(57)【要約】【課題】超音波を利用して検出される渦の形状を整形する。【解決手段】速度ベクトル演算部４０は、血流についての超音波ビーム方向の速度情報から、走査面内における２次元の速度ベクトルを導出し、さらに、走査面内における速度ベクトルの分布を形成する。渦検出部５０は、速度ベクトル演算部４０において得られる２次元の速度ベクトルの分布に基づいて流体の流れを追跡することにより、流体内の渦を検出する。渦整形部６０は、渦検出部５０において検出された渦の形状に係る特徴点に基づいて修正範囲を決定し、その修正範囲において渦の形状を修正する。【選択図】図１
2016087331.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波を送受するプローブと、
プローブを送信制御して生体内から超音波の受信信号を得る送受信部と、
超音波の受信信号に基づいて生体内における流体の運動ベクトルを得るベクトル演算部と、
流体の運動ベクトルに基づいて当該流体の流れを追跡することにより当該流体内の渦を検出する渦検出部と、
検出された渦の形状に係る特徴点に基づく修正範囲において当該渦の形状を修正する渦整形部と、
を有する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
請求項１に記載の超音波診断装置において、
前記渦整形部は、検出された渦の始点と終点に対応した二つの特徴点に基づいて当該渦に二つの修正端点を設定し、一方の修正端点から他方の修正端点までを前記修正範囲とする、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項３】
請求項２に記載の超音波診断装置において、
前記渦整形部は、検出された渦の修正前における形状が特定の型である場合に、当該渦の二つの特徴点のうち、当該渦の中心からの距離に応じて選択される一方の特徴点を前記一方の修正端点とし、他方の特徴点を起点として前記他方の修正端点を探索する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の超音波診断装置において、
前記渦整形部は、検出された渦の修正前における形状が前記特定の型とは異なる別の型である場合に、当該渦の二つの特徴点間の距離に応じて探索距離を決定し、一方の特徴点から探索距離だけ離れた位置に前記一方の修正端点を設定し、他方の特徴点から探索距離だけ離れた位置に前記他方の修正端点を設定する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項５】
請求項２から４のいずれか１項に記載の超音波診断装置において、
前記渦整形部は、前記二つの修正端点を結ぶ修正曲線を形成し、前記修正範囲における渦の形状を修正曲線に置き換えることにより当該渦の形状を修正する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項６】
請求項５に記載の超音波診断装置において、
前記渦整形部は、検出された渦の修正前における形状が特定の型である場合に、前記各修正端点における運動ベクトルの方向に基づいて制御点を設定し、当該制御点を利用して形成されるベジェ曲線を前記修正曲線とする、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項７】
請求項５または６に記載の超音波診断装置において、
前記渦整形部は、検出された渦の修正前における形状が前記特定の型とは異なる別の型である場合に、前記各修正端点から当該修正端点に対応した特徴点までの距離に基づいて制御点を設定し、当該制御点を利用して形成されるベジェ曲線を前記修正曲線とする、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載の超音波診断装置において、
前記渦整形部は、検出された渦の始点と終点に対応した二つの特徴点における渦の内側の角度に係る判定条件に従って、当該渦の修正前における形状の型を判定する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項９】
請求項８に記載の超音波診断装置において、
前記渦整形部は、二つの特徴点における運動ベクトルの方向を比較することにより、前記判定条件に応じた渦の型を判定する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項１０】
超音波の受信信号に基づいて生体内における流体の運動ベクトルを得るベクトル演算部と、
流体の運動ベクトルに基づいて当該流体の流れを追跡することにより当該流体内の渦を検出する渦検出部と、
検出された渦の形状に係る特徴点に基づく修正範囲において当該渦の形状を修正する渦整形部と、
を有する、
ことを特徴とする流体情報処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波診断装置に関し、特に、流体に係る診断情報を得る技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
血流などの流体に超音波を送受して得られる受信信号から流体に係る診断情報を得る技術が知られている。例えば、特許文献１には、生体内の流体に対して超音波を送受して得られる受信信号（エコーデータ）に基づいて、観測面内の複数点において流体に関する２次元の速度ベクトルを得る技術が記載されている。観測面内の複数点における２次元の速度ベクトルの分布から、流体の流れを示す流線などの診断情報を得ることが可能になり、例えば、心臓等の診断への応用が期待される。
