Brevet FR2268416A1 — publié le 19751114

La présente invention concerne un procédé et un dispositif de traitement d'images angiocardiographiques. On sait que l'angiocardiographie consiste à former, puis à tracer ou à enregistrer des images radiographiques de la cavité cardiaque tandis que le sang qui y transite est opacifié aux rayons X par uwproduit injecté dans le système sanguin du patient. Les images sont formées sur un écran de radiographie classique, écran transparent qui devient luminescent par action sélective des rayons X. Il y a intérêt à enregistrer ces images afin d'une part de pouvoir les étudier à loisir, et d'autre part afin de limiter le plus possible les quantités de produits opacifiants injectées dans le système sanguin. Il est d'autre part très avantageux d'avoir de nombreuses images enregistrées au #cours d'une révolution cardiaque pour étudier en détail les variations volumiques de la cavité cardiaque. Précédemment, on réalisait une série de clichés photographiques qui donnaient une décomposition des mouvementsmyocar- diques. Ces clichés, en nombre limité, étaient imprécis et ne permettaient pas 11 observation complète des révolutions cardiaques Le contour de la cavité cardiaque devait être retracé à la main sur les clichés par suite des phénomènes de flou et du manque de contraste des images enregistrées, défauts inhérents aux observations par transparence aux rayons X. Par la suite, on a effectué des prises de vues cinématographiques. Celles-ci, bien qu'ayant l'avantage de restituer les mouvements, donnent des images mal contrastées qui rendent difficile l'observation des contours cardiaques. Pour des raisons semblables, les images enregistrées sur magnétoscope à 1'aide dinde caméra de télévision ne donnent pas des contours nets. Mais les signaux vidéo ainsi mis en oeuvre offrent l'avantage de pouvoir être traités, ctest-d-dire modifiés dans le but d'améliorer les images qu'ils contiennent. La présente/invention concerne un procédé et un dispositif de traitement d'images angiocardiographiques transposées sous forme de signaux vidéo. Elle a pour but de remédier aux inconvé nients cités ci-dessus, tels que le flou, le manque de contraste et de permettre la représentation du contour d'une section droite ou tranche bien définie de la cavité cardiaque. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de traitement d'images angiocardiographiques restituées sur l'écran d'un tube cathodique par l'intermédiaire d t un signal électrique vidéo d'analyse séquentielle par lignes de balayage juxtaposées, et en particulier un procédé dans lequel on marque en surbrillance sur ledit écran une ligne de contour définissant une section droite de-3a,oavi## cardiaque. Selon 1 t invention, on forme la ligne de contour en faisant apparattre sur écran, avec les images, une succession de points surbrillants engendrés à chaque fois que le signal vidéo traduisant électriquement les images passe par un niveau déterminé ajustable. Il est avantageux de diviser les images sur l'écran en plusieurs zones juxtaposées d'étendue réglable où l'on choisit indépendamment le niveau du signal vidéo déclenchant la génération de points surbrillants. Pour être visibles sur écran, les limites des zones divisant les images peuvent être marquées par des lignes surbrillantes. Ces lignes snnt mobiles et sur position, réglable, est ajustée de manière à déterminer la répartition des zones de l'écran la plus favorable à chaque cas d'images à traiter. Si écran est rectangulaire, les zones divisant les images sur celui-cl sont de préférence constitué par quatre quadrants que limitent deux axes orthogonaux, parallèles aux bords de l'écran et réglables en position. Selon l'invention, on engendre des impulsions de surbril lance et on les ajoute au signal vidéo chaque fois que le niveau de ce signal franchit un niveau de référence affecté à chaque zone et réglable indépendamment pour chaque zone, les impulsions correspondantes faisant apparaître la ligne de contour désirée sur l'écran. D'autre part, pour faire apparaître sur l'écran les lignes ou axes qui délimitent les zones divisant les images, on engendre dtautres impulsions de surbrillance et on les ajoute également au signal vidéo à des instants obtenus par comparaison du niveau des signaux de balayage du tube cathodique et de niveaux de référence ajustables respectifs.Le résultat de cette compa raison est en outre utilisé pour réaliser l'affectation, à chaque zone particulière de l'écran, du niveau de référence effectif déterminant la génération des impulsions de surbrillance qui font apparaître sur ltécran la ligneide contour. Le procédé selon