(57)【要約】本発明は、超音波信号をフィルタリングするフィルタリング装置１５に関する、超音波信号は、電気ユニットにより影響され、オブジェクト４から超音波信号が受信されるオブジェクトに関する情報を含む第一の部分と、オブジェクトに関する情報を含まない第二の部分とを含む。補正信号決定ユニット１７は、超音波信号の第二の部分から、超音波信号への電気ユニットの影響を示す補正信号を決定し、補正ユニット１８は、超音波信号から電気ユニットの影響をフィルタリングするため、決定された補正信号に基づいて超音波信号の第一の部分を補正する。補正信号は電気ユニットの影響を示し、且つ補正信号は超音波信号を補正するために使用されるので、フィルタリングされない超音波信号において目に見る事ができる望まれない干渉をフィルタリングすることができる。
2014505498.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波信号をフィルタリングするフィルタリング装置であって、
前記超音波信号は、電気ユニットにより影響され、オブジェクトから前記超音波信号が受信される前記オブジェクトに関する情報を含む第一の部分と、前記オブジェクトに関する情報を含まない第二の部分とを含み、
当該フィルタリング装置は、
前記超音波信号の前記第二の部分から、前記超音波信号への前記電気信号の影響を示す補正信号を決定する補正信号決定手段と、
前記超音波信号から前記電気ユニットの影響をフィルタリングするため、決定された補正信号に基づいて前記超音波信号の前記第一の部分を補正する補正手段と、
を備えるフィルタリング装置。
【請求項２】
前記補正ユニットは、前記超音波信号の前記第一の部分から前記決定された補正信号を差し引く、
請求項１記載のフィルタリング装置。
【請求項３】
当該フィルタリング装置は、前記電気ユニットによる影響に関する基本周波数を供給する基本周波数供給手段を備え、
前記補正信号決定手段は、供給される基本周波数に依存して、前記電気ユニットによる影響の少なくとも１サイクルに対応する、前記超音波信号の前記第二の部分のサブ部分を決定し、前記超音波信号の前記第二の部分の決定されたサブ部分に依存して前記補正信号を決定し、
前記補正ユニットは、前記第一の部分を補正するため、前記超音波信号の前記第一の部分から前記補正信号を差し引く、
請求項２記載のフィルタリング装置。
【請求項４】
前記基本周波数供給手段は、前記超音波信号の前記第二の部分の２つの連続するサブ部分の相互相関を計算することで、前記基本周波数を決定する、
請求項３記載のフィルタリング装置。
【請求項５】
前記補正信号決定手段は、前記第二の部分のサブ部分をアップサンプルする、
請求項３記載のフィルタリング装置。
【請求項６】
前記補正信号決定手段は、前記第二の部分のアップサンプルされたサブ部分に、無限インパルス応答（IIR）フィルタを適用する、
請求項５記載のフィルタリング装置。
【請求項７】
前記補正信号決定手段は、前記第二の部分のサブ部分に、バイレシプロカルＩＩＲフィルタを適用する、
請求項５記載のフィルタリング装置。
【請求項８】
前記補正信号決定手段は、ファクタ２により前記第二の部分のサブ部分をアップサンプルすること、前記第二の部分のアップサンプルされたサブ部分にＩＩＲフィルタを適用すること、を数回にわたり行う、
請求項５記載のフィルタリング装置。
【請求項９】
時間に依存する増幅は、前記超音波信号に適用され、
前記補正信号決定手段は、前記時間に依存する増幅を前記補正信号に適用する、
請求項１記載のフィルタリング装置。
【請求項１０】
オブジェクトを感知する超音波感知装置であって、
前記オブジェクトから受けた超音波に依存する超音波信号を生成する超音波手段と、電気ユニットである更なる手段とを含むカテーテルと、前記超音波手段及び前記電気ユニットは、同時に動作し、生成された超音波信号は、前記電気ユニットにより影響され、オブジェクトから前記超音波信号が受信された前記オブジェクトに関する情報を含む第一の部分と、前記オブジェクトに関する情報を含まない第二の部分とを含み、
請求項１記載のフィルタリング装置とを備え、前記補正信号決定手段は、前記超音波信号の前記第二の部分から、生成された超音波信号への前記電気ユニットへの影響を示す補正信号を決定し、前記補正手段は、前記超音波信号の前記第一の部分から前記電気ユニットの影響をフィルタリングするため、決定された補正信号に基づいて前記超音波信号の前記第一の部分を補正する、
超音波感知装置。
【請求項１１】
前記電気ユニットは、前記オブジェクトに電気エネルギーを印加する電極である、
請求項１０記載の超音波感知装置。
【請求項１２】
超音波信号をフィルタリングするフィルタリング方法であって、
前記超音波信号は、電気ユニットにより影響され、オブジェクトから前記超音波信号が受信される前記オブジェクトに関する情報を含む第一の部分と、前記オブジェクトに関する情報を含まない第二の部分とを含み、
当該フィルタリング方法は、
補正信号決定手段により、前記超音波信号の前記第二の部分から、前記超音波信号への前記電気ユニットへの影響を示す補正信号を決定する段階と、
補正手段により、前記超音波信号から前記電気ユニットの影響をフィルタリングするため、決定された補正信号に基づいて前記超音波信号の前記第一の部分を補正する段階と、
を含むフィルタリング方法。
【請求項１３】
オブジェクトを感知する超音波感知方法であって、
超音波手段により、オブジェクトから受けた超音波に依存する超音波信号を生成する段階と、前記超音波手段及び電気ユニットである更なる手段はカテーテルに含まれており、前記超音波手段と前記電気ユニットは同時に動作し、生成された超音波信号は、前記電気ユニットにより影響され、オブジェクトから前記超音波信号が受信される前記オブジェクトに関する情報を含む第一の部分と、前記オブジェクトに関する情報を含まない第二の部分とを含み、
請求項１２記載のフィルタリング方法のフィルタリングする段階とを含み、前記補正信号決定手段は、前記超音波信号の前記第二の部分から、生成された超音波信号への前記電気ユニットの影響を示す補正信号を決定し、前記補正手段は、前記超音波信号の前記第一の部分から前記電気ユニットの影響をフィルタリングするため、決定された補正信号に基づいて前記超音波信号の前記第一の部分を補正する、