【０００３】
心臓の診断においては、心臓内における血流の渦に注目する場合があり、例えば、超音波診断装置に血流に関する２次元の速度ベクトルの分布や流線を表示させ、医師等のユーザが目で見て渦等の状態を確認していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１９２６４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した背景技術に鑑み、本願の発明者は、超音波を利用して血流等の流体に係る診断情報を得る技術について研究開発を重ねてきた。特に、流体内において検出される渦の形状に注目した。
【０００６】
本発明は、その研究開発の過程において成されたものであり、その目的は、超音波を利用して検出される渦の形状を整形することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的にかなう好適な超音波診断装置は、超音波を送受するプローブと、プローブを送信制御して生体内から超音波の受信信号を得る送受信部と、超音波の受信信号に基づいて生体内における流体の運動ベクトルを得るベクトル演算部と、流体の運動ベクトルに基づいて当該流体の流れを追跡することにより当該流体内の渦を検出する渦検出部と、検出された渦の形状に係る特徴点に基づく修正範囲において当該渦の形状を修正する渦整形部と、を有することを特徴とする。
【０００８】
上記構成において、運動ベクトルとは、流体の運動に係るベクトル情報であり、具体的には、流体内における各部分の速度と方向を示す速度ベクトルや、各部分の移動量と方向を示す移動ベクトルなどが含まれる。運動ベクトルは、例えば、特許文献１に記載された技術（２次元の速度ベクトルの分布）を利用して得ることができるものの、他の公知の技術を利用して運動ベクトルを得るようにしてもよい。
【０００９】
上記装置によれば、渦の形状に係る特徴点に基づく修正範囲において、その渦の形状が修正される。特徴点に基づく修正範囲は、できる限り限定的であることが望ましい。これにより、例えば、運動ベクトルに基づいて得られた渦の形状をできる限り尊重しつつ、限定的な修正範囲において渦の形状を修正することができる。
【００１０】
望ましい具体例において、前記渦整形部は、検出された渦の始点と終点に対応した二つの特徴点に基づいて当該渦に二つの修正端点を設定し、一方の修正端点から他方の修正端点までを前記修正範囲とする、ことを特徴とする。
【００１１】
望ましい具体例において、前記渦整形部は、検出された渦の修正前における形状が特定の型である場合に、当該渦の二つの特徴点のうち、当該渦の中心からの距離に応じて選択される一方の特徴点を前記一方の修正端点とし、他方の特徴点を起点として前記他方の修正端点を探索する、ことを特徴とする。
【００１２】
望ましい具体例において、前記渦整形部は、検出された渦の修正前における形状が前記特定の型とは異なる別の型である場合に、当該渦の二つの特徴点間の距離に応じて探索距離を決定し、一方の特徴点から探索距離だけ離れた位置に前記一方の修正端点を設定し、他方の特徴点から探索距離だけ離れた位置に前記他方の修正端点を設定する、ことを特徴とする。
【００１３】
望ましい具体例において、前記渦整形部は、前記二つの修正端点を結ぶ修正曲線を形成し、前記修正範囲における渦の形状を修正曲線に置き換えることにより当該渦の形状を修正する、ことを特徴とする。
【００１４】
望ましい具体例において、前記渦整形部は、検出された渦の修正前における形状が特定の型である場合に、前記各修正端点における運動ベクトルの方向に基づいて制御点を設定し、当該制御点を利用して形成されるベジェ曲線を前記修正曲線とする、ことを特徴とする。
【００１５】
望ましい具体例において、前記渦整形部は、検出された渦の修正前における形状が前記特定の型とは異なる別の型である場合に、前記各修正端点から当該修正端点に対応した特徴点までの距離に基づいて制御点を設定し、当該制御点を利用して形成されるベジェ曲線を前記修正曲線とする、ことを特徴とする。
【００１６】
望ましい具体例において、前記渦整形部は、検出された渦の始点と終点に対応した二つの特徴点における渦の内側の角度に係る判定条件に従って、当該渦の修正前における形状の型を判定する、ことを特徴とする。
【００１７】
望ましい具体例において、前記渦整形部は、二つの特徴点における運動ベクトルの方向を比較することにより、前記判定条件に応じた渦の型を判定する、ことを特徴とする。
【００１８】
また、上記目的にかなう好適な流体情報処理装置は、超音波の受信信号に基づいて生体内における流体の運動ベクトルを得るベクトル演算部と、流体の運動ベクトルに基づいて当該流体の流れを追跡することにより当該流体内の渦を検出する渦検出部と、検出された渦の形状に係る特徴点に基づく修正範囲において当該渦の形状を修正する渦整形部と、を有することを特徴とする。
【００１９】
