Brevet FR2736163A1 — publié le 19970103

METHODE D'OBTENTION, EN MEDECINE NUCLEAIRE, D'UNE IMAGE DU CORPS D'UN PATIENT CORRIGEE DES TRONCATURES L'invention concerne une méthode d'obtention, en médecine nucléaire, d'une image du corps d'un patient corrigée des troncatures. La médecine nucléaire est une discipline dans laquelle on cherche à obtenir des informations d'un patient dans le corps duquel on a injecté une solution radioactive. Le principe de la méthode est le suivant. On injecte un marqueur radioémetteur gamma chez un patient. Ce marqueur, véhiculé par un agent biologique, se répand dans son corps et se fixe préférentiellement dans un ou plusieurs organes cibles. Une gamma caméra pourvue d'une tête détectrice capte le rayonnement gamma émis par le corps du patient pour un angle de vue donné. Ce rayonnement traverse un collimateur de la tête détectrice, excite un cristal scintillateur qui convertit l'énergie des photons gamma en une énergie lumineuse détectée par des tubes photo-multiplicateurs qui produisent alors, en fonction de l'intensité lumineuse reçue, des signaux électriques. En effectuant sur l'ensemble de ces signaux électriques des localisations barycentriques, on peut, d'une manière connue, déterminer l'origine de la scintillation dans un champ de détection.On réalise alors une acquisition incrémentale en cumulant le nombre de scintillations détectées sur tout le champ de détection de la tête détectrice et on acquiert ainsi, pour l'angle de vue précité, une image en projection ou projection révélatrice de la concentration du produit radioactif présente dans le corps du patient. On a pris l'habitude d'acquérir une projection du corps du patient par angle de vue pour de multiples angles de vue régulièrement espacés sur un secteur angulaire donné. L'ensemble de ces projections permet de reconstruire, par un algorithme de calcul complexe, une image d'une section ou d'un volume du corps du patient. Les projections précitées en émission du corps du patient présentent des artefacts dus à l'atténuation des rayonnements gamma traversant ledit corps. Aussi, on corrige ces artefacts en obtenant une image en projection du corps du patient, acquise en transmission, à partir d'une source linéaire radioémettrice gamma que l'on dispose face à la tête détectrice, de manière à ce que le patient soit interposé entre ladite source et ladite tête détectrice. Une telle projection en transmission représente la transparence du patient aux rayonnements gamma dans un angle de vue donné. Le champ de vue d'une gamma caméra est fonction des dimensions d'une surface utile de détection des détecteurs. Plus cette surface est étendue, plus le champ de vue de la gamma caméra est vaste. Toutefois, une surface de détection étendue grève le prix d'une gamma caméra et on réalise bien souvent des gamma caméras dont le champ de vue n'est pas suffisant pour permettre l'acquisition de projections englobant la totalité du corps du patient, ceci valant, en particulier, pour les patients corpulents. De ce fait, les projections, acquises en émission ou en transmission, sont tronquées. Ces troncatures se manifestent par la présence d'artefacts sur l'image reconstruite du corps du patient dont les contours montrent une couronne de surbrillance qui rend l'ensemble de ladite image inexploitable dans l'optique d'une correction d'atténuation. On connaît une méthode de correction des artefacts générés par les troncatures. Cette méthode propose, d'une part, une modélisation des contours du corps du patient et, d'autre part, une extrapolation des projections acquises par une fonction polynomiale décroissante jusqu'aux contours modélisés du corps du patient auxquels on affecte une valeur en atténuation égale à zéro. Cependant, cette méthode peut conduire à l'obtention d'une image reconstruite corrigée de qualité plus médiocre qu'une image non corrigée. C'est le cas, en particulier, dans l'acquisition d'une image de correction d'atténuation en tomographie cardiaque. En effet, dans un tel cas, lorsqu'un poumon est tronqué, il n'est pas possible de restituer correctement la cage thoracique, l'extrapolation ayant lieu dans la cavité pulmonaire qui devrait être affectée d'une valeur en atténuation égale à zéro. La présente invention a pour but de proposer une nouvelle méthode d'obtention, en médecine nucléaire, d'une