超音波感知方法。
【請求項１４】
超音波信号をフィルタリングするためのフィルタリングコンピュータプログラムであって、
前記フィルタリングコンピュータプログラムが請求項１記載のフィルタリング装置を制御するコンピュータで実行されたとき、請求項１２記載のフィルタリング方法の段階を、前記フィルタリング装置に実行させるプログラムコードを含む、
フィルタリングコンピュータプログラム。
【請求項１５】
オブジェクトを感知する超音波感知コンピュータプログラムであって、
前記超音波感知コンピュータプログラムが請求項１０記載の超音波感知装置を制御するコンピュータで実行されたとき、請求項１３記載の超音波感知方法の段階を、前記超音波感知装置に実行させるプログラムコードを含む、
超音波感知コンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波信号をフィルタリングするフィルタリング装置、フィルタリング方法及びフィルタリングコンピュータプログラムに関する。  
さらに、本発明は、オブジェクトを感知する超音波感知装置、超音波感知方法及び超音波感知コンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
US5,409,000は、超音波トランスデューサ及びアブレーション電極をもつアブレーションカテーテルを開示している。超音波波形は、心臓組織に結合され、心臓組織から戻る超音波エコーは、超音波トランスデューサにより取得され、スクリーン上に可視化される。アブレーション手術を行う医師は、超音波画像に依存してアブレーション手術を行うため、スクリーン上で結果として得られる超音波画像を観察することができる。アブレーション手術は、アブレーションカテーテルの先端に位置されるアブレーション電極に、無線周波（RF）電流を印加することで行われる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
同じカテーテル内部で超音波画像形成と一緒にＲＦアブレーションを行う問題点は、超音波トランスデューサにより生成され、超音波画像を形成するために使用される超音波信号へのＲＦ信号の容量性及び導電性結合である。これは、超音波信号の品質を低下させ、従ってアブレーション手術をモニタするために使用される超音波画像の品質を低下させる。
【０００４】
本発明の目的は、超音波信号をフィルタリングするためのフィルタリング装置、フィルタリング方法及びフィルタリングコンピュータプログラムを提供することにあり、ＲＦアブレーション電極のような電気ユニットの影響を低減させることができる。
【０００５】
本発明の更なる目的は、フィルタリング装置を有する、オブジェクトを感知するための超音波感知装置、オブジェクトを感知するための対応する超音波感知方法及び超音波感知コンピュータプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第一の態様では、超音波信号をフィルタリングするフィルタリング装置が提供され、超音波信号は、電気ユニットにより影響され、超音波信号が受信されたオブジェクトに関する情報を含む第一の部分と、オブジェクトに関する情報を含まない第二の部分とを含む。フィルタリング装置は、以下を有する。超音波信号の第二の部分から、超音波信号への電気ユニットの影響を示す補正信号を決定する補正信号決定ユニット。超音波信号から電気ユニットの影響をフィルタリングするため、決定された補正信号に基づいて超音波信号の第一の部分を補正する補正ユニット。
【０００７】
補正信号決定ユニットは、オブジェクトに関する情報を含まない第二の部分からの超音波信号への、例えばアブレーション電極である電気ユニットの影響を示す補正信号を決定するので、補正信号は、超音波信号への電気ユニットからの電気信号の容量性結合及び／又は導電結合のような望まれない作用により生じる。超音波信号の第一の部分は、オブジェクトに関する情報と、容量性及び／又は導電性結合のような望まれない作用に関する情報の両者を含む。超音波信号から電気ユニットの影響をフィルタリングするため、決定された補正信号に基づいて超音波信号の第一の部分を補正することで、オブジェクトに関する所望の情報は、更に明確にされ、超音波信号の第一の部分から容易に取得される。従って、超音波信号の品質が改善される。
【０００８】
好ましくは、電気ユニットは、特にＲＦエネルギーである電気エネルギーをオブジェクトに印加する電極であり、超音波信号への影響は、容量性及び／又は導電性結合により引き起こされる。好適な実施の形態では、電気ユニットは、ＲＦアブレーション電極である。オブジェクトは、特に心壁である、好ましくは人の心臓であるか又は動物の心臓であり、オブジェクトに関する情報は、好ましくは心臓組織に関する情報である。
【０００９】
超音波信号は、好ましくはＡライン信号であり、Ａラインの第一の部分は、オブジェクトに関する情報を含み、Ａラインの第二の部分は、オブジェクトに関する情報を含まない。補正ユニットは、超音波信号の第一の部分を補正するため、超音波信号の第一の部分から決定された補正信号を差し引くことが好ましい。
【００１０】
フィルタリング装置は、電気ユニットによる影響に関する基本周波数を提供する基本周波数提供ユニットを有することが更に好ましい。補正信号決定ユニットは、提供された基本周波数に依存して、電気ユニットによる影響の少なくとも１サイクルに対応する、超音波信号の第二の部分のサブ部分を決定し、超音波信号の第二の部分の決定されたサブ部分に依存して、補正信号を決定することが好ましい。補正ユニットは、第一の部分を補正するため、超音波信号の第一の部分から補正信号を差し引く。超音波信号の第一の部分の係る補正は、第一の部分を補正する品質を更に改善する。更に、超音波信号の第二の部分の決定されたサブ部分のシーケンスは、補正信号として決定される。
【００１１】