上記流体情報処理装置は、コンピュータにより実現することができる。例えば、超音波の受信信号に基づいて生体内における流体の運動ベクトルを得るベクトル演算機能と、流体の運動ベクトルに基づいて当該流体の流れを追跡することにより当該流体内の渦を検出する渦検出機能と、検出された渦の形状に係る特徴点に基づく修正範囲において当該渦の形状を修正する渦整形機能と、をコンピュータに実現させるプログラムにより、コンピュータを上記流体情報処理装置として機能させることができる。なお、そのプログラムは、例えば、ディスクやメモリなどのコンピュータが読み取り可能な記憶媒体に記憶され、その記憶媒体を介してコンピュータに提供されてもよいし、インターネットなどの電気通信回線を介してコンピュータに提供されてもよい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明により、超音波を利用して検出される渦の形状を整形することができる。例えば本発明の好適な態様によれば、渦の形状に係る特徴点に基づく修正範囲をできる限り限定的な範囲とすることにより、運動ベクトルに基づいて得られた渦の形状をできる限り尊重しつつ渦の形状を修正することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施において好適な超音波診断装置の全体構成図である。
【図２】血流の流れを追跡する処理の具体例を説明するための図である。
【図３】複数の開始点ＳＰの配置に関する具体例を示す図である。
【図４】渦の判定に係る具体例を説明するための図である。
【図５】渦の外縁を決定する処理の具体例を説明するための図である。
【図６】渦の中心点の具体例を示す図である。
【図７】渦の形状に係る型の具体例を示す図である。
【図８】型の判別に係る具体例を説明するための図である。
【図９】カタツムリ型の渦に係る修正範囲の具体例を示す図である。
【図１０】カタツムリ型の渦に係る修正範囲の変形例を示す図である。
【図１１】半楕円型の渦に係る修正範囲の具体例を示す図である。
【図１２】ベジェ曲線の具体例を示す図である。
【図１３】カタツムリ型の渦における制御点の設定例を示す図である。
【図１４】ベクトル交点が遠方にある場合の対応例を示す図である。
【図１５】ベクトル交点が渦の内側方向にある場合の対応例を示す図である。
【図１６】渦の流れと補助線がほぼ平行な場合の対応例を示す図である。
【図１７】半楕円型の渦における制御点の設定例を示す図である。
【図１８】渦の形状の修正例を示す図である。
【図１９】心臓壁の近傍における渦の表示例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１は、本発明の実施において好適な超音波診断装置の全体構成図である。図１の超音波診断装置は、生体内における流体の渦を検出する機能を備えており、特に、心臓内における血流の渦を検出するのに適している。そこで、以下においては、診断対象となる流体の好適な一例である心臓内の血流に関する渦の検出について説明する。
【００２３】
プローブ１０は、心臓を含む空間内に超音波を送受波する超音波探触子である。プローブ１０は、複数の振動素子を備えており、複数の振動素子が電子的に走査制御され、心臓を含む空間内で超音波ビームが走査される。プローブ１０は、例えば、医師等のユーザ（検査者）に把持されて被検者の体表面上に当接して用いられる。なお、プローブ１０は被検者の体腔内に挿入して用いられるものであってもよい。
【００２４】
送受信部１２は、送信ビームフォーマーおよび受信ビームフォーマーとしての機能を備えている。つまり、送受信部１２は、プローブ１０が備える複数の振動素子の各々に対して送信信号を出力することにより送信ビームを形成し、さらに、複数の振動素子から得られる複数の受波信号に対して整相加算処理などを施して受信ビームを形成する。これにより、超音波ビーム（送信ビームと受信ビーム）が走査面内において走査され、超音波ビームに沿って受信信号が形成される。
【００２５】
超音波画像形成部２０は、走査面内から得られる受信信号に基づいて超音波画像の画像データを形成する。超音波画像形成部２０は、例えば、心臓内の血流が含まれる断面についてのＢモード画像の画像データを形成する。
【００２６】
ドプラ処理部３０は、超音波ビームに沿って得られる受信信号に含まれるドプラシフト量を計測する。ドプラ処理部３０は、血流によって超音波の受信信号内に生じるドプラシフトを例えば公知のドプラ処理により計測して、血流についての超音波ビーム方向の速度情報を得る。
【００２７】
速度ベクトル演算部４０は、血流についての超音波ビーム方向の速度情報から、走査面内における２次元の速度ベクトルを導出し、さらに、走査面内における速度ベクトルの分布を形成する。超音波ビーム方向に沿った１次元の速度情報から、走査面内における２次元の速度ベクトルの分布を形成するにあたっては、公知の様々な手法を利用することができる。
【００２８】
例えば、特許文献１（特開２０１３−１９２６４３号公報）に説明されるように、血流についての超音波ビーム方向の速度情報に加えて心臓壁の運動情報を利用し、走査面内の各位置における血流の２次元速度ベクトルを得るようにしてもよい。なお、互いに方向が異なる２本の超音波ビームを形成して、２本の超音波ビームの各々から速度情報を得て、２次元の速度ベクトルを形成するようにしてもよい。
【００２９】
速度ベクトル演算部４０は、超音波ビームの走査に対応した走査座標系において、例えばｒθ座標系において、複数のサンプル点について、各サンプル点ごとに速度ベクトルを得る。また、速度ベクトル演算部４０は、走査座標系で得られた速度ベクトルを演算用座標系の速度ベクトルに変換することが望ましい。例えば、ｒθ座標系における複数のサンプル点についての速度ベクトルから、座標変換処理や補間処理等により、ｘｙ直交座標系における複数のサンプル点についての速度ベクトルを得る。さらに、速度ベクトル演算部４０は、ｘｙ直交座標系における複数のサンプル点の速度ベクトルに基づいて、２次元の速度ベクトルの分布を形成する。
【００３０】
