）を患者Ｐのがん病巣（腫瘍）に照射して治療を行う。

【0020】

粒子線治療装置２を用いた放射線治療技術は、重粒子線がん治療技術などとも称される。この技術は、がん病巣を炭素イオンがピンポイントで狙い撃ちし、がん病巣にダメージを与えながら、正常細胞へのダメージを最小限に抑えることが可能とされる。なお、粒子線とは、放射線のなかでも電子より重いものと定義され、陽子線、重粒子線などが含まれる。このうち重粒子線は、ヘリウム原子より重いものと定義される。

【0021】

重粒子線を用いるがん治療では、従来のエックス線、ガンマ線、陽子線を用いたがん治療と比較してがん病巣を殺傷する能力が高く、患者Ｐの体の表面では放射線量が弱く、がん病巣において放射線量がピークになる特性を有している。そのため、照射回数と副作用を少なくすることができ、治療期間をより短くすることができる。

【0022】

詳細な図示は省略するが、粒子線治療装置２は、イオン発生器と円形加速器とビーム輸送ラインとを備える。ここで、イオン発生器は、荷電粒子である炭素イオンのイオン源を有し、この炭素イオンによって粒子線ビームを生成する。円形加速器は、平面視でリング状を成し、ビーム発生器で生成された粒子線ビームを加速する。ビーム輸送ラインは、円形加速器で加速された粒子線ビームを輸送する。

【0023】

ビーム輸送ラインで導かれた粒子線ビームが患者Ｐに照射される。なお、粒子線治療装置２は、回転ガントリを備える場合がある。回転ガントリは、ビーム輸送ラインを回転可能な状態で支持するものである。この回転ガントリの内部に、患者Ｐが配置される。回転ガントリを周方向に回転させることで、患者Ｐに対する粒子線ビームの照射方向を変更することができる。

【0024】

粒子線ビームは、患者Ｐの体内を通過する際に運動エネルギーを失って速度が低下するとともに、速度の二乗にほぼ反比例する抵抗を受け、ある一定の速度まで低下すると急激に停止する。この粒子線ビームの停止点はブラッグピークと呼ばれ、高エネルギーが放出される。粒子線治療装置２は、このブラッグピークを患者Ｐのがん病巣の位置に合わせることにより、正常組織のダメージを抑えつつ、病巣組織のみを死滅させることができる。

【0025】

図１に示すように、粒子線治療装置２は、撮影部１０と呼吸監視部１１とを備える。これら撮影部１０と呼吸監視部１１は、治療計画の策定時および治療中に用いられる。

【0026】

撮影部１０は、被検体としての患者Ｐのコンピュータ断層撮影画像（ＣＴ画像）またはＸ線画像の少なくとも一方を撮影するものである。ＣＴ画像は、患者Ｐの体をスライスした状態で写すものである。Ｘ線画像は、患者Ｐの体内を透視した状態で写すものである。これらの画像は、治療の対象である腫瘍の位置を把握するために撮影される。以下の説明では、撮影部１０でＣＴ画像を用いる形態を例示する。

【0027】

呼吸監視部１１は、撮影部１０でＣＴ画像を撮影中の患者Ｐの呼吸状態を取得する。患者Ｐの体内の腫瘍の位置は、呼吸運動により移動される。粒子線治療装置２は、患者Ｐの呼吸の周期を把握することで、腫瘍の位置を把握することができる。呼吸監視部１１で呼吸状態を取得するためのセンサは、患者Ｐの体表面に設置された位置センサでも良いし、患者Ｐの実際の呼吸量を測定する測定装置などでも良い。つまり、患者Ｐの呼吸に関わる情報が取得可能なセンサであれば如何なるものでも良い。

【0028】

撮影部１０で撮影されたＣＴ画像と、呼吸監視部１１で取得された呼吸状態を示す情報は、管理サーバ３に蓄積される。例えば、指導者Ｃは、管理用端末４に接続されているディスプレイ１２に、管理サーバ３に蓄積されたＣＴ画像と呼吸状態を示す情報とを表示させ、治療計画の策定を行うことができる。

【0029】

患者Ｐが治療を受ける際には、まず、治療施設に出向き、治療計画の策定に必要な様々な検査を受ける。ここで、患者ＰのＣＴ画像が撮影される。そして、画像にある腫瘍のパターンから、照射する範囲、照射の方向、照射線量が設定される。この治療計画の策定は、日数を要する。そのため、患者Ｐに対して粒子線ビームの照射を行う治療開始日は、治療計画時にＣＴ画像の撮影をしてから数日後になる。

【0030】

治療計画の策定時に患者ＰのＣＴ画像を撮影する際に、同時に呼吸状態が取得される。例えば、医師または技師などの指導者Ｃの指導により、患者Ｐが深呼吸または呼吸止めなどの呼吸動作を行ったときの呼吸状態が取得される。ここで、指導者Ｃは、患者Ｐの呼吸状態が理想的な状態になるように、呼吸の仕方について指導を行う。これらの呼吸に関するデータに基づいて、指導者Ｃが、腫瘍の種類の特定、腫瘍に対する照射する線量、移動性の標的（腫瘍）に対して呼吸のどの状態で粒子線ビームを照射するか、照射の可否を決定する閾値、照射の方向などを含むビームパラメータを設定する。