好適な実施の形態では、基本周波数ユニットは、超音波信号の第二の部分の２つの連続するサブ部分の相互相関を計算することで、基本周波数を決定する。特に、基本周波数供給ユニットは、好ましくは、放物線関数を相互相関にフィットさせ、フィットされた放物線関数の最大値に依存して、基本周波数を決定する。これは、比較的シンプルなやり方で、特に現在のＡラインについて、現在の超音波信号の基本周波数を決定するのを可能にする。別の実施の形態では、基本周波数供給ユニットは、電気ユニットを制御する制御ユニットから基本周波数を受け、受けた基本周波数を補正信号決定ユニットに供給する。
【００１２】
好適な実施の形態では、補正信号決定ユニットは、第二の部分のサブ部分をアップサンプルする。好ましくは、補正信号決定ユニットは、ファクタ２で第二の部分のサブ部分をアップサンプルする。更に好ましくは、補正信号決定ユニットは、第二の部分のアップサンプルされたサブ部分に無限インパルス応答フィルタ（IIR）を適用する。特に、補正信号決定ユニットは、第二の部分のアップサンプルされたサブ部分にバイレシプロカル（bi-reciprocal）ＩＩＲフィルタを適用する。
【００１３】
補正信号決定ユニットは、以下のステップを数回にわたり実行することが好ましい。ａ）ファクタ２で第二の部分のサブ部分をアップサンプリングする段階、及びｂ）第二の部分のアップサンプルされたサブ部分にＩＩＲフィルタを適用する段階。ＩＩＲフィルタのアップサンプリング及び適用は、４回にわたり行われることが好ましいが、４回を超えて実行することもできる。第二の部分のサブ部分のアップサンプリング及び例えばバイレシプロカルＩＩＲフィルタの適用は、エリアシングが生じないように、第二の部分のサブ部分が影響されないように、第二の部分のアップサンプルされたサブ部分を生成するのを可能にする。アップサンプリング段階当たり好適なファクタ２は、オンチップの計算を統合するときに有効である、デジタルシグナルプロセッサでの容易な実現を可能にする。
【００１４】
時間に依存する増幅が超音波信号に適用されることが好ましく、補正信号決定ユニットは、補正信号に時間に依存する増幅を適用する。時間に依存する増幅（Time-Gain-Control又はTGC）は、オブジェクト内での減衰のため、超音波パルスの強度における損失を補償するのを可能にする。この補償は、超音波信号の品質を改善し、従って、アブレーション手術をモニタするため、特に切除されたオブジェクト内の切除の深さを決定するために使用される、最終的にフィルタリングされた信号の品質を改善する。
【００１５】
本発明の更なる態様では、オブジェクトを感知する超音波感知装置が提供され、超音波感知装置は、以下を有する。オブジェクトから受信された超音波に依存する超音波信号を生成する超音波ユニット、電気ユニットである更なるユニットとを含むカテーテル。超音波ユニット及び電気ユニットは、同時に動作し、生成された超音波信号は、電気ユニットにより影響され、超音波信号が受信されるオブジェクトに関する情報を含む第一の部分と、オブジェクトに関する情報を含まない第二の部分とを含む。請求項１で定義されるフィルタリング装置。補正信号決定ユニットは、超音波信号の第二の部分から、生成された超音波信号への電気ユニットの影響を示す補正信号を決定する。補正信号は、超音波信号の第一の部分から電気ユニットの影響をフィルタリングするため、決定された補正信号に基づいて超音波信号の第一の部分を補正する。
【００１６】
本発明の更なる態様では、超音波信号をフィルタリングするフィルタリング方法が提示され、超音波信号は、電気ユニットにより影響され、超音波信号が受信されるオブジェクトに関する情報を含む第一の部分と、オブジェクトに関する情報を含まない第二の部分とを含む。フィルタリング方法は、以下の段階を含む。補正信号決定ユニットにより超音波信号の第二の部分から、超音波信号への電気ユニットの影響を示す補正信号を決定する段階。補正ユニットにより超音波信号から電気ユニットの影響をフィルタリングするため、決定された補正信号に基づいて超音波信号の第一の部分を補正する段階。
【００１７】
本発明の更なる態様では、オブジェクトを感知する超音波感知方法が提供され、超音波感知方法は、以下の段階を含む。超音波ユニットによりオブジェクトから受信された超音波に依存する超音波信号を生成する段階。超音波ユニット及び電気ユニットである更なるユニットは、カテーテルに含まれており、超音波ユニット及び電気ユニットは、同時に動作し、生成された超音波ユニットは、電気ユニットにより影響され、超音波信号が受信されたオブジェクトに関する情報を含む第一の部分と、オブジェクトに関する情報を含まない第二の部分とを含む。請求項１２で定義されたフィルタリング方法のフィルタリング段階。補正信号決定ユニットは、超音波信号の第二の部分から、生成された超音波信号への電気ユニットへの影響を示す補正信号を決定し、補正ユニットは、超音波信号の第一の部分から電気ユニットへの影響をフィルタリングするため、決定された補正信号に基づいて超音波信号の第一の部分を補正する。
【００１８】
本発明の更なる態様では、超音波信号をフィルタリングするフィルタリングコンピュータプログラムが提示され、フィルタリングコンピュータプログラムは、フィルタリングコンピュータプログラムがフィルタリング装置を制御するコンピュータで実行されたとき、請求項１で定義されたフィルタリング装置に請求項１２で定義されたフィルタリング方法の段階を実行させるプログラムコードを含む。
【００１９】
本発明の更なる態様では、オブジェクトを感知する超音波感知コンピュータプログラムが定義され、超音波感知コンピュータプログラムは、超音波感知コンピュータプログラムが超音波感知装置を制御するコンピュータで実行されるとき、請求項１０で定義された超音波感知装置に請求項１３で定義された超音波感知方法の段階を実行させるプログラムコードを含む。
【００２０】
請求項１のフィルタリング装置、請求項１０の超音波感知装置、請求項１２のフィルタリング方法、請求項１３の超音波感知方法、請求項１４のフィルタリングコンピュータプログラム、及び請求項１５の超音波感知コンピュータプログラムは、従属の請求項で定義されるように類似及び／又は同じ好適な実施の形態を有することを理解されたい。
【００２１】
本発明の好適な実施の形態は、従属の請求項とそれぞれの独立の請求項との組み合わせとすることができることを理解されたい。