渦検出部５０は、速度ベクトル演算部４０において得られる２次元の速度ベクトルの分布に基づいて流体の流れを追跡して流体内の渦を検出する。また、渦整形部６０は、渦検出部５０において検出された渦の形状を修正する。渦検出部５０と渦整形部６０における具体的な処理については後に詳述する。
【００３１】
表示画像形成部７０は、超音波画像形成部２０から得られる超音波画像の画像データ、速度ベクトル演算部４０から得られる２次元の速度ベクトル、渦検出部５０における渦の検出結果、渦整形部６０から得られる整形された渦の情報などに基づいて表示画像を形成する。表示画像形成部７０は、例えば、心臓内の断面に係るＢモード画像内において血流の渦を明示した表示画像や、Ｂモード画像内において速度ベクトルの分布または速度ベクトルの分布から得られる流線を示した表示画像を形成する。表示画像形成部７０において形成された表示画像は表示部７２に表示される。
【００３２】
制御部８０は、図１に示す超音波診断装置内を全体的に制御する。なお、図１の超音波診断装置は、例えば、マウス、キーボード、トラックボール、タッチパネル、ジョイスティック等の操作デバイスを備えていることが望ましい。そして、制御部８０による全体的な制御には、操作デバイス等を介してユーザから受け付けた指示も反映される。
【００３３】
図１に示す構成（符号を付した各部）のうち、送受信部１２，超音波画像形成部２０，ドプラ処理部３０，速度ベクトル演算部４０，渦検出部５０，渦整形部６０，表示画像形成部７０は、それぞれ、例えば電気電子回路やプロセッサ等のハードウェアを利用して実現することができ、その実現において必要に応じてメモリ等のデバイスが利用される。表示部７２の好適な具体例は液晶ディスプレイ等である。制御部８０は、例えば、ＣＰＵやプロセッサやメモリ等のハードウェアと、ＣＰＵやプロセッサの動作を規定するソフトウェア（プログラム）との協働により実現することができる。
【００３４】
また、図１に示す構成（符号を付した各部）のうち、例えばプローブ１０を除く他の構成の少なくとも一部をコンピュータにより実現し、そのコンピュータを流体情報処理装置として機能させてもよい。
【００３５】
図１の超音波診断装置の概要は以上のとおりである。次に、図１の超音波診断装置による渦の検出と整形に係る具体例について詳述する。なお、図１に示した構成（符号を付した各部）については、以下の説明において図１の符号を利用する。
【００３６】
図２は、血流の流れを追跡する処理の具体例を説明するための図である。渦検出部５０は、複数の開始点ＳＰについて、各開始点ＳＰごとに、その開始点ＳＰを起点として２次元の速度ベクトルの分布に従って流体の流れを追跡する。図２には、代表例として１つの開始点ＳＰのみが図示されている。
【００３７】
渦検出部５０は、開始点ＳＰから、その開始点ＳＰの位置における速度ベクトル（図２における矢印）の方向に進んで追跡点ＴＰを探索する。追跡点ＴＰは、例えば、破線で示す格子状の演算グリッド上において探索される。演算グリッド上の追跡点ＴＰが探索されると、その追跡点ＴＰの位置における速度ベクトルが参照され、その速度ベクトルの方向に進んで次の追跡点ＴＰが探索される。
【００３８】
なお、追跡点ＴＰの位置に速度ベクトルが無い場合には、例えば、その追跡点ＴＰの近傍において既に算出されている複数の速度ベクトルに基づいて、例えば補間処理等により得られる補間ベクトルが、その追跡点ＴＰにおける速度ベクトルとされる。
【００３９】
こうして、図２に示すように、１つの開始点ＳＰを起点として速度ベクトルの分布に従って次々に追跡点ＴＰが探索され、血流の流れが追跡される。また、開始点ＳＰと複数の追跡点ＴＰについて、互いに隣り合う点同士を直線または曲線で結ぶことにより、折れ線状または曲線状の流線が形成される。
【００４０】
渦検出部５０は、診断対象となる関心領域内、例えば心臓の心腔内の全域に亘って、複数の開始点ＳＰを離散的に配置し、各開始点ＳＰを起点として血流の流れを追跡して流線を形成する。
【００４１】
図３は、複数の開始点ＳＰの配置に関する具体例を示す図である。渦検出部５０は、例えば図３に例示するように、複数の開始点ＳＰを格子状に離散的に配置し、各開始点ＳＰごとに流線（実線の曲線）を形成する。なお、複数の開始点ＳＰを配置する格子の大きさや格子の間隔（複数の開始点ＳＰの間隔）は可変であることが望ましい。流線が形成されると、渦検出部５０は、各開始点ＳＰから得られる流線に基づいて、その開始点ＳＰを起点とする血流の流れが渦であるか否かを判定する。
【００４２】
図４は、渦の判定に係る具体例を説明するための図である。図４には、代表例として１つの開始点ＳＰのみが図示されており、その開始点ＳＰから得られる流線が実線で図示されている。渦検出部５０は、開始点ＳＰから流線上の点までの距離に基づいた回帰条件により、開始点ＳＰから得られる流線が渦か否かを判定する。
【００４３】
具体的には、流線上の複数の計測点について、各計測点ごとに開始点ＳＰからその計測点までの距離Ｌが算出され、流線に沿って距離Ｌの最大値Ｌｍａｘと最小値Ｌｍｉｎが探索される。例えば、開始点ＳＰから予め定められた流線長までが探索範囲とされ、まず、最大値Ｌｍａｘが探索され、次に、最大値Ｌｍａｘの後方（流線上において開始点ＳＰから遠ざかる方向）において最小値Ｌｍｉｎが探索される。そして、渦検出部５０は、最大値Ｌｍａｘと最小値Ｌｍｉｎの比率（Ｌｍｉｎ／Ｌｍａｘ）が閾値（例えば０．４）以下である場合に、開始点ＳＰから得られる流線が渦であると判定する。
【００４４】