【0031】

治療計画の策定から実際の治療開始まで、さらに治療開始から治療完了までに、数日から数ヶ月の時間が経過することがある。最初に患者Ｐが呼吸の指導を受けた日から期間が経過してしまうと、患者Ｐが指導者Ｃから指導された呼吸の仕方を忘れてしまう場合がある。そこで、患者Ｐは、自宅で訓練用端末５と訓練用デバイス６を用いて呼吸の訓練を行う。

【0032】

訓練用端末５としては、例えば、患者Ｐが可搬し易いスマートフォンを例示する。なお、訓練用端末５としては、自宅で使い易いタブレット型のコンピュータでも良いし、モバイルコンピュータでも良いし、デスクトップ型またはノートブック型のコンピュータでも良い。

【0033】

呼吸の訓練を行う際に、患者Ｐは、予め呼吸訓練プログラムを含むアプリケーションを管理サーバ３からダウンロードする。このアプリケーションが訓練用端末５にインストールされる。なお、訓練用端末５は、患者Ｐの私物でも良いし、治療施設を運営する医療機関から貸与される物でも良い。訓練では、目標とする呼吸の波形が設定され、それに合うように視覚、聴覚などを用いて、呼吸を目標に合わる。

【0034】

訓練用デバイス６は、自宅で患者Ｐの呼吸状態を取得するものである。この訓練用デバイス６は、医療機関から貸与される。例えば、患者Ｐは、訓練用デバイス６を装着してベッドで仰向けになっている姿勢（仰臥位）で呼吸の訓練を行う。

【0035】

訓練用デバイス６は、少なくとも１つの歪みセンサ１３（呼吸センサ）と、患者Ｐの胸部または腹部の少なくとも一方に歪みセンサ１３を装着するための装着具１４とを備える。このようにすれば、歪みセンサ１３により患者Ｐの胸部または腹部の動きを検出し、訓練中の呼吸状態を取得することができる。また、低コストで訓練用デバイス６を提供することができる。さらに、患者Ｐが持ち運べる大きさと重さを有する訓練用デバイス６とすることができる。

【0036】

なお、歪みセンサ１３とは、測定対象物の伸縮に比例して金属（抵抗体）が伸縮し、その抵抗値が変化することを利用して測定対象物の歪みを測定するものであり、所謂電気抵抗式の歪みゲージである。この歪みセンサ１３により患者Ｐの胸部または腹部の動きを測定することができる。例えば、患者Ｐが息を吸った場合には、胸部と腹部が膨らむ動きとなる。一方、患者Ｐが息を吐いた場合には、胸部と腹部が縮む動きとなる。この動きが歪みセンサ１３で捉えられる。この動きにより呼吸により生じる肺の換気量を推定することができる。なお、胸部または腹部の動きと、肺の換気量との関係は、治療計画の策定時の検査で予め取得される。

【0037】

また、装着具１４としては、患者Ｐが着る腹巻を例示する。胸部または腹部に巻き付けるベルトでも良い。患者Ｐの皮膚に貼り付ける吸盤でも良い。例えば、歪みセンサ１３は、患者Ｐの脇腹（胴体の側面）辺りに装着させる。さらに、複数の歪みセンサ１３を患者Ｐの体に装着させても良い。例えば、１つの装着具１４に対して複数の歪みセンサ１３を設けても良い。

【0038】

次に、管理サーバ３と訓練用端末５と訓練用デバイス６のシステム構成を図２から図３に示すブロック図を参照して説明する。

【0039】

図２に示すように、呼吸情報処理装置である管理サーバ３は、通信部２０と制御部２１と記憶部２２とを備える。

【0040】

記憶部２２は、治療計画および呼吸の訓練に必要な各種情報を記憶する。また、通信部２０は、ローカルエリアネットワーク７およびインターネット８などの通信回線を介して他のコンピュータと通信を行う。

【0041】

制御部２１は、訓練用情報生成部６０と指導情報受付部６１と訓練用画像取得部６３と特徴量計算部６４と画像処理部６５と照射領域設定部６６とを備える。これらは、メモリまたはＨＤＤに記憶されたプログラムがＣＰＵによって実行されることで実現される。

【0042】

訓練用情報生成部６０は、治療計画の策定時に生成された訓練の目標である呼吸状態を示す情報を含む訓練用情報を生成する。この訓練用情報は、訓練用端末５に送信される。そして、訓練用端末５が、訓練用情報を出力する。

【0043】

指導情報受付部６１は、患者Ｐに対する呼吸の訓練に関する指導を指導者Ｃから受け付ける。なお、指導者Ｃは、管理用端末４を用いて指導に関する情報を入力する。管理サーバ３には、管理用端末４を介して指導に関する情報が入力される。なお、指導に関する情報は、指導者Ｃが作成した文章（テキスト）、指導者Ｃの音声、指導者Ｃが作成した画像、治療計画に関する画像、その他のデータなどを含む。ここで、管理サーバ３は、指導者Ｃから受け付けた指導に関する情報を含む指導情報を訓練用端末５に送信する。そして、訓練用端末５が、指導者Ｃからの指導に関する情報を出力する。このようにすれば、治療施設以外の場所で患者Ｐが、指導者Ｃの指導を受けることができる。