【００２２】
本発明のこれらの態様及び他の態様は、以下に記載される実施の形態を参照して明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】オブジェクトを感知する超音波感知装置の実施の形態を概略的且つ例示的に示す図である。
【図２】超音波感知装置のカテーテルの先端を概略的且つ例示的に示す図である。
【図３】組織の深さに依存して超音波エネルギーの依存度及び対応する超音波信号を概略的且つ例示的に示す図である。
【図４】フィルタリングされていないＡラインを概略的且つ例示的に示す図である。
【図５】アップサンプリング及びフィルタリングの影響を例示する図である。
【図６】補正信号を概略的且つ例示的に示す図である。
【図７】補正されたＡラインを概略的且つ例示的に示す図である。
【図８】補正されていないＡラインからなる超音波Ｍモード画像を示す図である。
【図９】補正されたＡラインからなる超音波Ｍ画像を示す図である。
【図１０】超音波信号をフィルタリングするフィルタリング方法の実施の形態を例示するフローチャートである。
【図１１】オブジェクトを感知する超音波感知方法の実施の形態を例示するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１は、オブジェクト４を感知する等音波感知装置１を概略的且つ例示的に示す。この実施の形態では、オブジェクト４は、テーブル６０に位置される人１３の心臓である。特に、オブジェクトは、心臓４の壁の心臓組織である。超音波感知装置１は、カテーテルの先端４０をもつカテーテル１２を有しており、カテーテルの先端４０は、図４において概略的且つ例示的に示される。
【００２５】
カテーテルの先端４０は、オブジェクト４から受けた超音波に依存する超音波信号を生成する超音波ユニット３２を有する。カテーテルの先端４０は、電気ユニットである更なるユニット３１を更に有する。電気ユニット３１は、心臓組織に電気エネルギーを印加する。
【００２６】
超音波ユニット３２は、超音波制御ユニット５により制御され、超音波ユニット３２及び超音波制御ユニット５は、超音波パルスを心臓組織に送出し、超音波パルスが心臓組織により反射された後に、ダイナミックエコー系列を受け、受けたダイナミックエコー系列に依存して超音波信号を生成する。超音波ユニット３２は、電気コネクション２３を介して超音波制御ユニット５と接続される。
【００２７】
電気エネルギー印加ユニット３１は、電気的なＲＦエネルギーを心臓組織に印加するアブレーション電極であり、アブレーション電極３１は、例えばアブレーション電極３１を制御するケーブルである電気コネクション４１を介してサブ制御ユニット６と接続される。アブレーション電極３１は、カテーテル１２の先端４０に設けられるキャップ電極であり、開口４２を通して心臓組織を超音波ユニット３２が感知するのを可能にする前部の中央の開口４２を有する。
【００２８】
サブ制御ユニット６及び超音波制御ユニット５は、制御ユニット７に統合される。他の実施の形態では、制御ユニットは、個別の制御ユニットである。さらに、サブ制御ユニット６は、カテーテルの先端４０のステアリング及び／又は洗浄を制御することが好ましい。この場合、カテーテルは、図１及び図２には示されない、ステアリングエレメント及び／又は洗浄エレメントをそれぞれ有する。異なる制御機能は、例えば単一の制御ユニット又は２以上の制御ユニットといった任意の数の制御ユニットにより実行される。
【００２９】
制御ユニット７は、超音波ユニット３２及び電気ユニット３１を同時に動作させ、生成された超音波信号は、電気ユニット、すなわちこの実施の形態ではＲＦエネルギーの印加により影響される。生成された超音波信号１９は、概略的且つ例示的に図３に示される。
【００３０】
図３は、上部分において、組織の深さｄに依存して超音波エネルギーＥを概略的且つ例示的に示す。図３の下部分は、生成された超音波信号１９を示す。特に、図３の下部分に示される超音波信号１９は、Ａラインであり、組織の深さｄに依存して振幅が示される。超音波エネルギーＥは、心臓組織による吸収及び散乱のため、組織の深さｄの増加につれて減少する。超音波信号１９の第一の部分Ａは、０よりも大きい超音波エネルギーＥに対応する。第一の部分Ａは、超音波信号１９が受信された心臓組織に関する情報を含む。超音波信号１９の第二の部分Ｂは、実質的に０である超音波エネルギーに対応する。超音波信号１９の第二の部分Ｂは、オブジェクトに関する情報を含む。この例では、第一の部分Ａは、ＲＦ干渉により影付きにされた、組織の情報を含み、第二の部分Ｂは、超音波エネルギーの吸収及び散乱のために組織情報を含まず、ＲＦ干渉のみを第二の部分Ｂにおいて見る事ができる。超音波信号１９の両方の部分に対して、時間に依存する増幅が印加される（TGC）。超音波信号１９の第一の部分４３は、トランスデューサのリングダウンにより引き起こされる。
【００３１】
超音波感知装置１は、生成された超音波信号１９をフィルタリングするフィルタリング装置１５を更に含む。フィルタリング装置１５は、ＲＦアブレーション電極３１による影響の基本周波数を提供する基本周波数提供ユニット１６を有する。この実施の形態では、基本周波数提供ユニット１６は、超音波信号１９の第二の部分Ｂの２つの連続するサブ部分の相互相関を検出することで基本周波数を決定する。好ましくは、基本周波数提供ユニット１６は、放物線関数を相互相関にフィットさせ、フィットされた放物線関数の最大値に依存して、基本周波数を決定する。これは、以下において詳細に説明される。
【００３２】
超音波信号は幾つかのサンプルＳkを有することが想定され、第一のサブ部分Ｘは、以下の式により定義される。
【００３３】
【数１】
2014505498.tif 000003
ｉは超音波信号の第二の部分Ｂの第一のサンプルを示し、第一のサンプルは、この例では３０００（i=3000）であり、以下が成り立つ。
【００３４】
【数２】
2014505498.tif 000004