なお、距離Ｌは、流線の開始点ＳＰ以外の点を基準としてもよい。例えば、開始点ＳＰの近傍または流線の近傍に基準点を設定し、その基準点から流線上の計測点までの距離Ｌが利用されてもよい。また、距離Ｌに基づいた回帰条件は、あくまでも渦の判定に係る１つの具体例であり、流線に係る他の評価値により渦の判定が行われてもよい。
【００４５】
渦検出部５０は、複数の開始点ＳＰから得られる複数の流線（例えば図３参照）について、各開始点ＳＰごとにその流線（血流の流れ）が渦であるか否かを判定する。そして、渦検出部５０は、各開始点ＳＰから追跡される流線（流体の流れ）が渦である場合に、その渦の外側における流れを確認して渦の外縁を決定する。
【００４６】
図５は、渦の外縁を決定する処理の具体例を説明するための図である。図５には、開始点ＳＰから得られる流線が渦である場合の具体例が図示されている。渦検出部５０は、開始点ＳＰから得られる流線を渦であると判定すると、その渦の外側に開始点ＳＰをずらして、渦の外側における流線（流体の流れ）を確認する。
【００４７】
例えば、図５に示すように、渦検出部５０は、開始点ＳＰを渦の外側にずらして開始点ＳＰ１とし、開始点ＳＰ１から得られる流線１について渦か否かの判定（図４参照）を行う。そして、流線１が渦である場合に、渦検出部５０は、さらに、開始点ＳＰ１を渦の外側にずらして開始点ＳＰ２とし、開始点ＳＰ２から得られる流線２について渦か否かの判定（図４参照）を行う。そして、流線２が渦である場合に、渦検出部５０は、さらに、開始点ＳＰ２を渦の外側にずらして開始点ＳＰ３とし、開始点ＳＰ３から得られる流線３について渦か否かの判定（図４参照）を行う。
【００４８】
こうして、渦の外側に向かって開始点ＳＰをずらしながら渦か否かの判定を行い、開始点ＳＰ３から得られる流線３が渦ではないことを確認すると、渦検出部５０は、渦であることを確認した最も外側の開始点ＳＰ２から得られる流線２を最も外側の渦であると判定する。そして、流線２に基づいて、渦の外縁が決定される。例えば、開始点ＳＰ２から流線２までの最短距離地点（図４における最小値Ｌｍｉｎの計測点）を直線で結び、当該直線と流線２によって形成される閉曲線が渦の外縁とされる。例えば、開始点ＳＰ２が渦の始点（外縁の始点）となり、最短距離地点が渦の終点（外縁の終点）となり、始点と終点が直線の補助線で結ばれる。さらに、渦検出部５０は、渦の中心点を探索してもよい。
【００４９】
図６は、渦の中心点の具体例を示す図である。渦検出部５０は、渦内における注目点について、その注目点を取り囲む複数の速度ベクトルのうち、互いに対向する速度ベクトル同士が逆方向である場合に、その注目点が渦の中心点であると判断する。
【００５０】
具体的には、図６に示すように、二次元平面内において検出された渦内の注目点について、その注目点の上下（Ｙ軸方向）に近接する速度ベクトルＵと速度ベクトルＤが互いに逆方向であり、且つ、その注目点の左右（Ｘ軸方向）に近接する速度ベクトルＬと速度ベクトルＲが互いに逆方向である場合に、その注目点が渦の中心点とされる。
【００５１】
渦検出部５０は、複数の開始点ＳＰ（図３参照）から得られる複数の流線について、各開始点ＳＰごとに流線が渦であるか否かを判定し、渦であると判定された流線について、渦の中心点を探索する。そして、中心点の位置が同じである複数の渦が検出された場合には、それらの渦が同じ渦であるとみなされて一つに纏められる。例えば、中心点の位置が同じである複数の渦のうち、面積の大きい方の渦がその中心点に対応した渦として残される。
【００５２】
渦検出部５０によって渦が検出されると、渦整形部６０は、検出された渦の形状を修正する。渦整形部６０は、渦検出部５０によって検出された渦、つまり修正前における渦の形状の型を判別し、型に応じた修正のアルゴリズムを利用して、渦の形状を修正する。
【００５３】
図７は、渦の形状に係る型の具体例を示す図である。渦検出部５０において検出された渦は、その渦の始点ＳＰ（図５を利用して説明される追跡の開始点ＳＰ）と終点ＥＰ（図５を利用して説明される最短距離地点）が補助線（直線）で結ばれており、始点ＳＰと終点ＥＰにおける渦の形状に応じて、カタツムリ型と半楕円型に大別される。図７には、渦の形状の代表例であるカタツムリ型（Ａ）と半楕円型（Ｂ）が図示されている。
【００５４】
渦整形部６０は、渦の始点ＳＰを頂点とする渦の内側の角度ＳＡと、渦の終点ＥＰを頂点とする渦の内側の角度ＥＡに基づいて、その渦の型を判別する。例えば、渦検出部５０において検出された渦について、角度ＳＡと角度ＥＡのうちの一方が１８０度を超えている場合に、その渦がカタツムリ型であると判定し、角度ＳＡと角度ＥＡが両方共に１８０度以下である場合に、その渦が半楕円型であると判定する。
【００５５】
図８は、型の判別に係る具体例を説明するための図である。渦整形部６０は、渦検出部５０において検出された渦の始点ＳＰにおける端点ベクトルＳＶの方向と終点ＥＰにおける端点ベクトルＥＶの方向を互いに比較することにより、渦の修正前における形状の型を判別する。
【００５６】
なお、始点ＳＰにおける端点ベクトルＳＶは、始点ＳＰにおける流線の方向を示すベクトルである。例えば、始点ＳＰにおける速度ベクトルに基づいて端点ベクトルＳＶを得ることができる。また、終点ＥＰにおける端点ベクトルＥＶは、終点ＥＰにおける流線の方向を示すベクトルである。例えば、終点ＥＰにおける速度ベクトルに基づいて端点ベクトルＥＶを得ることができる。
【００５７】
渦整形部６０は、例えば、図８に示す具体例のように、ＸＹ直交座標系において、Ｘ軸に重なるように補助線を移動（回転移動と平行移動）させ、その移動後における端点ベクトルＳＶのＹ軸方向成分と端点ベクトルＥＶのＹ軸方向成分の符号（正負）を比較する。