image du corps d'un patient, qui pallie à moindre coût les inconvénients précités et dans laquelle les troncatures sont corrigées sans extrapolation. Ce but, ainsi que d'autres qui apparaîtront par la suite, est atteint grâce à une méthode d'acquisition selon laquelle on corrige une première projection tronquée par une seconde projection acquise dans une position voisine de la première projection. Aussi, dans un examen tomographique, on corrige une projection acquise dans une position a(i) tronquant une partie du corps du patient grâce à une combinaison des projections acquises dans des positions tomographiques a(i+l) et/ou cr(i-l) voisines et ne tronquant pas la partie du corps du patient absente de la projection a(i) L'invention a donc pour objet une méthode d'obtention, en médecine nucléaire, d'une image du corps d'un patient, selon laquelle - on place le corps du patient sur un lit d'une machine de médecine nucléaire comportant au moins une tête détectrice munie d'une surface de détection de rayonnements nucléaires - on acquiert une première image en projection tronquée du corps du patient - on acquiert une seconde image en projection du corps du patient à une position angulaire de la première image en projection tronquée et, caractérisée en ce que - on introduit une information de ladite seconde image dans ladite première image en vue de la corriger dans sa partie tronquée. La description qui va suivre, et qui ne comporte aucun caractère limitatif, permettra de mieux comprendre la manière dont l'invention peut être mise en pratique. Elle doit être lue au regard des dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 montre, en perspective, une gamma caméra pour la mise en oeuvre d'une méthode selon l'invention - la figure 2 illustre, en coupe et de manière schématique, une tête détectrice d'une gamma caméra pour la mise en oeuvre d'une méthode selon l'invention i - la figure 3 schématise le principe d'une méthode selon l'invention - la figure 4 représente le positionnement initial des têtes détectrices pour l'application d'une méthode selon l'invention - la figure 5 représente les trajectoires empruntées par les têtes détectrices lors d'un examen tomographique conforme à une méthode selon l'invention i - la figure 6A schématise la projection d'un centre C lors d'une acquisition selon l'invention ; et - la figure 6B schématise un centrage des images en projection acquises dans une méthode selon l'invention. Une gamma caméra 1 pour la mise en oeuvre d'une méthode selon l'invention comporte, telle que représentée en figure 1, une embase 2 mobile sur un bâti 3 de manière à tourner en rotation autour d'un axe 4 appelé axe de rotation de la gamma caméra 1, ledit axe 4 étant sensiblement parallèle au sol et passant approximativement par le centre de gravité de ladite embase 2. Le bâti 3 est mobile en translation latérale le long de rails 36 orthogonaux à l'axe 4. L'embase 2 porte, dans l'exemple de réalisation de la présente description, deux bras 5 et 6 disposés de part et d'autre de l'axe 4, symétriquement. Toutefois, dans d'autres exemples de réalisation, l'embase 2 portera un unique bras voire plus de deux bras. Les bras 5, 6 peuvent se rapprocher ou s'éloigner radialement de l'axe 4, dans les limites de fenêtres 7 et 8 de l'embase 2, grâce à un dispositif communément appelé ascenseur. Chaque bras 5, 6 est muni, en son extrémité libre, d'une tête détectrice 9, 10, sensiblement parallélépipèdique et rectangle. L'accrochage de la tête détectrice 9, 10 au bras 5, 6 est réalisé par l'intermédiaire d'un étrier 11 en forme de U. L'étrier 11 est mobile en rotation par rapport à l'extrémité libre du bras 5 qui le porte selon un axe de rotation 12 orthogonal à l'axe 4 et appelé axe d'angulation de la tête détectrice 9, 10. En outre, la tête détectrice 9, 10 est mobile en rotation entre les bords descendants de l'étrier 11 selon un axe 13 parallèle à l'axe 4 et appelé axe d'orientation de la tête détectrice 9, 10. D'autre part, chaque bras 5, 6 comporte un support 14 d'un boîtier 15 comportant une source linéaire radioémettrice gamma pour l'obtention de projections en transmission. Un corps d'un patient 16 est placé allongé sur un lit 17, entre des faces actives 18 des têtes détectrices 9 et 10, sensiblement selon l'axe 4 de rotation de la gamma caméra 1. Le lit 17 est