変数Ｎは、サブ制御ユニット６により、特にサブ制御ユニット６のＲＦジェネレータにより、この実施の形態では４６０ｋＨｚ±２０ｋＨｚとなるように定義される、少なくとも１つの完全なＲＦサイクルを含むように選択される。さらに、この実施の形態では、超音波信号は、２００ＭＨｚの周波数で取得される。従って、Ｎ＝４５４（２００ＭＨｚ÷４４０ｋＨｚ）サンプルは、１ＲＦサイクルを含む。従って、変数は、ｉ＝３０００及びｊ＝３４５４である。勿論、別の例においてＲＦジェネレータにより規定されるＲＦが異なる場合、完全なＲＦサイクルを含むサンプル数は、これに応じて変化する。
【００３５】
超音波信号の第二の部分Ｂの第二の連続するサブ部分は、以下の式により定義される。
【００３６】
【数３】
2014505498.tif 000005
連続するサブ部分Ｘ及びＹは、相互相関が検出され、放物線フィットの式が結果として得られる相互相関にフィットされ、放物線フィットの式は、基本周波数を定義する。
【００３７】
言い換えれば、それぞれのＡラインについて、基本ＲＦ周波数は、２つの連続する部分Ｘ＝［Ｓt-2W-1．．．t-W-1］及びＹ＝［Ｓt−W．．．t］の相互相関により抽出され、ウィンドウサイズＷは、ＲＦ干渉の少なくとも１つの完全な周期を含むように最適化される。ＲＦジェネレータの仕様から取得可能である、ＲＦの周波数及び周波数帯域に関する事前知識は、上述したように、適切なウィンドウサイズを決定することができるため、相互相関の計算の速度を改善することができる。変数ｔは、ｔ−２ＷがＲＦ干渉のみを表し、組織の反射がないことを表すサンプルを定義するように、選択されることが好ましい。
【００３８】
更なる実施の形態では、式（１）及び（３）で定義されるサブ部分はアップサンプルされ、アップサンプルされたサブ部分は、相互相関が計算される。この場合、基本ＲＦ周波数は、放物線のフィットを行うことなしに、相互相関から直接に決定されることが好ましい。
【００３９】
フィルタリング装置１５は、超音波信号１９の第二の部分Ｂから、超音波信号１０への電気ユニット３１の影響を示す補正信号を決定する補正信号決定ユニット１７を更に有する。特に、補正信号決定ユニット１７は、提供された基本周波数に依存して、電気ユニット３１による影響の少なくとも１サイクルに対応する、超音波信号の第二の部分のサブ部分を決定し、超音波信号の第二の部分の決定されたサブ部分の系列を補正信号として決定する。第二の部分のサブ部分は、ＡラインからのテンプレートＲＦパターンとして考えられる。このテンプレートＲＦパターンは、組織の反射なしにＲＦ干渉のみが存在する、Ａラインのある領域に確実にあるように選択される。例えば、２０ＭＨｚの超音波の中心周波数について、テンプレートＲＦパターンは、例えば１５ｍｍよりも大きい、比較的高い組織の深さで選択される場合がある。
【００４０】
補正信号決定ユニット１６は、ファクタ２でテンプレートＲＦパターンをアップサンプルし、アップサンプルされたテンプレートＲＦパターンに、補間フィルタであるバイレシプロカルＩＩＲフィルタを適用することが更に好ましい。このアップサンプリング及びバイレシプロカルフィルタによるフィルタリングは、数回にわたり行われ、特に４回にわたり行われることが好ましい。サンプリングは、テンプレートＲＦパターンのサンプルのそれぞれのペア間で（）を挿入することで実行されることが好ましい。ハーフバンド再帰型フィルタ又はＭバンド再帰型フィルタとしても知られるバイレシプロカルフィルタは、例えばA.W.M.van  den  Endenによる“Efficiency  in  multirate  and  complex  digital  signal  processing”,  ISBN  90-6674-650-5,  Chapter  7.1で開示されており、引用により本明細書に盛り込まれる。
【００４１】
バイレシプロカルＩＩＲフィルタは、エリアシングが生じず且つテンプレートＲＦパターンが影響されないようなやり方で適合される。フィルタリングにより後続されるシングルアップサンプリングステップにおけるファクタ２によるアップサンプリングが好ましく、これは、オンチップで集積するときに非常に有効である、デジタルシグナルプロセッサ（DSP）で実現することが容易なためである。別の実施の形態では、アップサンプリングは、別のファクタにより実行されるか及び／又は別の補間フィルタを使用することができる。
【００４２】
２００ＭＨｚでのサンプリングによる上述された例では、４６０ｋＨｚ±２０ｋＨｚのＲＦ周波数が想定される場合、完全なＲＦサイクルは、４５４サンプルを有する。しかし、ＲＦ周波数及びその高調波は、アブレーションの間に変化する可能性がある。この変化は、必ずしも整数のサンプル数である必要はなく、すなわち例えば、ＲＦ周波数は、単一のＡライン内の２つの連続するＲＦサイクルにおいて、４６０,０００.０００Ｈｚから４６０，０００．００５Ｈｚに変化する可能性がある。テンプレートは、補正信号が第一の部分Ａを補正するために使用される場合、部分Ａのそれぞれのサブ部分と正確に整合しない。整合の精度を改善するため、サンプルでの僅かなシフトが提供される。しかし、アップサンプリングが上述されたように例えば１６のアップサンプリングファクタで実行される場合、分解能は０．０６２５サンプルに増加される。すなわち、アップサンプリング前に、連続するサンプル間の距離が１である場合に、この距離は０．０６２５である。この分解能は、単一のＡライン内のＲＦ周波数の変化を補償するために十分であることがわかる。
【００４３】
補正信号決定ユニット１７は、ＲＦ基本周波数をサンプルでの分数の周波数に計算し直す。例えば、多項式的に補間された補正（polynomially  interpolated  correction）の最大の位置が上述されたフィッティングの手順から既知である場合、それぞれのＡラインのＲＦ基本周波数は既知である。計算し直しは、決定されたＲＦ基本周波数が、好ましくは１６であるファクタによりアップサンプリングにフィットするように実行され、これは、ファクタ２によるアップサンプリングを４回にわたり実行することで、上述されたように達成される。ＲＦ基本周波数は、最も近いサンプルに計算し直すことができ、すなわちＲＦ基本周波数は、最も近いサンプルに丸めることができる。例えば決定されたＲＦ基本周波数が４５４.０５サンプルである場合、４５４.０６２５サンプルに計算し直される。