【００５８】
そして、渦整形部６０は、渦検出部５０において検出された渦について、端点ベクトルＳＶと端点ベクトルＥＶのＹ軸方向成分の符号が互いに異なれば、その渦がカタツムリ型であり、符号が互いに同じであればその渦が半楕円型であると判定する。
【００５９】
渦整形部６０は、渦の型を判定すると、つまり、渦の形状がカタツムリ型か半楕円型かを判別すると、渦の型に応じたアルゴリズムにより渦の形状を修正する。渦の形状は、修正範囲内において修正される。渦整形部６０は、渦検出部５０において検出された渦の始点ＳＰと終点ＥＰに基づいてその渦に二つの修正端点を設定し、一方の修正端点から他方の修正端点までを修正範囲とする。
【００６０】
図９は、カタツムリ型の渦に係る修正範囲の具体例を示す図である。渦整形部６０は、まず、渦の始点ＳＰと終点ＥＰのうち、その渦の中心からの距離が大きい方（中心から遠い方）を一方の修正端点とする。図９に示す具体例では、始点ＳＰよりも終点ＥＰの方が渦の中心から離れているため、終点ＥＰが一方の修正端点とされる。また、渦整形部６０は、渦の始点ＳＰと終点ＥＰのうち、その渦の中心からの距離が小さい方（中心に近い方）を起点として、他方の修正端点を探索する。図９に示す具体例では、終点ＥＰよりも始点ＳＰの方が渦の中心に近いため、始点ＳＰを起点として他方の修正端点が探索される。
【００６１】
修正端点の探索において、渦整形部６０は、補助線に対応した補助線ベクトルＶｅｃＡを利用する。補助線ベクトルＶｅｃＡは、始点ＳＰと終点ＥＰを結ぶ補助線の方向を示すベクトルである。そして、渦整形部６０は、探索の起点となる始点ＳＰから、複数の追跡点ＴＰ（図２）を次々に辿り、各追跡点ＴＰにおける速度ベクトルＶｅｃＴと補助線ベクトルＶｅｃＡに基づいて、修正端点を探索する。
【００６２】
例えば、起点となる始点ＳＰから探索を開始し、速度ベクトルＶｅｃＴと補助線ベクトルＶｅｃＡの角度の符号が変化した追跡点ＴＰが修正端点とされる。図９に示す具体例では、探索の起点である始点ＳＰにおける速度ベクトルＶｅｃＴと補助線ベクトルＶｅｃＡの角度の符号が正（０度以上）であり、複数の追跡点ＴＰを次々に辿り、速度ベクトルＶｅｃＴと補助線ベクトルＶｅｃＡの角度が負（０度以下）となった追跡点ＴＰが修正端点とされる。具体的には、始点ＳＰから複数の追跡点ＴＰを次々に辿り、各追跡点ＴＰにおける速度ベクトルＶｅｃＴと補助線ベクトルＶｅｃＡの外積を算出し、外積の符号が変化（反転）した追跡点ＴＰを修正端点とすればよい。
【００６３】
図９に示す具体例によれば、速度ベクトルＶｅｃＴが、補助線に対して平行となる（最も平行に近い）追跡点ＴＰを他方の修正端点とすることができ、例えば、一方の修正端点である終点ＥＰにおける速度ベクトルＶｅｃＥと補助線ベクトルＶｅｃＡの角度に依存せずに、他方の修正端点を得ることができる。
【００６４】
なお、図９に示す具体例においては、渦の始点ＳＰと終点ＥＰのうち、その渦の中心からの距離が大きい方（中心から遠い方）を一方の修正端点とし、その渦の中心からの距離が小さい方（中心に近い方）を起点として、他方の修正端点を探索しているが、これとは逆に、例えば、渦の中心からの距離が小さい方（中心に近い方）を一方の修正端点とし、渦の中心からの距離が大きい方（中心から遠い方）を起点として、他方の修正端点を探索するようにしてもよい。また、カタツムリ型の渦においては、次に説明する変形例により修正範囲を得るようにしてもよい。
【００６５】
図１０は、カタツムリ型の渦に係る修正範囲の変形例を示す図である。図１０の変形例においても、渦整形部６０は、まず、渦の始点ＳＰと終点ＥＰのうち、渦の中心からの距離が大きい方（中心から遠い方）を一方の修正端点とし、渦の中心からの距離が小さい方（中心に近い方）を起点として、他方の修正端点を探索する。図１０に示す変形例では、始点ＳＰよりも終点ＥＰの方が渦の中心から離れているため、終点ＥＰが一方の修正端点とされ、終点ＥＰよりも始点ＳＰの方が渦の中心に近いため、始点ＳＰを起点として他方の修正端点が探索される。
【００６６】
図１０の変形例において、渦整形部６０は、他方の修正端点を探索するにあたり、一方の修正端点つまり終点ＥＰにおける速度ベクトルＶｅｃＥを利用する。そして、渦整形部６０は、探索の起点となる始点ＳＰから、複数の追跡点ＴＰ（図２）を次々に辿り、各追跡点ＴＰにおける速度ベクトルＶｅｃＴと、終点ＥＰにおける速度ベクトルＶｅｃＥに基づいて、他方の修正端点を探索する。
【００６７】
例えば、探索の起点である始点ＳＰから探索を開始し、速度ベクトルＶｅｃＴと速度ベクトルＶｅｃＥの角度が、９０度未満から９０度以上に変化した箇所の追跡点ＴＰが修正端点とされる。図１０に示す変形例によれば、速度ベクトルＶｅｃＴが、一方の修正端点における速度ベクトルＶｅｃＥに対して垂直となる（最も垂直に近い）追跡点ＴＰを他方の修正端点とすることができる。
【００６８】
なお、図１０に示す変形例においても、例えば、渦の中心からの距離が小さい方（中心に近い方）を一方の修正端点とし、渦の中心からの距離が大きい方（中心から遠い方）を起点として、他方の修正端点を探索するようにしてもよい。
【００６９】
図１１は、半楕円型の渦に係る修正範囲の具体例を示す図である。半楕円型の渦の場合に、渦整形部６０は、始点ＳＰと終点ＥＰを結ぶ補助線の半分の長さｈに基づいて、始点ＳＰから長さｈだけ離れた追跡点ＴＰを一方の修正端点とし、終点ＥＰから長さｈだけ離れた追跡点ＴＰを他方の修正端点とする。なお、始点ＳＰまたは終点ＥＰから修正端点までの距離（図１１の具体例において長さｈ）は、例えば、半楕円型の形状等に応じて適宜に修正されてもよいし、ユーザが調整できる構成としてもよい。
