Development of Monitoring Method of Respiratory Waveform in Thoracicoabdominal Part Using Web Camera

Abstract

緒 言 体幹部の放射線治療では，呼吸により臓器が骨格に 対して相対的に移動することで生じる呼吸性移動が， 依然として考慮すべき重要な懸念事項として挙げられ る 1) ．Internal target volume(ITV)法では，腫瘍周辺 の正常組織にも大線量が照射されて放射線有害事象の 発生リスクが増加してしまう．そのため，呼吸性移動 対策は体幹部の放射線治療において腫瘍の制御率にも 関係する重要な要素であり，呼吸性の移動を観測し管 理する呼吸モニタリング技術の導入が求められてい る 2～4) ．代表的な呼吸性移動対策としては，呼吸停止 法，呼吸同期法，動体追跡照射法が挙げられる 5, 6) ． 呼吸同期法では，呼吸モニタリングによって呼吸の タイミングに合わせて放射線照射を行う．呼吸モニタ リング法には赤外線マーカを利用した手法として real-time position management(RPM)system(Varian Medical Systems, Inc.)が，現在，臨床で広く用いられ ている 7, 8) ．また，呼吸による胸腹部表面の 2 カ所の体 動レベルを検出する呼吸センサ Abches(Apex Medical , Inc.)も普及している 9～11) ．Abches は，呼吸による 胸腹部表面の体動レベルを患者自身がモニタする装置 であり，患者自身による呼吸のセルフコントロールが 可能である．ただし，こうした呼吸モニタリング手法 はいずれも患者の体への接触を伴う．RMP system で は胸腹部にボックス型の赤外線反射マーカを置き，そ の動きを赤外線カメラで追跡する．Abches も胸腹部 Summary Countermeasures against respiratory movement are important for tumors of thorax and abdomen in stereotactic body radiation therapy. In the present paper, a web-camera-based-respiratory monitoring method without contact with patient's body was proposed for respiratory study. Thoracic and abdominal motion images were taken by a web camera, and were analyzed using simple image-processing techniques for obtaining respiratory waveforms. Four motion images with different respiration rate were obtained from resusci anne simulator. Respiration waveforms were estimated from the moving images by the proposed method, and were compared with respiration waveforms obtained by the conventional respiratory monitoring device. That was found to have a strong correlation. In addition, the two waveforms were similar in Bland-Altman method comparison. The proposed method can provide non-contact, non-invasive, simple, and realistic respiratory monitoring system for radiotherapy.