l'invention offre l'avantage de permettre la reproduction et la mise en évidence d'une section droite bien définie de la cavité cardiaque. En effet, lorsque cette dernière est traversée par les rayons X, elle est en mouvement et, en outre, la position du patient n1 est pas toujours parfaite pour ltexamen; il y a donc création d'un flou dynamique, et, du fait de la forme de ladite cavité, la brillance des contours est différente suivant les zones traversées.Le fait de diviser l'image globale en zones et dly rétablir les contours avec une brillance uniforme et supérieure à la brillance la plus élevée de ltensemble de l'image, selon des niveaux réglés par rapport à la zone la mieux définie de l'image primitive, permet de reconstituer une section droite susceptible d'être exploitée pour l'observation et les calculs de volumes cardiaques, en assimilant par exemple la cavité, comme il est connu, à un ellipsolde. Une fois les zones ou quadrants déterminés et les niveaux de génération des points surbrillants réglés pour chaque quadrant, les points surbrillants suivent automatiquement, dans tous ses mouvements, le contour de la cavité cardiaque examinée. Il est certes connu dans la technique actuelle dlengen- drer des points brillants fixes ou de former des lignes fixes sur un écran de tube cathodique à l'aide dlun photostyle. Dans ce cas, le spot balayant l'écran est#détecté de l'extérieur à l'aide d'ire cellule optoélectronique incluse dans une sonde en forte de stylo et reliée à un montage de mise en mémoire qui permet de reproduire les points détectés. Ces dispositifs sont peu précis du fait des dimensions non négligeables de la cellule. Ils demandent un temps important pour former un contour qui ne peut être que fixe. Les critères de formation d'un contour effectuée de cette façon sont arbitraires et sujets à caution dans le cas de llangiocardiogra- phie. Au contraire, dans le procédé selon l'invention, la détermination d'une ligne surbrillante marquant un contour cardiaque est précise, univoque et rapide; elle n'exige pas l'emploi d'accessoires compliqués et motteux. On peut dire qu en quelque sorte tous les contours utilisables sont déterminés automatiquement par le signal vidéo lui-meme à ses passages à des niveaux donnés et qu'il suffit de choisir et de faire apparattre, parmi ce réseau de contours latents, le meilleur contour dans la meilleure zone de l'image sur l'écran. D'autre part, tout contour choisi se déforme et évolue pour suivre automatiquement tous les mouvements de la cavité cardiaque dans une restitution du type cinématographique. La description qui va suivre, en regard des dessins annexés à titre d'exemples non limitatifs, d'un dispositif permettant de mettre en oeuvre le procédé selon l'invention fera bien comprendre commentoet#te~ der#nière peut être mise en pratique. La figure 1 représente un écran de visualisation d'ima ges angiocardiographiques divisé selon l'invention en quatre zones délimitées par deux axes orthogonaux. La figure 2 représente un signal vidéo correspondant à une ligne de balayage d'un corps opacifié, ainsi qu'un signal formé d'impulsions de surbrillance selon l'invention. La figure 3 représente le schéma d'un dispositif selon l'invention de traitement d'images angiocardiographiques. On voit sur la figure 1 un écran rectangulaire de visua- lisation d'images angiocardiographiques, qui est de préférence celui d'un tube eathodique, sur lequel quatre quadrants 1, 2, 3 et 4 sont délimités par deux axes orthogonaux 7V,7H, mobiles parai- îèlement à eux-m#mes. Dans chacun des quadrants sont notés les symboles de signaux qui les caractérisent et dont on comprendra l'utilité par la suite. On voit sur la figure 2 la représentation d'un signal vidéo formé au cours du balayage suivant une ligne d'analyse d'une image radiographique et constitué par le signal 6 proprement dit et par deux tops 5 de synchronisation "ligne". De part et d'autre d'un axe vertical 7V correspondant à l'axe 7V de l'écran de la figure 1, deux niveaux 8 et 9 sont respectivement sélectionnés pour déclencher la génération de points surbrillants sur l'écran du tube cathodique. C'est sur cet écran que le contour d'une cavité cardiaque suivant une section droite va ttre déterminé au moyen d'impulsions de surbrillance 8s, 9s créées au moment de chaque passage du signal vidéo 6 awt niveaux 8,9 choisis.De mime, l'axe vertical 7V apparattra en surbrillance sur l'écran au moyen d'impulsions 7s, une par ligne, les différentes impulsions 7s,8s, 9s étant utilisées pour accentuer localement l'intensité lumineuse émise par l'écran de visualisation. L'axe 7H apparaîtra également en surbrillance sur