porté par un pied élévateur 19 qui permet de régler la hauteur du corps du patient 16 à une position voulue. Un tel lit 17 est décrit plus spécifiquement dans la demande de brevet française publiée sous le numéro 2 684 865 dont le contenu est ici incorporé par référence. La gamma caméra 1, telle que précédemment décrite, autorise de nombreuses positions relatives des têtes détectrices 9, 10 par rapport au corps du patient 16. Cette richesse est une particularité des gamma caméras dites à statif ouvert, dans lesquelles les têtes détectrices 9, 10 ne sont pas enfermées dans un tunnel. Ainsi que cela est représenté en figure 2, une tête détectrice 9, 10 comprend essentiellement, en partant de sa face active 18, un collimateur 20, un cristal scintillateur 21, un réseau de tubes photomultiplicateurs 22, et des circuits de traitement 23 reliés à un circuit d'amplification 24. Le collimateur 20 est généralement à trous droits. Il définit une surface de détection 25 de la tête détectrice 9, 10, c'est-à-dire une portion de la face active 18 de la tête détectrice 9, 10 susceptible de pouvoir détecter un rayonnement gamma Le principe d'obtention d'une image du corps d'un patient 16 est le suivant. Pour une position donnée en orientation et en angulation d'une tête détectrice 9, 10, les rayons gamma issus et/ou traversant le corps du patient 16, qui ont une direction de propagation sensiblement orthogonale à la surface de détection 25, traversent le collimateur 20 et provoquent une scintillation 26 dans cristal scintillateur 21. Cette scintillation 26 est détectée puis amplifiée par le réseau de tubes photo-multiplicateurs 22 qui élabore des signaux électriques de localisation 27.Ces signaux de localisation 27 sont ensuite traités et l'on obtient alors une image en projection ou projection du corps du patient 16 pour la position précitée. Avec plusieurs projections, obtenues pour des positions relatives différentes des têtes détectrices 9, 10 et du corps du patient 16, on peut reconstruire une image 28 du corps du patient 16, par exemple, une image en coupe dudit corps 16 qui, présentée sur un moniteur 29 relié à la gamma caméra 1, permet une analyse médicale. La figure 3 illustre le principe de la méthode de l'invention. Sur cette figure, les contours du corps du patient 16 sont représentés, en coupe transversale, par exemple, par une ellipse 30 de centre C. Toutefois, cet exemple n'est pas limitatif et les contours du corps du patient 16 pourront être modélisés et représentés par une forme quelconque. Les poumons et le coeur du patient sont respectivement référencés 32 et 33. Le but de l'examen est de recueillir une information provenant de l'intérieur de cette ellipse 30. Pour l'acquisition d'une projection en émission ou en transmission, une tête détectrice 9, 10, dont la surface de détection 25 est symbolisée par une double flèche, est placée à proximité dudit corps 16. Selon l'invention, on acquiert au moins deux projections du corps du patient 16. Une première projection P1 est acquise dans une première position Pl de la surface de détection 25 de la tête détectrice 9, 10 par rapport au corps du patient 16, puis une seconde projection P2 est acquise dans une seconde position P2 de ladite surface 25 par rapport audit corps 16.Ces deux positions P1, P2 sont angulairement voisines, c'est-à-dire que l'angle a que fait la normale 34 à la surface de détection 25 dans la première position P1 et la normale 35 à ladite surface 25 dans la position P2, est faible, inférieur à 10 environ, en pratique de l'ordre de 30 Les normales 34, 35 aux surfaces de détection 25 se croisent en un centre C' qui n'est pas obligatoirement le centre C de l'ellipse 30. On notera que l'angle a peut être égal à 0. Dans ce cas, les normales 34, 35 sont parallèles et il n'existe pas de centre C'. La première projection P1 est tronquée. En effet, la surface de détection 25, en pratique de l'ordre de 350 x 250 cm, n'est pas suffisante pour permettre une détection de la totalité du corps du patient 16. De ce fait, une partie H1 hachurée, qui ne fait pas partie du champ de détection de la tête 9, 10, n'est pas détectée. Par contre, la seconde projection P2 du corps du patient 16 est acquise dans des conditions telles qu'une portion de la partie H1 est détectée. Une information acquise dans la seconde projection P2 