【0044】

記憶部２２は、例えば、訓練用情報を記憶する。さらに、記憶部２２は、訓練用端末５で取得された患者Ｐの呼吸状態を示す情報を含む現状情報を記憶する。なお、記憶部２２は、指導情報を記憶しても良い。

【0045】

呼吸情報処理装置としての管理サーバ３の各構成は、必ずしも１つのコンピュータに設ける必要はない。例えば、１つの呼吸情報処理装置が、ネットワークで互いに接続された複数のコンピュータで実現されても良い。

【0046】

図３に示すように、訓練用端末５は、デバイス接続部３０と入力部３１とディスプレイ３２とスピーカ３３と通信部３４と制御部３５と記憶部３６とを備える。

【0047】

制御部３５は、波形表示部３９と記憶情報消去部４０と特徴量計算部４８と現状動画生成部４９とを備える。これらは、メモリまたはＨＤＤに記憶されたプログラムがＣＰＵによって実行されることで実現される。また、記憶部３６は、患者Ｐが呼吸の訓練を行うときに必要な各種情報を記憶する。

【0048】

デバイス接続部３０には、訓練用デバイス６が接続される。歪みセンサ１３から出力される検出信号は、デバイス接続部３０に入力される。これにより制御部３５が、歪みセンサ１３の測定値を取得することができる。

【0049】

入力部３１は、患者Ｐ（ユーザ）の操作に応じて所定の情報が入力される。訓練用端末５がスマートフォンまたはタブレット型のコンピュータの場合には、ディスプレイ３２と一体化されたタッチパネルが入力部３１となっている。なお、入力部３１には、マウス、キーボードまたはタッチペンなどの入力装置が含まれる。これら入力装置の操作に応じて所定の情報が入力部３１に入力される。

【0050】

ディスプレイ３２は、画像を表示する。スピーカ３３は、音声を出力する。これらのデバイスで所定の情報を出力する出力部が構成される。なお、訓練用端末５がデスクトップ型のコンピュータの場合には、ディスプレイ３２およびスピーカ３３がコンピュータ本体と別体であっても良い。さらに、ネットワークを介して接続される他のコンピュータが備えるディスプレイ３２およびスピーカ３３に、訓練用端末５から所定の情報を出力しても良い。

【0051】

通信部３４は、インターネット８などの通信回線を介して他のコンピュータと通信を行う。例えば、通信部３４は、管理サーバ３と通信を行う。なお、本実施形態では、訓練用端末５と管理サーバ３がインターネット８を介して互いに接続されているが、その他の態様であっても良い。例えば、訓練用端末５と管理サーバ３がＬＡＮ(Local Area Network)、ＷＡＮ（Wide Area Network）または携帯通信網を介して互いに接続されても良い。

【0052】

図７に示すように、治療計画の策定時に指導者Ｃの指導により取得された患者Ｐの呼吸状態が、訓練の目標である呼吸状態を示す目標呼吸波形５０となっている。この目標呼吸波形５０が治療計画の策定時に設定された理想的な呼吸状態である。そして、粒子線治療装置２で治療中に患者Ｐが、この目標呼吸波形５０を再現する必要がある。

【0053】

一方、患者Ｐが自宅で行う呼吸の訓練を行うときに、訓練用デバイス６で取得された呼吸状態が、現状呼吸波形５１となっている。この現状呼吸波形５１は、患者Ｐの現在（訓練時）の呼吸状態である。なお、現状呼吸波形５１は、現状情報に含まれている情報であり、訓練用端末５が、管理サーバ３に送信するものである。

【0054】

ここで、呼吸状態とは、例えば、呼吸による肺の換気量の時間的な変化を示している。換気量は、訓練用デバイス６で計測される。また、時間（時刻）は、訓練用端末５に搭載されたリルタイムクロック（ＲＴＣ）で計測される。例えば、現状情報には、時刻に関する情報と呼吸の波形の周期に関する情報が含まれる。

【0055】

訓練用端末５のディスプレイ３２の画面には、現状呼吸波形５１と目標呼吸波形５０が同時に画面に表示される。このようにすれば、患者Ｐが、同時に画面に表示される現状呼吸波形５１と目標呼吸波形５０を比較しながら訓練を行うことができる。例えば、患者Ｐは、ディスプレイ３２の画面を見ながら、現状呼吸波形５１と目標呼吸波形５０のズレを認識し、訓練用デバイス６で測定中の現状呼吸波形５１が、目標呼吸波形５０に近づくように、呼吸の訓練を行う。

【0056】

図７の例では、現状呼吸波形５１と目標呼吸波形５０が互いに重ねられた状態で画面に表示されている。なお、現状呼吸波形５１と目標呼吸波形５０を上下に並べて画面に表示しても良い。目標呼吸波形５０は、訓練用端末５が管理サーバ３から受信した訓練用情報に含まれているものである。また、現状呼吸波形５１は、訓練用端末５から管理サーバ３に送信される現状情報に含まれている。