【００７０】
修正範囲が決定されると、つまり二つの修正端点が決定されると、渦整形部６０は、それら二つの修正端点を結ぶ修正曲線を形成し、修正範囲における渦の形状を修正曲線に置き換えることにより渦の形状を修正する。修正曲線は、公知の各種の数学的（幾何学的）手法を利用して形成することができる。その代表例が以下に説明するベジェ曲線である。
【００７１】
図１２は、ベジェ曲線の具体例を示す図である。渦整形部６０は、二つの修正端点のうちの一方を修正始点として他方を修正終点とし、修正始点から修正終点に向かって移動する修正点の軌跡であるベジェ曲線を形成する。
【００７２】
図１２（Ａ）には、二つの修正端点を結ぶベジェ曲線の具体例が図示されている。ベジェ曲線を形成するにあたっては、修正始点と修正終点に加えて制御点が利用される。図１２（Ａ）に示す具体例において、修正始点の座標は（ｘ１，ｙ１）であり、制御点の座標は（ｘ２，ｙ２）であり、修正終点の座標は（ｘ３，ｙ３）である。
【００７３】
ベジェ曲線の形成においては、修正始点と制御点を結ぶ直線上で、修正始点から出発して制御点に向かって移動点１を移動させ、制御点と修正終点を結ぶ直線上で、制御点から出発して修正終点に向かって移動点２を移動させる。さらに、移動点１と移動点２を結ぶ直線上で、移動点１から移動点２に向かって修正点を移動させる。そして、移動する修正点の軌跡がベジェ曲線となる。
【００７４】
図１２（Ｂ）には、各時刻（ｔ＝０．２５，ｔ＝０．５，ｔ＝０．７５）における移動点１と移動点２と修正点の位置関係が図示されている。
【００７５】
図１２に示す具体例において、つまり、修正始点の座標が（ｘ１，ｙ１）であり、制御点の座標が（ｘ２，ｙ２）であり、修正終点の座標が（ｘ３，ｙ３）である場合に、各時刻ｔ（ｔ＝０〜１）における修正点の座標（ｘ，ｙ）は、数１式により算出される。
【数１】
2016087331.tif 000003
【００７６】
なお、複数の時刻ｔに亘って離散的に複数の修正点を得るのであれば、例えば、ベジェ曲線内に頂点を持たないようにするために修正点の個数を偶数個とすることが望ましい。例えば、時刻ｔ＝０〜１までの期間において、修正点を得る時間間隔を１／９とすることにより、８個の修正点を得ることができる。もちろん、８個以外の複数個、望ましくは偶数個の修正点を得るようにしてもよい。
【００７７】
図１３は、カタツムリ型の渦における制御点の設定例を示す図である。渦がカタツムリ型の場合に、渦整形部６０は、２つの修正端点における速度ベクトルの交点を制御点とする。図１３に示す例においては、一方の修正端点における速度ベクトルＶｅｃＥと他方の修正端点における速度ベクトルＶｅｃＴについて、それぞれの速度ベクトルの方向に延長した直線の交点に制御点が設定されている。そして、設定された制御点を利用して形成されるベジェ曲線（図１２参照）が修正曲線とされる。
【００７８】
渦整形部６０は、一方の修正端点から他方の修正端点までの修正範囲における渦の形状を、当初の形状、つまり追跡点ＴＰを結ぶ曲線（流線）と補助線から、修正曲線に置き換えることにより、渦の形状を修正する。
【００７９】
図１４は、ベクトル交点が遠方にある場合の対応例を示す図である。図１３を利用して説明したように、２つの修正端点における速度ベクトルの交点を制御点とすると、２つの修正端点における速度ベクトルが平行に近い場合に、交点が遠方となってしまい、その交点を制御点とすると、渦から遠方に大きく張り出した修正曲線（ベジェ曲線）が形成されてしまう。そこで、渦整形部６０は、各修正端点から交点までの距離が大きい場合に、例えば距離が閾値を超える場合に、制御点を渦に近づける処理を行う。
【００８０】
例えば、図１４に示す具体例のように、二つの修正端点間の距離Ｌと、一方の修正端点から交点までの距離Ｌ１と、他方の修正端点から交点までの距離Ｌ２について、距離Ｌ１と距離Ｌ２の少なくとも一方が、距離Ｌの半分（Ｌ／２）以上となる場合に、交点が遠方であると判定される。
【００８１】
そして、交点が遠方である場合には、一方の修正端点から交点に向かって距離Ｌ／２だけ離れた点Ｐ１と、他方の修正端点から交点に向かって距離Ｌ／２だけ離れた点Ｐ２に基づいて、点Ｐ１と点Ｐ２を結ぶ直線上に制御点が設定される。例えば、点Ｐ１から制御点までの距離と、点Ｐ２から制御点までの距離が、距離Ｌ１と距離Ｌ２の比率に応じて決定されることが望ましい。
【００８２】
図１５は、ベクトル交点が渦の内側方向にある場合の対応例を示す図である。例えば、図１５に示す例のように、渦検出部５０において検出された渦について、始点ＳＰと終点ＥＰを結ぶ補助線が、渦（の流線）を跨いでしまい、二つの修正端点における速度ベクトルの交点が、二つの修正端点から見て渦の内側方向となってしまう場合がある。この場合に、ベクトル交点を制御点とすると、渦の内側に引き込まれた修正曲線（ベジェ曲線）が形成されてしまう。
【００８３】
そこで、例えば、補助線が渦（の流線）を跨いでいる場合に、渦整形部６０は、修正曲線（ベジェ曲線）に代えて、二つの修正端点同士を直線で結んだ修正直線を利用する。なお、例えば、二つの修正端点における速度ベクトルが平行となり交点が得られない場合にも、修正曲線（ベジェ曲線）に代えて、二つの修正端点同士を直線で結んだ修正直線を利用すればよい。
【００８４】