ne la donc pas été dans la première P1. Selon l'invention, on introduit ou on interpole ladite information dans la première projection P1 en vue de corriger celle-ci dans sa partie tronquée. Réciproquement, dans le cas où la seconde projection P2 est tronquée dans une partie H2, on introduit une information de la première projection dans la seconde projection P2 en vue de corriger cette dernière dans sa partie tronquée. Autrement dit, l'information manquante dans la partie tronquée d'une projection est rajoutée à partir d'une autre projection acquise selon un angle voisin. On notera que l'introduction d'une information d'une projection dans une autre projection décalée angulairement n'est pas évidente en soi. En effet, si la surface de détection 25 de la tête détectrice 9, 10 avait été suffisamment large pour saisir la totalité du corps du patient 16, elle aurait permis d'acquérir, dans la projection P2, un segment AB de la partie H2. Toutefois, dans l'invention, ce segment AB n'a pas été acquis et on le remplace, dans ladite projection P2, par un segment AC acquis lors de la projection P1. P1 et P2 n'ont pas les mêmes dimensions ni les mêmes orientations dans le corps 16 du patient. Cependant, et notamment pour des projections angulaires voisines des surfaces de détection 25, ces segments AB, AC se confondent ou du moins, tendent vers un segment identique, ce qui permet de corriger les troncatures. D'autre part, afin de saisir la totalité du corps du patient 16, on déplace les têtes détectrices 9, 10 d'un bord à l'autre du corps du patient 16. On procède donc de sorte que la première projection P1 comprenne l'image d'un bord du corps du patient 16 et que la seconde projection P2 comprenne l'image du bord opposé dudit corps 16. La totalité du corps du patient 16 est alors acquise dans les deux projections P1 et P2 angulairement voisines et l'information d'une projection étant introduite dans une autre et réciproquement, chaque projection du corps P1 ou P2 du patient 16 est acquise virtuellement en totalité.C'est la raison pour laquelle on peut affirmer que le corps du patient 16 est vu dans une zone angulaire virtuelle de 1800. En ce sens, les têtes détectrices 9, 10 possèdent un grand champ de vue virtuel. En outre, la méthode de l'invention est avantageusement améliorée en imposant une continuité entre les informations introduites dans une partie tronquée d'une projection et celles acquises dans ladite projection. L'invention va maintenant être décrite relativement à l'exemple d'un examen de tomographie cardiaque avec correction d'atténuation. Dans un tel examen, les têtes détectrices 9, 10 sont avantageusement placées dans une position dite à 900, dans laquelle les surfaces de détection 25 desdites têtes 9, 10 sont disposées à angle droit l'une de l'autre. Dans ce cas, on définit, pour chaque surface détectrice 25, un bord intérieur 37, c'est-à-dire le bord le plus proche de la surface de détection 25 de la tête voisine, et un bord extérieur 38 opposé au bord intérieur 37. Une telle position est montrée en figure 1. Les têtes détectrices 9, 10 sont alors déplacées en rotation autour du corps du patient 16, entraînées pas à pas à des angles de vue réguliers par l'embase 2 tournante autour de son axe 4.On acquiert ainsi, à chaque angle de vue a(i), une projection en émission par tête détectrice 9, 10 et, dans le cas où on a placé une source radioémettrice gamma dans le boîtier 15 situé face aux têtes détectrices 9, 10, une projection en transmission par tête. L'ensemble des projections permet alors de reconstruire une image du corps du patient 16 corrigée en atténuation. Dans une phase préalable à cet examen illustrée en figure 4, on effectue un positionnement initial des têtes détectrices 9, 10 par rapport au corps du patient 16. A cet effet, on dispose les têtes 9, 10 dans des positions respectives Ig et I1o qui, moyennant l'hypothèse que le corps du patient 16 est centré sur le lit 17, permettent de déterminer complètement les dimensions du système corps du patient 16 et plateau du lit 17 ainsi que le centre C dudit patient. Dans un exemple, la tête détectrice 9 est placée dans une position Ig horizontale et au dessus du corps du patient 16 de manière à ce que le bord intérieur 37 de la surface de détection 25 soit à la verticale d'un point extrême 39 côté coeur 33 du