【0057】

このように、訓練用端末５は、訓練用デバイス６で取得した呼吸状態と治療計画で作成された訓練の目標である呼吸状態とを患者Ｐが認識可能な態様で出力する。このようにすれば、治療計画の策定時の呼吸状態を治療時に再現するための呼吸訓練において、呼吸状態を患者Ｐに認識させて呼吸訓練を効果的に行うことができる

【0058】

なお、訓練用端末５で出力する態様は、スピーカ３３から音声を出力する態様でも良い。例えば、訓練用端末５の制御部３５が、目標呼吸波形５０を参照し、最大呼気のタイミングで「息を吸ってください」という音声を出力し、最大吸気のタイミングで「息を吐いてください」という音声を出力する態様でも良い。患者Ｐは、音声に従って現状呼吸波形５１の最大呼気と最大吸気のタイミングを把握することができ、現状呼吸波形５１を目標呼吸波形５０に近づけることができる。

【0059】

さらに、管理サーバ３は、訓練用デバイス６で取得した呼吸状態と訓練の目標である呼吸状態とを指導者Ｃが認識可能な態様で出力する。例えば、管理用端末４のディスプレイ１２の画面に、現状呼吸波形５１と目標呼吸波形５０のグラフ（図７）が表示される。このようにすれば、患者Ｐから離れた治療施設などに居る指導者Ｃが、患者Ｐの呼吸状態を把握することができる。また、患者Ｐの呼吸状態の改善状況が、指導者Ｃなどの治療関係者に周知されるとともに、患者Ｐへの指導または激励などに活用することができる。

【0060】

第１実施形態では、訓練用端末５のディスプレイ３２に呼吸波形５０，５１を表示させることで、患者Ｐが、自身の呼吸状態を認識できるようにしている。さらに、第１実施形態では、ディスプレイ３２に患者Ｐの体内を写したＣＴ画像（またはＸ線画像）を表示させることで、患者Ｐが、自身の呼吸状態を認識できるようにする。

【0061】

第１実施形態では、まず、治療施設で患者Ｐの訓練用画像７０（図５，図６）が取得される。例えば、治療計画の策定時に、呼吸監視部１１（図１）で患者Ｐの呼吸状態が取得されると同時に、撮影部１０（図１）で患者Ｐの体内を写したＣＴ画像（またはＸ線画像）が取得される。これが訓練用画像７０となっている。そして、複数の訓練用画像７０に基づいて、患者Ｐの体内の状態が時系列順に変化する動画が生成される。この動画が訓練用端末５のディスプレイ３２に表示される。訓練用画像７０には、患者Ｐの臓器７１と腫瘍７２（がん標的）が写っている（図５，図６）。患者Ｐは、呼吸に応じて腫瘍７２が動く様子を観察することができる。

【0062】

図４に示すように、呼吸監視部１１（図１）で患者Ｐの呼吸波形５０，５１において、それぞれの時点Ｔ１～Ｔ３に対応する訓練用画像７０（図５，図６）が撮影される。例えば、最大呼気の時点Ｔ１と、最大呼気と最大吸気の途中の時点Ｔ２と、最大吸気の時点Ｔ３の訓練用画像７０が取得される。実際には、さらに細かい時間間隔で訓練用画像７０が撮影される。

【0063】

また、呼吸波形５０，５１において、それぞれの時点Ｔ１～Ｔ３に対応する特徴量Ｒ１～Ｒ３が計算される。例えば、呼吸の速さが一般の人に比べて早いまたは遅いなどの時間的な特徴は、呼吸の周期という特徴で記録される。また、呼吸の大きさは、呼吸の振幅という特徴で記録される。ここで、患者Ｐの呼吸波形５０，５１の特徴量Ｒ１～Ｒ３が計算され、その特徴量Ｒ１～Ｒ３が生じた時点Ｔ１～Ｔ３の訓練用画像７０との紐づけが行われる。

【0064】

簡易で有効な特徴の設定方法を例示する。例えば、患者Ｐが息を吐き切った状態（最大呼気）を基底として原点がセットされる。この原点から患者Ｐが吸気して息を吸い切った状態（最大吸気）までの患者Ｐの体表面の空間的な座標の動き（空間距離）を、呼吸監視部１１（図１）により取得する。そして、特徴量Ｒ１～Ｒ３の計算が行われる。計算の一例としては、患者Ｐの体表面の動きをベクトルで表示した場合が最も分かり易い。基底の状態を始点として、呼吸監視部１１により得た体表面の動きは、空間位置を表すベクトルｒ（ｒ，ｔ）で表わされる。ここで、ｔは同期時間である。なお、訓練用端末５で特徴量Ｒ１～Ｒ３の計算を行う場合は、呼吸監視部１１の替わりに訓練用デバイス６（図１）を用いて、体表面の動き（空間距離）が推定される。

【0065】

それぞれの訓練用画像７０（ＣＴ画像またはＸ線画像）は、呼吸波形５０，５１と同期して記録されているため、この同期時間ｔを基にして、ｒという基底状態からの体表面の空間距離が判定され、体表面の位置という特徴量Ｒ１～Ｒ３で紐づけられる。