【００４４】
超音波ユニット制御ユニット５は、時間に依存する増幅を超音波信号に適用することが好ましい。補正信号決定ユニット１７は、従って、同じ時間に依存する増幅を補正信号に適用することが好ましい。補正信号決定ユニット１７は、従って、補正信号、すなわちアップサンプルされ且つフィルタリングされたテンプレートＲＦパターンを、振幅の変更のために補償する。
【００４５】
フィルタリング装置１５は、超音波信号１９から電気ユニット３１の影響をフィルタリングするため、決定された補正信号に基づいて超音波信号１９の第一の部分Ａを補正する補正ユニット１７を更に有する。特に、補正ユニット１７は、超音波信号１９の第一の部分Ａから決定された補正信号を減算する。
【００４６】
超音波信号１９の第一の部分Ａから、補正信号すなわちアップサンプルされたテンプレートＲＦパターンの系列の減算は、以下の式により記載される。
【００４７】
【数４】
2014505498.tif 000006
式（６）において、
［外１］
2014505498.tif 000007
は、ｉ−Ｒｍ．．．Ｉ−Ｒ(ｍ−１)により定義されるサンプルを含む第一の部分Ａの補正されたサブ部分を示す。Ｒは、フロア関数が基本ＲＦ周波数に適用された後の基本周波数ＲＦであり、ｍは、０からｉ／Ｒに変化し、ｉは、式（１）を参照して先に定義された第二の部分Ｂの第一の開始を示す。さらに、
［外２］
2014505498.tif 000008
は、補正される前の第一の部分Ａのサブ部分を示し、
［外３］
2014505498.tif 000009
は、補正信号を形成するアップサンプルされ且つフィルタリングされたテンプレートＲＦパターンのサンプルを示す。アップサンプルされ且つフィルタリングされたテンプレートＲＦパターンのサンプルは、遅延（delay）：U：UR＋delay、すなわち
【００４８】
【数５】
2014505498.tif 000010
により定義される。Ｕは、上述された例では、ファクタ２で４回のアップサンプリングによる１６である全体のアップサンプリングファクタを示す。従って、テンプレートＲＦパターン
［外４］
2014505498.tif 000011
から、全体のサンプリングファクタＵのため、それぞれＵ番目のサンプルのみが取得される。
【００４９】
このように、補正信号は、超音波の組織の反射とＲＦ干渉の両者を含むオリジナルのＡラインデータから減算される。
【００５０】
図４は、ＲＦ干渉による単一のＡラインを概略的且つ例示的に示す。図５は、アップサンプリング及びフィルタリングを例示するため、第二の部分Ｂのサブ部分を概略的及び例示的に示す。オリジナルサンプルは、円により示され、アップサンプルされたサンプルは、十字形により示される。図４に示されるサブ部分は、全体のアップサンプリングファクタが１６である場合、オリジナルサンプリングに関して約２０００／１６サンプルを含み、従って、上述された実施の形態におけるオリジナルサンプリングに関して４５４サンプルを有するテンプレートの約４分の１を含む。図５では、２０００と３０００との間の高い振幅は、実際のＲＦ干渉のサイクルの半分である。ＲＦ干渉がゼロ交差で生じ、ＲＦサイクルは正弦である一方、ＲＦサイクル当たり２つの殆ど同じだが全く同じではないＲＦ干渉が存在する。
【００５１】
図６は、再構成されたＲＦ干渉パターン、Ａラインから減算された、Ａラインに整合するＲＦテンプレートの系列を概略的且つ例示的に示す。ＲＦテンプレートの系列の形成及び減算は、超音波信号の第一の部分Ａについてのみ実行されることが好ましい。単一のテンプレートＲＦパターンは、ボックス４５により示される。図６に示される補正信号を形成する連続するパターンは変化する。これは、式（６）に従う減算のため、アップサンプルされたテンプレートＲＦパターンの異なるサンプルが使用されるためである。
【００５２】
補正信号は、Ａラインにおける時間的なそれぞれのポイントで、ＲＦ干渉が生じている、少なくともＡラインの第一の部分Ａにおいて減算される。結果として得られるＡラインは、Ｍモードの超音波画像を形成するためにくっつき合っている。図８は、上述された補正を実行することなしに、Ｍモード超音波画像を示し、図９は、補正を実行した後のＭモード超音波画像を示す。明らかに分かるように、ＲＦ干渉は、図９に示されるＭモード超音波画像において低減されている。
【００５３】
図１を更に参照して、超音波感知装置１は、オブジェクト４の超音波の感知に依存して、オブジェクト４へのエネルギーの印加の影響を決定するオブジェクト影響決定ユニット１０３を更に有する。特に、エネルギー印加ユニット３１は、オブジェクト４を切除するために適合され、オブジェクト影響決定ユニット１０３は、オブジェクト４の超音波の感知に依存して、病変の境界であるとして考えられる、アブレーションの深さを決定する。オブジェクト影響決定ユニット１０３は、超音波ユニット５から超音波信号を受信し、受信された超音波信号に依存して、アブレーションの深さを決定する。Ｍモード超音波画像に基づいたアブレーションの深さ、及び心臓壁の厚さの決定は、例えばWO  2010/082146  A1で記載されており、引用により本明細書に盛り込まれる。例えば、オブジェクト影響決定ユニット１０３は、超音波信号から心臓壁の前面及び後面の位置を決定し、これらの位置に依存して心臓壁の厚さを決定し、すなわち対応する深さの位置は、心臓壁の厚さを決定するために、互いに減算される。
【００５４】
サブ制御ユニット６は、オブジェクト影響決定ユニット１０３により決定されるアブレーションの深さに依存して、アブレーション電極３１を制御することが好ましい。例えば、アブレーションエネルギーをオブジェクト４に印加するパワー及び／又は期間は、決定されたアブレーションの深さに依存して制御される。特に、オブジェクト影響決定ユニット１０３は、心臓壁の厚さを決定し、サブ制御ユニット６は、この決定された厚さ及び決定されたアブレーションの深さに依存して、アブレーション電極３１を制御する。好ましくは、サブ制御ユニット６は、心臓壁の組織の貫壁性（transmurality）の所望の程度に到達するまで、特に、結果として得られる病変が貫壁性であるまで、心臓壁の組織を切除する。