contour 30 du corps du patient 16, et la tête détectrice 10 est placée dans une position I1o verticale (à 90C de la tête 9) et du côté du coeur 33 du patient, de manière à ce que le bord intérieur 37 de sa surface de détection 25 soit à l'horizontale d'un point extrême supérieur 40 du contour 30 du corps du patient 16. Ainsi, les contours du corps du patient 16 disposé sur son lit 17 seront totalement définis, c'est-à-dire modélisés. Par ailleurs, il est possible d'imposer que le coeur 33 ne doit jamais être tronqué. Cette contrainte peut entraîner une légère troncature du bord de corps du patient 16 opposé audit coeur 33 qui n'aura pas de conséquence majeure sur l'image reconstruite obtenue. La phase préparatoire terminée, il est possible de calculer les positions a(i) pour i variant de O à n qu'occuperont chacune des têtes détectrices 9, 10 au cours de l'examen tomographique. Le nombre n de ces positions et le temps des acquisitions est le même que dans le cas d'un examen tomographique s'effectuant sans correction des troncatures. En effet, p des n positions s'inscrivent selon une première trajectoire T1 des têtes détectrices 9, 10 et n-p autres positions s'inscrivent selon une seconde trajectoire T2. Ces trajectoires T1 et T2, représentées en figure 5, sont avantageusement effectuées successivement.L'une des trajectoires, par exemple la première trajectoire T1, débute à a(0) et se termine a(8). 5 x 4 = 20 projections seront acquises durant cette trajectoire aux positions a(0), a(2), a(4), a(6) et a(8), 5 projections en émission et 5 projections en transmission pour la tête détectrice 9 et de même pour la tête détectrice 10. L'autre trajectoire T2 permet quant à elle d'acquérir 20 projections aux positions a(9), a(7), a(5), a(3) et a(1). Selon l'invention, la trajectoire T1 est dite trajectoire intérieure puisqu'elle est telle que le bord dit intérieur du champ de détection de la tête détectrice suit les contours du corps du patient 16. Par contre, la trajectoire T2 est dite trajectoire extérieure puisqu'elle est telle que le bord du champ de détection opposé au bord intérieur suit les contours du corps du patient 16.Contrairement à la trajectoire intérieure, la trajectoire extérieure ne peut pas se mettre a priori sous une forme analytique. On notera que, selon l'invention, et afin que les trajectoires T1 et T2 puissent être rigoureusement suivies, la position du corps du patient 16 est modifiée, d'une part, en translation verticale par une montée ou une descente du lit 17 porté par son pied élévateur 19 et, d'autre part, en translation horizontale par le déplacement du bâti 3 le long des rails 36. Afin de simplifier la figure 5, les projections acquises durant la trajectoire T1 sont représentées centrées sur un centre C1, tandis que celles acquises durant la trajectoire T2 sont représentées centrées sur un centre C2. Cependant, dans le cas général, il n'existe pas de centre unique C1 ou C2 pour une trajectoire T1 ou T2. Les projections acquises dans les positions a(0), a(2), a(4), a(6) et a(8) sont angulairement voisines des projections acquises dans les positions a(l), a(3), a(5), a(7) et a(9) respectivement. Si l'une des projections en émission ou en transmission acquise en position a(i) est tronquée, on introduit alors une information de la projection en émission ou en transmission correspondante acquise en position cr(i-l) ou a(i+l) dans ladite projection acquise en a(i) afin de la corriger dans sa partie tronquée. Bien entendu, on peut introduire, dans la projection acquise en a(i), des informations acquises à la fois dans les positions a(i-l) et a(i+1). L'image tomographique reconstruite 28 obtenue ne présentera alors pas d'artefacts dûs aux troncatures. On avait vu, lors de l'explication du principe de l'invention de la figure 3, que le centre de croisée des normales 34, 35 aux surfaces de détection 25 n'était pas obligatoirement le centre C de l'ellipse 30 du corps du patient 16 qui se confond, par hypothèse, avec le centre de l'image reconstruite 28. Or, le centre C choisi doit se projeter au centre de chaque image de projection pour chaque angle de projection. Ceci est réalisé naturellement lors d'une trajectoire circulaire de la ou des têtes détectrices 9, 10 autour du corps du patient 16, mais cela n'est plus vrai pour les trajectoires complexes T1 et T2 