【0066】

即ち、最大呼気から最大吸気までの患者Ｐの体表面のそれぞれの空間距離に対応して、それぞれの訓練用画像７０が紐づけられる。なお、最大呼気から最大吸気までの例に説明したが、最大吸気から最大呼気までにおいても、同様に、体表面の位置と訓練用画像７０は、同期時間ｔを介して体表面の空間位置という特徴で紐づけられる。

【0067】

なお、これら訓練用画像７０は、管理サーバ３から訓練用端末５に送信される。なお、医療用画像である訓練用画像７０は、そのデータ容量が大きいため、送信に際してリサイジングまたは圧縮されることがあり得る。

【0068】

なお、理解を助けるために、患者Ｐの体表面の位置の変化を、最大呼気からの空間距離という例で説明したが、その他の態様であっても良い。例えば、体表面の変化率（位置の時間の１次微分）、体表面の加速度（位置の時間の２次微分）、呼吸波形５０，５１の形状（振幅と周期の比率の大小）、または、異常な呼吸波形５０，５１などの特徴を示すものであれば、如何なるものであっても、特徴量Ｒ１～Ｒ３として訓練用画像７０に紐づけることができる。

【0069】

図５および図６に示すように、最大呼気の時点の腫瘍７２の位置が、照射領域の位置として設定される。この照射領域を示すマーク７３が、腫瘍７２が写る訓練用画像７０に重ねて画面に表示される。例えば、円形のマーク７３が表示される。このようにすれば、呼吸とともに動く腫瘍７２の部分が、照射領域の位置に重なるように、患者Ｐが呼吸の訓練を行うことができる。

【0070】

例えば、図５は、最大呼気の状態を示しており、腫瘍７２の部分がマーク７３に重なっている。一方、図６は、最大吸気の状態を示しており、腫瘍７２の部分がマーク７３からずれている。

【0071】

図７に示すように、第１実施形態では、呼吸波形５０，５１と訓練用画像７０により構成される現状の体内の様子を写した現状動画７４が並べて表示される。患者Ｐは、呼吸波形５０，５１を参照しつつ、適切なタイミングで腫瘍７２の部分がマーク７３に重なるように呼吸を行うように訓練する。

【0072】

次に、管理サーバ３の制御部２１が実行する訓練用情報生成処理について図８のフローチャートを用いて説明する。なお、前述の図面を適宜参照する。

【0073】

まず、ステップＳ１において、制御部２１の訓練用画像取得部６３は、訓練用画像７０（図５，図６）を取得する。この訓練用画像取得部６３は、呼吸状態により時系列順に変化するそれぞれの時点の訓練用画像７０を取得する。ここで、制御部２１は、訓練用画像７０の撮影と同時に、呼吸監視部１１により測定された患者Ｐの呼吸状態を示す情報を取得する。この情報には、呼吸波形５０，５１が含まれる。

【0074】

ここで、訓練用画像取得部６３が取得する訓練用画像７０は、最大呼気から最大吸気に至り、再び最大呼気になるまでのそれぞれの時点（時刻）に対応するＣＴ画像（またはＸ線画像）となっている。なお、患者Ｐの呼吸状態が理想的な状態のＣＴ画像のみならず、様々な呼吸状態に対応するＣＴ画像が含まれる。例えば、呼吸が乱れている状態のときのＣＴ画像が含まれる。

【0075】

次のステップＳ２において、制御部２１の特徴量計算部６４は、呼吸監視部１１（図１）で測定したそれぞれの時点の呼吸状態の特徴量を計算する。

【0076】

次のステップＳ３において、制御部２１は、それぞれの時点の訓練用画像７０を、対応する時点の呼吸状態（呼吸波形５０，５１）の特徴量に紐づける。これらの訓練用画像７０は、記憶部２２に記憶される。

【0077】

次のステップＳ４において、制御部２１の照射領域設定部６６は、治療計画で設定される粒子線ビームが照射される照射領域を設定する。

【0078】

ここで、腫瘍７２（がん標的）を含む照射領域が、所定のマージンも含めて設定される。例えば、重粒子線がん治療の場合において、スキャニング照射による治療法では、照射の対象となる腫瘍は、患者Ｐの体内の奥方向から体表面に向かって約２ｍｍの間隔で設定される。そして、体内の奥方向から体表面に向けて２ｍｍの面間隔で、腫瘍の縦横方向の大きさに合わせて、重粒子線で腫瘍を塗りつぶす手法が用いられる。実際の治療では、腫瘍に対して３次元方向で５ｍｍから１０ｍｍのマージンを取った領域ＰＴＶ（計画標的体積：Planning Target Volume）が照射領域として設定される。照射領域およびマージンは、治療計画の策定時に医師または技師（例えば、指導者Ｃ）により策定される。

【0079】

訓練用画像７０の照射領域は、ＰＴＶにより設定される。照射領域設定部６６は、医師また技師により策定された照射領域のデータを取り込む処理を行う。

【0080】

呼吸同期による粒子線ビームの照射において、照射領域は、体内の所定の深さにおける腫瘍７２の領域の２次元投影画像に相当する。この照射領域に腫瘍７２が入ったタイミングで粒子線ビームが照射される。