【００５５】
好ましくは、超音波感知装置１は、心臓壁の厚さ及びアブレーションの深さを決定し、アブレーション深さ決定ユニット１０３は、決定された厚さ及び決定されたアブレーションの深さからアブレーションの貫壁性の程度を繰返し決定する。特に、超音波感知装置１は、アブレーションの貫壁性の予め決定された程度に到達した場合に、アブレーションの手術を終了する。
【００５６】
超音波感知装置１は、アブレーションの深さを可視化する可視化ユニット２０を更に含む。特に、可視化ユニット２０は、病変の境界の進展を可視化する。可視化は、リアルタイムで実行されることが好ましい。可視化ユニット２０は、超音波信号、アブレーションの進展、すなわち病変の境界、並びに前面及び後面の位置を表示することが好ましい。
【００５７】
超音波感知装置１は、特にオブジェクト４、好ましくは人間又は動物の心臓における、カテーテル１２の位置及び／又は向きを決定するシステムと組み合わせて使用されることが好ましい。この実施の形態では、磁気共鳴画像形成システム又はＸ線透視システムのような画像形成システムは、カテーテルの位置及び／又は向きを決定するために使用される。この画像形成システムは、図１に示される破線８により示される。カテーテル１２、特にカテーテルの先端は、画像形成システム８を使用することで、カテーテルの向き及び／又は位置の決定を容易にするエレメントを有する。例えば、カテーテルチップは、磁気共鳴画像形成システム内でカテーテルチップが使用される場合に、トラッキングコイルを有し、又はＸ線透視システムを使用することでカテーテルの位置及び／又は組の決定が可能であるように、Ｘ線画像で識別され、成形されるエレメントを有する。また、カテーテルの先端は、カテーテル１２、特にオブジェクト４におけるカテーテルの先端の位置及び／又は向きを決定する定位センサを有する。
【００５８】
ポジショニングシステムは、心臓、又はより詳細には患者の左心房におけるカテーテル１２をユーザが位置合わせするのを可能にする。ユーザは、心臓壁に関して正しい位置にカテーテル１２を位置合わせて、超音波ユニット１１及びオブジェクト影響決定ユニット１０３により生成される超音波信号を使用して壁の厚さを測定する。カテーテルの決定された位置を使用することで、心臓の画像における心臓の壁の厚さを表示することができる。十分な測定を収集した後、すなわち心臓壁の異なる位置での心臓の壁の厚さを決定した後、ユーザは、決定された心臓壁の厚さに依存して、要求されるパワー及び期間を含むアブレーションストラテジを確定することができる。また、検証の目的で、前に行ったアブレーションの病変に対して追跡するためにカテーテルの先端を使用することもできる。形成された病変の連続性及び深さを決定することができる。
【００５９】
以下の実施の形態では、超音波信号をフィルタリングするフィルタリング方法は、図１０に示されるフローチャートを参照して例示される。
【００６０】
超音波信号は、電気ユニットにより影響され、これより超音波信号を受信したオブジェクトに関する情報を含む第一の部分と、オブジェクトに関する情報を含まない第二の部分とを含む。ステップ２０１では、超音波信号への電気ユニットの影響を示す補正信号は、補正信号決定ユニットにより超音波信号の第二の部分から決定される。ステップ２０２では、超音波信号の第一の部分は、補正ユニットにより超音波信号から電気ユニットの影響をフィルタリングするため、決定された補正信号に基づいて補正される。
【００６１】
図１１は、オブジェクトを感知する超音波感知方法の実施の形態を例示するフローチャートを示す。
【００６２】
ステップ３０１では、超音波信号は、超音波ユニットによりオブジェクトから受信された超音波に依存して生成される。超音波ユニット及び電気ユニットである更なるユニットは、カテーテルに含まれ、超音波ユニット及び電気ユニットは、同時に動作し、生成された超音波信号は、電気ユニットにより影響され、これより超音波信号を受信したオブジェクトに関する情報を含む第一の部分と、オブジェクトに関する情報を含まない第二の部分とを含む。ステップ３０２では、図１０を参照して上述されたフィルタリング方法のフィルタリングステップが行われ、補正信号決定ユニットは、超音波信号の第二の部分から、生成された超音波信号への電気ユニットの影響を示す補正信号を決定する。補正ユニットは、超音波信号の第一の部分から電気ユニットの影響をフィルタリングするため、決定された補正信号に基づいて超音波信号の第一の部分を補正する。
【００６３】
フィルタリング装置は、超音波信号に影響を及ぼすことなしにＲＦをフィルタリングするため、サンプルレート変換に基づいて、デジタルフィルタを提供することが好ましい。このデジタルフィルタは、リアルタイムで適用され、例えば医療手術の間に処理及び／又は表示することができる、摂動を受けない超音波信号の可視化を可能にする。
【００６４】
統合されたアブレーション及び超音波モニタリングカテーテルにおいて、両方の超音波の感知は、アブレーションと同様に行われる。個別のワイアリングが両方の信号について使用されるので、電力において非常に大きいＲＦ信号は、超音波ワイアリングに間接的に結合する。この結合は、シールドが不十分であるために、容量性結合を介してカテーテル内部で生じるか、或いは例えば血液及び／又は生理食塩水による洗浄を介して導電性結合のために心臓内部で生じる可能性がある。通常、例えば約４５０〜５００ｋＨｚのＲＦ周波数は、一般に約１ＭＨｚと５０ＭＨｚとの間である、超音波画像形成における関心のある帯域外にある。しかし、高調波及び雑音が存在し、正弦波の形状がＤＣレベルに交差する、超音波信号における一定の間隔で干渉パターンにつながる可能性がある。低振幅の当音波信号は、このＲＦ干渉によりマスクされる。
【００６５】