pour lesquelles la projection du centre C se décale différemment d'un angle au suivant. Aussi, et pour chaque acquisition représentée en figure 6A correspondant à un angle de vue donné, on décale les images de projection pour faire coïncider la projection du centre C du corps du patient repéré par ses coordonnées xc et yc avec le centre Ci de la projection de coordonnées 0 et 0. Cela peut s'effectuer grâce à une méthode de correction expliquée en figure 6B. Dans cette figure, la projection du centre C, qui apparaît à l'abscisse xc et à l'ordonnée y c de l'image de projection, est décalée d'une quantité -Xc et REVENDICATIONS 1. Méthode d'obtention, en médecine nucléaire, d'une image du corps d'un patient (16), selon laquelle - on place le corps du patient (16) sur un lit (17) d'une machine de médecine nucléaire (1) comportant au moins une tête détectrice (9, 10) munie d'une surface de détection (26) de rayonnements nucléaires (g) - on acquiert une première image en projection (P1) tronquée du corps du patient (16) - on acquiert une seconde image en projection (P2) du corps du patient (16) à une position angulaire (a) de la position angulaire de la première image en projection (P1) tronquée (H1) et, caractérisée en ce que - on introduit une information de ladite seconde image (P2) dans ladite première image (P1) en vue de la corriger dans sa partie tronquée (H1). 2. Méthode selon la revendication 1, caractérisée en ce que la seconde image en projection (P2) acquise est tronquée (H2), et en ce que on introduit une information de la première image en projection (P1) dans ladite seconde image (P2) en vue de la corriger dans sa partie tronquée (H2). 3. Méthode selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que la seconde image en projection (P2) du corps du patient (16) est acquise dans une position angulaire (a) voisine de la position angulaire de la première image en projection (P1). 4. Méthode selon l'une des revendications 1, 2 ou 3, caractérisée en ce que la première image en projection (P1) acquise comprend l'image d'un bord du corps du patient (16), et en ce que la seconde image en projection (P2) acquise comprend l'image du bord opposé du corps du patient (16). 5. Méthode selon l'une des revendications 1, à 4, caractérisée en ce qu'on impose une continuité dans les informations introduites dans une partie tronquée d'une projection et celles acquises dans ladite projection. 6. Méthode selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les images en projection sont acquises en tomographie. 7. Méthode selon la revendication 6, caractérisée en ce que la tomographie est une tomographie cardiaque avec correction d'atténuation, les têtes détectrices (9, 10) étant disposées dans une position dite à 900. 8. Méthode selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisée en ce que, préalablement à l'examen tomographique, on dispose chaque tête détectrice (9, 10) dans une position (Ig, I1o) permettant de déterminer les dimensions du corps du patient ainsi que son centre C. 9. Méthode selon la revendication 8, caractérisée en ce que l'on impose que le coeur (33) ne doit jamais être tronqué. 10. Méthode selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'image reconstruite (28) est une image tomographique obtenue par l'acquisition d'images en projection du corps du patient prises sous différents angles a(i). 11. Méthode selon l'une des revendications 6 à 10, caractérisée en ce que p des n images en projection sont acquises selon une première trajectoire (T1) de la (des) tête(s) détectrice(s) (9, 10) et n-p autres images sont acquises selon une seconde trajectoire (T2) de ladite (lesdites) tête(s) (9, 10). 12. Méthode selon la revendication 11, caractérisée en ce que l'une des trajectoires, par exemple la première trajectoire (T1), dite trajectoire intérieure, est telle qu'un bord dit intérieur du champ de détection de la tête détectrice suit les bords du corps du patient (16). 13. Méthode selon l'une des revendications 11 ou 12, caractérisée en ce que la seconde trajectoire (T2), dite trajectoire extérieure, est telle qu'un bord du champ de détection, opposé au bord dit intérieur, suit les bords du corps du patient (16). 14. Méthode selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les images en projection acquises le sont en émission ou en transmission.