【0081】

例えば、訓練用端末５において、患者Ｐの現時点での呼吸に基づいた訓練用画像７０を表示する際に、治療計画で設定された照射領域を示すマーク７３が同時表示される。これにより、所定の呼吸状態での照射領域と臓器７１の状態を患者Ｐが認識することができ、呼吸の訓練の効果が高まる。

【0082】

次のステップＳ５において、制御部２１の画像処理部６５は、訓練用画像７０に対して、精細化または明確化の少なくとも一方の処理を行う。

【0083】

ここで、画像処理の具体的な方法は、臓器７１または腫瘍７２の部分の画像の細精化でも良いし、コントラストの明確化でも良い。細精化の方法は、例えば、臓器７１の輪郭抽出を行うことである。コントラストの明確化の方法は、例えば、２値化処理が挙げられる。なお、その他の方法を用いても良い。

【0084】

訓練用画像７０の元となっているＣＴ画像およびＸ線画像は、一般的な画像と比べて特徴が明確でない場合がある。また、これらの画像は、コントラストが不明瞭な場合がある。このような画像であっても、医師または技師は、画像に写る臓器７１と腫瘍７２などを認識することができる。しかし、専門的な知識を有していない患者Ｐは、このような画像から腫瘍７２なの動きなどを認識することが困難である。そのため、ＣＴ画像またはＸ線画像をそのまま表示しても、臓器７１によっては、患者Ｐに認識させることが困難な場合がある。そこで、画像処理部６５は、訓練用画像７０に対して画像処理を行う。このようにすれば、患者Ｐが、訓練用画像７０に写る臓器７１または腫瘍７２の部分を容易に認識することができる。

【0085】

次のステップＳ６において、制御部２１の訓練用情報生成部６０は、特徴量に紐づけられた訓練用画像７０を含む訓練用情報を生成する。

【0086】

次のステップＳ７において、制御部２１は、訓練用情報を訓練用端末５に送信する。

【0087】

そして、管理サーバ３の制御部２１が訓練用情報生成処理を終了する。以上のステップは、管理サーバ３の制御部２１が実行する少なくとも一部の処理であり、他のステップが訓練用情報生成処理に含まれていても良い。

【0088】

次に、訓練用端末５の制御部３５が実行する呼吸訓練処理について図９のフローチャートを用いて説明する。なお、前述の図面を適宜参照する。

【0089】

まず、ステップＳ１１において、制御部３５は、管理サーバ３から訓練用情報を受信済であるか否かを判定する。ここで、訓練用情報を受信済である場合（ステップＳ１１でＹＥＳの場合）は、ステップＳ１３に進む。一方、訓練用情報を受信済でない場合（ステップＳ１１でＮＯの場合）は、ステップＳ１２に進む。

【0090】

次のステップＳ１２において、制御部３５は、訓練用情報受信処理を実行する。この訓練用情報受信処理において、制御部３５は、管理サーバ３に要求信号を送信する。ここで、管理サーバ３は、要求信号の受信に基づいて、訓練用情報を訓練用端末５に送信する。訓練用端末５は、管理サーバ３から訓練用情報を受信し、これを記憶部３６に記憶する。そして、ステップＳ１３に進む。

【0091】

ステップＳ１３において、制御部３５は、訓練用デバイス６を用いて患者Ｐの呼吸状態を取得する。例えば、制御部３５は、呼吸による換気量を推定する。制御部３５は、取得した現状の呼吸状態を現状情報として記憶部３６に記憶する。

【0092】

次のステップＳ１４において、制御部３５の特徴量計算部４８は、訓練用デバイス６で取得した呼吸状態の特徴量を計算する。この特徴量の計算方法は、管理サーバ３における特徴量の計算方法と同一である。なお、訓練用端末５における特徴量の計算方法は、同一の特徴量が計算できるものであれば、管理サーバ３における特徴量の計算方法と異なっていても良い。

【0093】

次のステップＳ１５において、制御部３５の現状動画生成部４９は、訓練用端末５が、自身が計算した特徴量に紐づけられた訓練用画像７０に基づいて現状動画７４（図７）を生成する。この現状動画７４は、複数の訓練用画像７０を用いて生成され、訓練用デバイス６で取得した呼吸状態を示すものである。

【0094】

ここで、現状動画生成部４９は、管理サーバ３から受信した訓練用情報に含まれる複数の訓練用画像７０から、特徴量計算部４８で計算した特徴量に紐づけられた訓練用画像７０を抽出（選択）する。例えば、訓練用端末５は、現状呼吸波形５１のそれぞれの時点（時刻）の特徴量を計算し、これらに対応する訓練用画像７０を時系列順に並べて現状動画７４を生成する。つまり、訓練用端末５は、訓練用画像７０のアニメーションを生成する。訓練用デバイス６による呼吸状態の取得と、現状動画７４の生成および表示とをリアルタイムで行うことで、患者Ｐは、現状の呼吸の動きに応じてどのように臓器７１および腫瘍７２が動くのかを視覚的に認識することができる。

【0095】

次のステップＳ１６において、制御部３５は、出力処理を実行する。この出力処理において、例えば、制御部３５の波形表示部３９は、現状情報に含まれている現状呼吸波形５１と訓練用情報に含まれている目標呼吸波形５０とを同時に画面に表示する。さらに、制御部３５は、現状動画生成部４９で生成された現状動画７４を画面に表示する。この現状動画７４と呼吸波形５０，５１が画面に同時に表示される。