l'écran comme on le verra plus loin. Le circuit de traitement selon l'invention d'images angiocardiographiques que représente schématiquement la figure 3 opère sur un signal vidéo traduisant électriquement ces images et véhiculé par un conducteur 36. Ce signal est issu d'un sélecteur 14 permettant de choisir, par manoeuvre manuelle ou automatique d'un dispositif de commande 14a, le signal vidéo délivré par l'une des sources 10,11 ou 13 qui seront décrites plus loin. Le signal vidéo choisi est transmis par le conducteur 36 à des comparateurs de tension 31, 32, 33, 34, en nombre égal au nombre de quadrants délimités sur l'écran et à seuil de référence réglable.Chacun de ceux-ci est affecté à l'un des quatre quadrants 1, 2, 3, 4 de 1 écran et n'est actif que si le signal vidéo qu'il reçoit correspond à la partie d t image de la zone associée Lorsque cette correspondance n'existe pas, il est Inhibé par le signal issu d'une porte à coincidence respective 21, 22, 23 ou 24. Chaque comparateur reçoit une tension de référence correspondant à un niveau de seuil 8 ou 9 représenté sur la figure 2 et issue d'un potentiomètre respectif 31a, 32a, 33a ou 34a qui en permet le réglage. Chaque fois que le signal vidéo franchit la tension de référence du comparateur en service, la sortie de celui-ci change d'état. Les sorties des quatre compa raseurs 51 à 34 sont reliées respectivement aux quatre entrées d'une porte OU 28 dont la sortie est reliée à ltentrée d'une bascule monostable 29.Cette dernière délivre, à chaque fois qu'il -reçoit un signal de changement#d'état desdit comparateurs par l'in termédiaire de la porte OU 28, une impulsion rectangulaire 42 dont la durée et l'amplitude sont celles qui conviennent à la formation d'un point surbrillant sur l'écran d'observation du tube cathodique 37. La sortie de la bascule monostable 29 est reliée à l'une des trois entrées d'un amplificateur sommateur 30, dont la sortie est connectée par un conducteur 38 au wehnelt du tube cathodique 37. Ce dernier reçoit également des signaux de balayage en dents de scie du type utilisé en télévision, permettant la formation des images sur son écran et provenant de circuits de base de temps "lignes" 17 et image 15 qui sont déclenchées ou synchronisées par des impulsions respectives 5L et 51 formées par des circuits séparateurs (non représentés) à partir des impulsions de synchronisation du signal vidéo Les signaux de balayage sont en outre appliqués à des comparateurs respectifs 18, 16 qui sont analogues aux comparateurs 31 à 34 et permettent de déterminer la- position relative sur 1'écran des deux axes orthogonaux délimitant les quatre quadrants à l'intérieur desquels les comparateurs 31 à 34 détermineront à leur tour le niveau du signal vidéo auquel sera déclenchée la formation de points surbrillants de contour. A cet effet, chaque comparateur 18,16 reçoit une tension de référence de valeur ajustable au moyen de potentiomètres respectifs 18a,16a. Lorsque les tensions de balayage dépassent ces tensions de référence, les comparateurs 18 et 16 changent d'état et fournissent à leurs sorties respectives des signaux L et I. Ces sorties sont reliées aux entrées de deux bascules monostables 26,25 qui sont respectivement déclenchées à chaque changement d'état des comparateurs 18,16,faisant apparaître les signaux L et I. Le monostable 26 délivre donc, chaque fois que le signal de balayage issu de la base de temps 17 dépasse le seuil fixé-par le potentiomètre 18a, une impulsion rectangulaire 40, réglée pour avoir la durée d'un point et un niveau correspondant à la surbrillance de l'écran du tube cathodique 37. Au cours du balayage de l'écran, ces points surbrillants s'empleront pour former l'axe vertical 7V. A cet effet, la sortie du monostable 26 est reliée à l'une des entrées de l'amplificateur sommateur 30 par 1-' inter- médiaire d'une porte OU 27 à deux entrées, cet amplificateur assurant, comme on l'a déjà mentionné, la modulation du tube 37 par son wehnelt. De mimez le monostable 25 délivre,lorsqu'il est estdéclen- ohé, un signal rectangulaire 41 réglé pour avoir~la durée d'une ligne de balayage et un niveau correspondant à la surbrillance de l'écran. Il détermine la formation de ltaxe horizontal 7H sur l'écran qui apparaît non pas sous la forme d'une série de points lumineux comme 1'axe 7V, mais sous la forme d'une ligne de balayage lumineuse. A cet effet, la sortie du monostable 25 est reliée à la seconde entrée de la porte OU 27, par laquelle son impulsion de sortie est appliquée à l'amplificateur sommateur 30 et au wehnelt du tube cathodique 37. On obtient ainsi sur L'écran de ce dernier deux axes orthogonaux