医療画像形成において、様々な周波数の超音波トランスデューサは、約５０ＭＨｚまで使用される。統合されたＲＦアブレーション及び超音波モニタリングによる病変のモニタリングのため、約２０〜３０ＭＨｚの中心周波数をもつ超音波トランスデューサが使用されることが好ましい。高解像度を得るため、例えばＡライン当たり２００ＭＨｚの高周波で超音波信号が取得される。Ａラインは、Ｍモード画像を取得するため、２０〜１００Ｈｚで典型的にサンプリングされるが、例えば１ｋＨｚまでの高いサンプリングレートも可能である。ＲＦをフィルタリングするために幾つかの異なるフィルタリング技術を使用することができるが、リアルタイムで動作するべきであり、すなわち、毎秒数サンプルの処理が可能であるべきである。上述されたフィルタリング装置は、超音波信号の品質に影響を及ぼすことなしに、リアルタイムで超音波信号からＲＦ干渉を除去することができる。さらに、対応するアルゴリズムは、特定のハードウェアチップ、特にＤＳＰプロセッサで実行するために最適化される。
【００６６】
上述された実施の形態では、超音波信号の第一の部分Ａを補正するために補正信号が使用されるが、第一の部分Ａ及び第二の部分Ｂを含む全体の超音波信号を補正するために補正信号を使用することもできる。
【００６７】
上述された実施の形態では、ＲＦテンプレートを処理する所定の処理ステップが記載されたが、他の実施の形態では、他の処理ステップを実行することができる。例えば、バイレシプロカルＩＩＲ補間フィルタの代わりに、フラクショナルディレイフィルタのＦＩＲ実現を使用することができる。さらに、バイレシプロカルではない標準的なＩＩＲ補間フィルタを使用することができる。
【００６８】
上述された実施の形態では、超音波信号に影響を及ぼす電気ユニットはアブレーション電極であるが、他の実施の形態において、電気ユニットは、干渉及び／又は雑音を生じさせる場合がある、ｘ線画像形成ユニット又は電動ナイフのような別のユニットとすることもできる。
【００６９】
超音波感知装置及びフィルタリング装置は、例えば不整脈、又は腫瘍焼灼の治療の間の組織の画像形成において使用される。ＲＦアブレーション及び超音波画像形成は、単一のカテーテル又は単一のニードルで結合される。フィルタリング装置で実現されるアルゴリズムは、関心のある信号からのＲＦ干渉と同じ特性をもつ他の干渉をも除去するために有効である。
【００７０】
超音波感知装置はＲＦ信号発生器との組み合わせで使用される心臓のアブレーションモニタリングカテーテルとして適合されることが好ましいが、超音波感知装置は、別の臓器又は血管のような人又は動物の他の部分の他のオブジェクト、或いはパイプラインのようなテクニカルオブジェクトを感知するために適合することもできる。さらに、ＲＦエネルギーを印加する代わりに、電気ユニットは、他の電気エネルギーをオブジェクトに印加するために適合することもできる。
【００７１】
図２を参照して上述された実施の形態では、カテーテルは、アブレーション電極である電気ユニットと超音波ユニットのみを有しているが、カテーテルは、更なる感知要素及び／又は更なるエネルギー印加要素、洗浄要素等のような更なるエレメントを含むこともできる。
【００７２】
開示される実施の形態に対する他のバリエーションは、図面、明細書及び特許請求の範囲を精査することから、特許請求される発明の実施において当業者により理解及び実施することができる。
【００７３】
請求項において、単語「備える“comprising”」は、他のエレメント又はステップを排除するものではなく、不定冠詞“a”又は“an”は複数であることを排除しない。
【００７４】
単一のユニット又は装置は、請求項において引用される幾つかのアイテムの機能を果たす。所定の手段が相互に異なる従属の請求項において引用される事実は、これらの手段の組み合わせが利用するのに使用することができないことを示すものではない。
【００７５】
１以上のユニット又は装置により実行される、基本ＲＦ周波数の計算、補正信号の決定、補正信号に依存した超音波信号の第一の部分の補正等の計算は、何れかの他の数のユニット又は装置により実行される。例えば、基本ＲＦ周波数の決定、補正信号の決定、決定された補正信号に依存した超音波信号の補正、例えば補正された超音波信号に依存したアブレーションの深さの決定等は、単一ユニットにより実行されるか、又は何れか他の数の異なるユニットにより実行される。フィルタリング方法に係るフィルタリング装置の計算及び／又は制御、並びに、超音波感知方法に係る超音波感知装置の制御は、コンピュータプログラム及び／又は専用ハードウェアのプログラムコードとして実現される。
【００７６】
コンピュータプログラムは、他のハードウェアと共に供給されるか又は他のハードウェアの一部として供給される、光記録媒体又は固体媒体のような適切な媒体で記憶／分散されるが、インターネット或いは他の有線又は無線通信システムを介するような、他の形式で配信される場合もある。
【００７７】
請求項における参照符号は、範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
【００７８】
本発明は、電気ユニットにより影響される超音波信号であって、これより超音波信号が受信されるオブジェクトに関する情報を含む第一の部分と、オブジェクトに関する情報を含まない第二の部分とを含む超音波信号をフィルタリングするフィルタリング装置に関する。補正信号決定ユニットは、超音波信号の第二の部分から、超音波信号への電気ユニットの影響を示す補正信号を決定し、補正ユニットは、超音波信号から電気ユニットの影響をフィルタリングするため、決定された補正信号に基づいて、超音波信号の第一の部分を補正する。補正信号は電気ユニットの影響を示し、補正信号は、超音波信号を補正するために使用されるので、フィルタリングされた超音波信号において目に見る事ができる望まれない干渉をフィルタリングすることができる。
【図１】
2014505498.tif 000012
【図２】
2014505498.tif 000013
【図３】
2014505498.tif 000014
【図４】
2014505498.tif 000015
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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2014505498.tif 000024
2014505498.tif 000025
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