【0096】

例えば、図７に示すように、訓練用端末５のディスプレイ３２の画面には、目標呼吸波形５０と現状呼吸波形５１とが重ねて表示される。なお、現状呼吸波形５１の現時点の位置を示すライン５４を表示しても良い。患者Ｐは、ライン５４を見ながら、将来の呼吸動作の調整を行うことで、現状呼吸波形５１を目標呼吸波形５０に近づけるようにする。

【0097】

さらに、画面には、患者Ｐの現時点の体内の様子を写す現状動画７４が表示される。例えば、呼吸波形５０，５１と並べて現状動画７４が表示される。これにより患者Ｐは、呼吸により連続的に変化する特徴量に応じたＣＴ画像を認識することができ、呼吸訓練の意味と呼吸による臓器７１および腫瘍７２の動きの変化を認識できるようになり、訓練効果が高まる。

【0098】

図９に戻り、次のステップＳ１７において、制御部３５は、患者Ｐが呼吸訓練を終了する操作を行ったか否かを判定する。ここで、呼吸訓練を終了する場合（ステップＳ１７でＹＥＳの場合）は、ステップＳ１８に進む。一方、呼吸訓練を終了しない場合（ステップＳ１７でＮＯの場合）は、ステップＳ１３に戻る。

【0099】

なお、ステップＳ１３からステップＳ１６が繰り返されることで、現状の呼吸状態（例えば、換気量）が時系列順に取得される。繰り返し取得される呼吸状態が時系列順にプロットされることで、現状呼吸波形５１が生成される。そして、波形表示部３９は、目標呼吸波形５０の周期を現状呼吸波形５１の周期に同期させた状態で表示する。また、波形表示部３９は、時刻とともに、現状呼吸波形５１を表示しても良い。

【0100】

ステップＳ１８において、制御部３５は、現状情報送信処理を実行する。この現状情報送信処理において、制御部３５は、記憶部３６に記憶されている現状情報を管理サーバ３に送信する。

【0101】

次のステップＳ１９において、制御部３５の記憶情報消去部４０は、記憶情報消去処理を実行する。この記憶情報消去処理において、記憶情報消去部４０は、記憶部３６に記憶されている訓練用情報と現状情報とを消去する。このようにすれば、治療に関わる患者Ｐの個人情報が、治療施設以外の場所にある訓練用端末５に残らないため、個人情報の漏洩を防止することができる。

【0102】

そして、訓練用端末５の制御部３５が呼吸訓練処理を終了する。以上のステップは、訓練用端末５の制御部３５が実行する少なくとも一部の処理であり、他のステップが呼吸訓練処理に含まれていても良い。

【0103】

第１実施形態では、患者Ｐが訓練中に、訓練用端末５が訓練用情報と現状情報を記憶する。現在の通信技術は、目覚ましい進歩を遂げているが、通信環境が必ずしも良くない地域においては、通信量を低減させる必要がある。この第１実施形態では、治療計画の策定時に治療施設で生成した訓練用情報を、最初に訓練用端末５に転送することで、その後の通信量を抑制することができる。

【0104】

なお、治療施設では、呼吸監視部１１（図１）を用いて患者Ｐの呼吸状態を取得し、自宅では、訓練用デバイス６を用いて患者Ｐの呼吸状態を取得しているが、その他の態様であっても良い。例えば、治療施設においても、訓練用デバイス６を用いて患者Ｐの呼吸状態を取得しても良い。つまり、治療施設と自宅で同一の条件で呼吸状態を取得しても良い。また、特徴量の計算も、治療施設と自宅で同一の条件で行っても良い。例えば、訓練用端末５が管理サーバ３にアクセスし、管理サーバ３において、自宅に居る患者Ｐの呼吸状態の特徴量の計算をしても良い。

【0105】

第１実施形態では、治療計画の策定時の呼吸状態を治療時に再現するための呼吸訓練において、呼吸状態を基に体内の臓器７１または腫瘍７２の動きを可視化して呼吸訓練を効果的に行うことができる。

【0106】

また、照射領域のマーク７３を訓練用画像７０と重ね合わせて表示することで、どの呼吸動作のときに、腫瘍７２が照射領域の入るのかを患者Ｐ認識できるようになる。そして、がん標的を含む臓器７１と照射との関係を、患者Ｐが、視覚的に認識し、かつ理解することができる。

【0107】

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について図１０から図１１を用いて説明する。なお、前述した実施形態に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。

【0108】

図１０に示すように、第２実施形態の管理サーバ３の制御部２１は、前述した第１実施形態の構成に加えて、目標動画生成部６７を備える。この目標動画生成部６７は、メモリまたはＨＤＤに記憶されたプログラムがＣＰＵによって実行されることで実現される。

【0109】

目標動画生成部６７は、複数の訓練用画像７０を用いて生成され、治療計画で作成された訓練の目標である呼吸状態を示す目標動画７５を生成する。

【0110】

管理サーバ３の制御部２１は、生成した目標動画７５を訓練用情報に含めて訓練用端末５に送信する。

【0111】

図１１に示すように、訓練用端末５は、目標動画７５と現状動画とを並べて画面に表示する。このようにすれば、患者Ｐが、目標である呼吸状態の動きを目標動画７５で認識し、現状の呼吸状態を改善することができる。