surbrillants 7V, 711, dirigés parallèlement aux bords rectangulaires de celui-ci et pouvant être déplacés parallèlement à eux#mAemes par la manoeuvre indépendante des potentiomètres 16a, 18a. Un interrupteur 35 permet de faire disparaître ces axes de 'écran d'observation. En dehors de la formation des axes 7V > 7H, les signaux I et L servent à inhiber toutes comparateurs 31 à 34 sauf un, pour ne laisser en service que celui qui correspond au quadrant de écran en cours de balayage par le spot du tube cathodique 37. Chaque combinaison de présence et d'absence des signaux I et L caractérise en effet l'un des quadrants de l'écran délimités par les axes 7V > 7H, ainsi qu'il est indiqué sur la figure 1.Il suffit alors de considérer les signaux I et L comme des signaux logiques et de former, d'une manière connue, àl'aide des quatre portes ET 21, 22, 23, 24 à deux entrées et de deux inverseurs 19 et 20 connectés ainsi que le montre la figure 3, les quatre produits logiques IL, IL, IL et IL caractérisant respectivement les quadrants 1, 2, 3 et 4 de l'écran d'observation. Les signaux logiques correspondant à ces produits sont appliqués aux entrées dtinhibition respectives des quatre comparateurs de contour 31, 32, 33 et 34. Au total, le wehnelt du tube cathodique 37 reçoit,par par l'intermédiaire de 11 amplificateur sommateur 30, le signal vidéo, les impulsions 42 de surbrillance de contour et les impulsions 40, 41 de surbrillance d'axes (ces dernières pouvant toutefois être absentes si l'interruptéur 35 est ouvert). Cet ensemble de signaux peut également, si on le désire, astre appliqué à tout dispositif dtenregistement convenable. Le signal vidéo provient, par le conducteur 36, du sélecteur 14 qui permet de choisir entre différentes sources d'images angiocardiographiques. Une telle source peut être constituée par ure caméra de télévision 10 placée devant l'écran lumi- nescent 39 d'un appareil radiographique, par un magnétoscope 11 ou par une autre caméra de télévision 13 analysant les images fournies par un projecteur de cinéangiocardiographie 12 après avoir été filmées à l'aide d'une caméra de cinéma équipée pour enregistrer des images formées par radiographie aux rayons X. La caméra de télévision 10 permet au dispositif objet de l'invention de traiter les images en temps réel La seconde caméra de télévision 13 permet au dispositif de traiter les images en digéré, après qu'elles aient été enregistrées sur film. Le magnétoscope Il permet également de traiter les images en différé, après qu'elles aient été enregistrées sur bande magnéti que à l'aide d'une caméra de télévision. Le mode de mise en oeuvre du dispositif selon 1 'inven- tion est le suivant: lorsque limage arigiocardiographique, issue d'une source 10, 11 ou 13, se forme sur l'écran du tube#7., l'opé- rateur détermine à l'aide des potentiomètres 16a et 18a la position des quatre quadrants par rapport à ladite image. L'interrupteur 35 est fermé et les axes délimitant lesdits quadrants apparaissent sur l'écran. En commençant par le quadrant où l'image est la plus nette, 11 opérateur déclenche la génération de points surbrillants en agissant sur le potentiomètre de réglage du comparateur 31, 32, 33 ou 34 correspondant au quadrant considéré et, par ajustage dudit potentiomètre, amène la ligne de points surbrillants sur le contour considéré comme valable. Il ajuste ensuite successivement les potentiomètres des trois autres quadrants de façon que le contour surbrillant soit continu. Il est alors possible, par observation de l'ensemble de l'image et de ltensemble du contour surbrillant, d'apporter des retouches aux réglages. Il est particulièrement avantageux d'effectuer les réglages sur une image fixe, Pour ce faire, les images doivent avoir été préalabernent enregistrées sur bande magnétique ou sur film. L'image choisie pour le réglage est alors analysée de façon répétitive. Par exemple, lorsque lesdites images ont été enregistrées sur magnéotoscope, celui-ci est mis en position "arrtt sur image Ensuite, l'analyse dynamique est reprise et le contour surbrillant suit toutes les déformations de la cavité cardiaq#ue en mouvement. Il est alors possible d'effectuer des enregistrements de l'image, après avoir effacé les axes par action sur l'interrupteur 35. L'espacement en temps des impulsions 8sous 9s de début et de fin de contour permettant de former les points surbrillants sur une ligne peut être converti en longueur, ce qui autorise de nombreux calculs sur les dimensions, les volumes de la cavité cardiaque et leurs évolutions. #oevENDlCATIONS 1.