図１６は、渦の流れと補助線がほぼ平行な場合の対応例を示す図である。図１６に示す例において、角度ＳＡ´は、始点ＳＰにおける速度ベクトルの方向、つまり始点ＳＰにおける渦（の流れ）の方向と補助線との間の小さい方の角度であり、角度ＥＡ´は、終点ＥＰにおける速度ベクトルの方向、つまり終点ＥＰにおける渦（の流れ）の方向と補助線との間の小さい方の角度である。
【００８５】
そして、例えば、角度ＳＡ´と角度ＥＡ´が両方共に１５０度程度以上の場合に、渦の流れと補助線がほぼ平行であると判断され、始点ＳＰと終点ＥＰとの間における補助線が渦の形状として残され、修正曲線（ベジェ曲線）による形状の修正が行われない。
【００８６】
図１７は、半楕円型の渦における制御点の設定例を示す図である。渦が半楕円型の場合に、渦整形部６０は、２つの修正端点から始点ＳＰまたは終点ＥＰまでの距離に基づいて制御点を設定する。
【００８７】
図１７に示す例において、一方の修正端点から始点ＳＰまでの距離がＬＳであり、始点ＳＰから修正端点の反対方向に距離ＬＳだけ離れた箇所に点Ｐ３が設定される。また、他方の修正端点から終点ＥＰまでの距離がＬＥであり、終点ＥＰから修正端点の反対方向に距離ＬＥだけ離れた箇所に点Ｐ４が設定される。そして、点Ｐ３と点Ｐ４の中間点に制御点が設定される。なお、制御点の位置は、例えば、半楕円型の形状等に応じて適宜に修正されてもよいし、ユーザが調整できる構成としてもよい。
【００８８】
図１８は、渦の形状の修正例を示す図である。図１８には、渦の形状の代表例であるカタツムリ型（Ａ）と半楕円型（Ｂ）のそれぞれの場合の修正例が図示されている。カタツムリ型（Ａ）と半楕円型（Ｂ）のいずれの場合も、修正前の始点ＳＰと終点ＥＰにおいて角張っていた形状部分が、渦として自然な丸みを帯びた形状に修正されている。また、修正前に角張っていた形状部分のみが限定的に修正されるため、速度ベクトルの分布に基づいて検出された渦の形状が極力維持される。
【００８９】
なお、修正された形状部分が、例えば、心臓の心筋内に及ぶ場合には、その形状部分を表示させないようにしてもよい。
【００９０】
図１９は、心臓壁の近傍における渦の表示例を示す図である。図１９には、渦の形状が修正された部分、つまり修正曲線が心筋内に及ぶ場合の表示例を示している。表示例１においては、心筋内に及ぶ修正曲線がそのまま心筋内に表示されており、表示例２においては、心筋内の修正曲線が表示されていない。
【００９１】
心筋内には血流が存在せず、従って渦も存在しないため、表示画像形成部７０は、渦整形部６０から得られる修正された渦の形状に基づいて、表示例２の表示画像を形成して表示部７２に表示させることが望ましい。なお、必要に応じて、例えばユーザからの指示に応じて、表示例１と表示例２を切り替えて表示する構成としてもよい。
【００９２】
また、表示例２を実現するにあたっては、心臓壁に対応したラインに基づいて、渦を表示させる領域（心腔側）と表示させない領域（心筋側）とを区別したクリッピングウィンドウを作成し、そのクリッピングウィンドウに基づいて、渦を表示させる部分と表示させない部分を判別することが望ましい。心臓壁に対応したラインの情報は、速度ベクトル演算部４０において、例えば、特許文献１（特開２０１３−１９２６４３号公報）に説明される手法を利用する場合に必要とされるため、表示画像形成部７０は、速度ベクトル演算部４０から、心臓壁に対応したラインの情報を得てもよい。
【００９３】
なお、表示画像形成部７０は、心臓壁に対応したラインと修正された渦の交点を算出して、算出された交点に基づいて、渦を表示させる部分と表示させない部分を判別するようにしてもよいし、心臓壁に対応したラインに基づいて表示のマスクパターンを形成し、そのマスクパターンに基づいて、渦を表示させる部分と表示させない部分を判定するようにしてもよい。
【００９４】
以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、上述した実施形態は、あらゆる点で単なる例示にすぎず、本発明の範囲を限定するものではない。本発明は、その本質を逸脱しない範囲で各種の変形形態を包含する。
【符号の説明】
【００９５】
１０  プローブ、１２  送受信部、２０  超音波画像形成部、３０  ドプラ処理部、４０  速度ベクトル演算部、５０  渦検出部、６０  渦整形部、７０  表示画像形成部、８０  制御部。
【図１】
2016087331.tif 000004
【図２】
2016087331.tif 000005
【図３】
2016087331.tif 000006
【図４】
2016087331.tif 000007
【図５】
2016087331.tif 000008
【図６】
2016087331.tif 000009
【図７】
2016087331.tif 000010
【図８】
2016087331.tif 000011
【図９】
2016087331.tif 000012
【図１０】
2016087331.tif 000013
【図１１】
2016087331.tif 000014
【図１２】
2016087331.tif 000015
【図１３】
2016087331.tif 000016
【図１４】
2016087331.tif 000017
【図１５】
2016087331.tif 000018
【図１６】
2016087331.tif 000019
【図１７】
2016087331.tif 000020
【図１８】
2016087331.tif 000021
【図１９】
2016087331.tif 000022