【0112】

第２実施形態では、治療計画の策定時に設定された目標とする呼吸状態と、現時点での酷状態による臓器７１および腫瘍７２の動きの差異が明確になり、訓練効果が向上する。

【0113】

呼吸訓練システム、呼吸訓練方法および呼吸訓練プログラムを第１実施形態から第２実施形態に基づいて説明したが、いずれか１の実施形態において適用された構成を他の実施形態に適用しても良いし、各実施形態において適用された構成を組み合わせても良い。

【0114】

なお、前述の実施形態のフローチャートにおいて、各ステップが直列に実行される形態を例示しているが、必ずしも各ステップの前後関係が固定されるものでなく、一部のステップの前後関係が入れ替わっても良い。また、一部のステップが他のステップと並列に実行されても良い。

【0115】

前述の実施形態の呼吸訓練システム１は、専用のチップ、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、またはＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサを高集積化させた制御装置と、ＲＯＭ（Read Only Memory）またはＲＡＭ（Random Access Memory）などの記憶装置と、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）またはＳＳＤ（Solid State Drive）などの外部記憶装置と、ディスプレイなどの表示装置と、マウスまたはキーボードなどの入力装置と、通信インターフェースとを備える。この呼吸訓練システム１は、通常のコンピュータを利用したハードウェア構成で実現できる。

【0116】

なお、前述の実施形態の呼吸訓練システム１で実行されるプログラムは、ＲＯＭなどに予め組み込んで提供される。もしくは、このプログラムは、インストール可能な形式または実行可能な形式のファイルでＣＤ－ＲＯＭ、ＣＤ－Ｒ、メモリカード、ＤＶＤ、フレキシブルディスク（ＦＤ）などのコンピュータで読み取り可能な非一過性の記憶媒体に記憶されて提供するようにしても良い。

【0117】

また、この呼吸訓練システム１で実行されるプログラムは、インターネットなどのネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせて提供するようにしても良い。また、この呼吸訓練システム１は、構成要素の各機能を独立して発揮する別々のモジュールを、ネットワークまたは専用回線で相互に接続し、組み合わせて構成することもできる。

【0118】

なお、前述の実施形態では、管理サーバ３が治療施設に設けられているが、その他の態様であっても良い。例えば、管理サーバ３が、治療施設以外の場所であって、クラウドまたは他の施設に設けられても良い。

【0119】

なお、前述の実施形態では、訓練用デバイス６の呼吸センサとして歪みセンサ１３を例示しているが、その他の態様であっても良い。例えば、患者Ｐの体表面に設置された位置センサでも良いし、患者Ｐの実際の呼吸量を測定する測定装置などでも良い。

【0120】

なお、前述の実施形態では、管理サーバ３と訓練用端末５がネットワークを介して情報の送受信が可能となっているが、その他の態様であっても良い。例えば、電波を用いた無線通信、ケーブルを用いた有線通信、可搬型の記憶媒体としてのＵＳＢメモリなどを用いて、管理サーバ３と訓練用端末５の間で情報のやり取りが可能であるものでも良い。

【0121】

なお、前述の実施形態では、重粒子線を用いるがん治療の呼吸訓練を例示したが、その他の態様であっても良い。例えば、エックス線、ガンマ線、陽子線などの他の治療用放射線を用いたがん治療の呼吸訓練に前述の実施形態を適用しても良い。

【0122】

以上説明した少なくとも１つの実施形態によれば、訓練用端末５が、自身が計算した特徴量に紐づけられた訓練用画像７０を画面に表示することにより、治療計画の策定時の呼吸状態を治療時に再現するための呼吸訓練において、呼吸状態を基に体内の動きを可視化して呼吸訓練を効果的に行うことができる。

【0123】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組み合わせを行うことができる。これら実施形態またはその変形は、発明の範囲と要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

【符号の説明】

【0124】

１…呼吸訓練システム、２…粒子線治療装置、３…管理サーバ、４…管理用端末、５…訓練用端末、６…訓練用デバイス、７…ローカルエリアネットワーク、８…インターネット、１０…撮影部、１１…呼吸監視部、１２…ディスプレイ、１３…歪みセンサ、１４…装着具、２０…通信部、２１…制御部、２２…記憶部、３０…デバイス接続部、３１…入力部、３２…ディスプレイ、３３…スピーカ、３４…通信部、３５…制御部、３６…記憶部、３９…波形表示部、４０…記憶情報消去部、４８…特徴量計算部、４９…現状動画生成部、５０…目標呼吸波形、５１…現状呼吸波形、５４…ライン、６０…訓練用情報生成部、６１…指導情報受付部、６３…訓練用画像取得部、６４…特徴量計算部、６５…画像処理部、６６…照射領域設定部、６７…目標動画生成部、７０…訓練用画像、７１…臓器、７２…腫瘍、７３…マーク、７４…現状動画、７５…目標動画、Ｃ…指導者、Ｐ…患者。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】