- Procédé de traitement d'images angiocardiographiques obtenues par radiographie et restituées sur l'écran dlun tube cathodique par l'ntermédiaire d'un signal électrique vidéo d'analyse séquentielle par lignes de balayage Juxtaposées, selon lequel on marque en surbriîlance sur ledit écran une ligne de contour définissant une section droite de la cavité cardiaque, caractérisé par le fait que l'on forme la ligne de contour en faisant apparaître sur l'écran, avec les images, une suecession de points surbrillants engendrés à chaque fois que le signal vidéo traduisant électriquement les images passe par un niveau déterminé ajustable. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on divise les images sur l'écran en plusieurs zones Juxtaposées d'étendue réglable et que l'on choisit indépendamment dans chaque zone le niveau du signal vidéo pour lequel il y a génération de points surbrillants. 3. - Procédé selon la revendication 2 > caractérisé par le fait que les limites des zones divisant les images peuvent Atre marquées par des lignes surbrillantes dont la position est réglable. 4-. - Procédé selon la revendication 2 ou 3, caractérisé par le fait que I'écran est rectangulaire et que les zones divisant les images sont au nombre de quatre et sont limitées par deux axes orthogonaux, parallèles aux bords de I'écran et réglables en position. 5.- Procédé selon l'une quelconque des revendicatiorsl à 4, caractérisé par le fait que l'on engendre des impulsions de surbrillance et qu'on les ajoute au signal vidéo chaque fois que le niveau de ce signal franchit un niveau de référence affecté a chaque zone et réglable indépendamment pour chaque zone, les impulsions correspondantes faisant apparaître la ligne de contour sur l'écran. 6.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que l'on engendre des impulsions de surbrillance et qu'on les aJoute au signal vidéo à des instants obtenus par comparaison du niveau des signaux de balayage du tube cathodique et de niveaux de référence ajustables respectifs, les impulsions correspondantes faisant apparaître sur 1'écran les lignes qui délimitent les zones divisant les images. 7. - Procédé selon les revendications 5 et 6, caractérisé par le fait que les niveaux de référence déterminant la génération des impulsions de surbrillance qui font apparaître sur l'écran la ligne de contour sont affectés respectivement à chaque zone des images en tenant compte du résultat de la comparaison des niveaux des signaux de balayage aux niveaux de référence associés à ces derniers. 8.- Dispositif permettant de mettre en oeuvre le procéda selon l'une quelconque des revendications précédentes,caractér#sé par le fait que ce dispositif comprend: - des comparateurs en nombre égal aux zones divisant les images sur l'écran, à chacun desquels sont appliqués le signal vidéo et une tension de seuil réglable individuellement, chaque comparateur déclenchant, lorsque le niveau du signal vidéo franchit la valeur de sa tension de seuil, un circuit commun qui délivre alors une impulsion de surbrillance dont la durée est celle dlun j point, l'ensemble de ces impulsions faisant apparaître sur l'écran la ligne de contour;; - d'autres comparateurs auxquels sont respectivement appliqués des signaux de balayage du tube cathodique et une tension de seuil réglable et propre à chacun d'éux, et qui déclenchent, lorsque le niveau des signaux de balayage dépasse leur tension de seuil, des circuits qui délivrent des impulsions de surbrillance faisant apparaître des lignes qui délimitent les zones sur l'écran; - des circuits à coincidence qui, à partir des- comparateurs recevant les signaux de balayage, inhibent tous les comparateurs de signal vidéo sauf celui qui correspond à la zone de l'écran en cours de balayage;; - un circuit sommateur qui reçoit le signal vidéo, les impulsions de surbrillance de contour et éventuellement les impulsions de surbrillance des lignes délimitant les zones et qui fournit le signal de modulation lumineuse du tube cathodique. 9.- Dispositif selon la revendication 8, dans le cas où l'écran du tube cathodique est rectangulaire et divisé en quatre zones limitées par deux axes orthogonaux parallèles aux bords de l'écran, caractérisé par le fait que les impulsions de surbrillance qui engendrent ces axes sur l'écran sont respectivement réglées à la longueur d'un point et à la longueur d'une ligne de balayage, les deux axes orthogonaux étant formés respectivement par une succession de points surbrillants et par une ligne de balayage surbrillante. 10.- Dispositif selon la revendication 8 ou 9, caractérisé par le fait qu'il comprend un sélecteur permettant de lui appliquer l'un au choix des signaux vidéo d'images délivrés par une pluralité de sources.