Brevet FR2763776A1 — publié le 19981127

L'invention concerne des perfectionnements au procédé de traitement/enregistrement et de reconstitution d'un signal vidéo analogique haute résolution à cadence vidéo normalisée destiné aux procédures d'angiographie et d'angioplastie cardio-vasculaire en temps réel décrit dans le document FR-A-2 687 034. L'invention vise non seulement un archivage analogique tel que décrit dans le document FR-A-2 687 034 mais également l'enregistrement de ce même signal analogique haute résolution à cadence vidéo normalisée selon un même procédé de traitement/enregistrement et de reconstitution, en utilisant un support numérique. Cela permet d'éviter l'étape de conversion numérique/analogique pour l'enregistrement et une étape de conversion analogique/numérique pour la reconstitution. L'invention permet également un agrandissement partiel de l'image reconstituée, avec la même résolution que l'image totale. Un premier objet de l'invention est un procédé de traitement-enregistrement et de reconstitution d'un signal vidéo analogique de résolution déterminée à cadence vidéo normalisée destiné aux systèmes d'angiographie et d'angioplastie cardio-vasculaire en temps réel. Il comporte les étapes successives suivantes - numérisation du signal vidéo analogique pour obtenir une matrice de résolution déterminée - normalisation du signal vidéo numérique de manière à générer quelle que soit la résolution du signal vidéo d'origine, un signal vidéo numérique normalisé en matrice basse résolution - fenêtrage matriciel d'ordre déterminé, de l'image représentative du signal vidéo numérique normalisée selon un format utile carré déterminé; - optimisation du contraste de l'image par modification de tables de luminance; - filtrage du signal vidéo pour améliorer la qualité de l'image; - agrandissement des parties déterminées de l'image par effet de "zoom" de manière à générer pour la totalité de l'image un signal vidéo numérique de haute résolution; et - visualisation des images haute résolution sur un moniteur principal. Il comporte en outre les étapes successives suivantes - archivage d'un nombre déterminé minimal d'images de référence sélectionnables par l'utilisateur ; et - visualisation des images sur un écran de contrôle en bénéficiant du même traitement que les images visualisées sur le moniteur principal. Selon une autre caractéristique de l'invention, le procédé comporte les étapes successives suivantes - compression en temps réel et à cadence vidéo normalisée des images ayant subi les opérations de fenêtrage et d'optimisation de contraste ; et - archivage primaire temporaire des images sous forme comprimée et numérisée. Pour la restitution des images numériques comprimées archivées, le procédé selon l'invention assure la décompression en temps réel les images numérisées pour générer à nouveau un signal selon le format utile carré déterminé. Après examen des images archivées temporairement, le procédé selon l'invention assure le transfert des images disponibles vers une unité d'archivage de masse et assume la transmission des images vers un serveur d'images. Dans le cas où le signal vidéo d'origine est en format numérique direct, le procédé assure la normalisation directement sur le signal numérique, en signal vidéo basse résolution. Un deuxième objet de l'invention est un dispositif de traitement/enregistrement et de reconstitution d'un signal vidéo analogique haute résolution à cadence vidéo normalisée destiné aux procédures d'angiographie et d'angioplastie cardio-vasculaire en temps réel. Il comporte - un module de numérisation et de convolution/déconvolution recevant un signal vidéo analogique et délivrant un signal numérisé normalisé basse résolution - un processeur d'images couplé en sortie du module de numérisation et de convolution/déconvolution recevant le signal vidéo numérisé basse résolution comportant - un module d'acquisition effectuant le fenêtrage et l'optimisation du contraste de l'image ; et - un module de traitement, couplé en sortie du module d'acquisition, effectuant le filtrage et l'agrandissement de parties déterminées de l'image, et comportant un espace mémoire suffisant pour archiver un nombre minimal déterminé d'images - un module de synchronisation couplé au module d'acquisition du processeur d'images permettant de réduire la cadence vidéo des images à une cadence vidéo normalisée - un module de compression/décompression, couplé au module d'acquisition du processeur d'images, permettant en temps réel, la compression, à cadence vidéo des images délivrées par le module d'acquisition - un moyen, couplé au module de compression/décompression, permettant un archivage primaire temporaire des images délivrées par le module de compression/décompression - un moniteur principal couplé en sortie du module de traitement permettant de visualiser soit les images haute résolution traitées en temps réél par le module de traitement d'images du processeur d'image, soit les images archivées sur le disque dur ; et - un moniteur de contrôle couplé en sortie du module de traitement permettant de visualiser les images archivées dans l'espace mémoire du module de traitement. Un troisième objet de l'invention est un système d'archivage au long cours et de distribution d'images, comportant une pluralité de dispositifs tels que décrits ci-dessus, organisés autour d'un même serveur d'images comportant un moyen d'archivage temporaire, auquel ils sont couplés via un réseau de transmission de données Le serveur d'images est par exemple couplé à une imprimante réseau haute résolution. Il est également couplé à un "juke-box" de disques magnéto-optiques ou de disques optiques numériques assurant l'archivage au long cours des images transmises au moyen d'archivage temporaire du serveur. Les disques optiques numériques utilisent par exemple la technologie DVD-R (abréviation anglo-saxonne pour Digital Video Disc Recorder). DVD est une marque déposée. Un quatrième et dernier objet de l'invention est un procédé de distribution d'images et de données à partir du système tel que décrit plus haut. Selon une première variante, il grave des CD-ROM's destinés à contenir notamment l'ensemble des résultats d'examen d'un ou plusieurs patients, ou enregistre des disquettes magnétiques haute densité avec un format permettant une lecture normalisée, des images et des données. Selon une deuxième variante, il transmet les images et les données sous forme de fichiers à une ou plusieurs stations de lecture équipées de dispositifs tels que décrits précédemment. Selon une troisième variante, il transmet les images et les données à des serveurs médicaux permettant l'analyse d'images au format DICOM (abréviation anglosaxonne pour Digital Image Communication in Medecine) d'origines diverses. Selon une quatrième variante, il transmet les images et les données à un serveur Internet (marque déposée) au format HTML (abréviation anglo-saxonne pour HyperText Markup Language) permettant notamment l'incorporation de résultats d'examen dans une messagerie électronique ou dans des formulaires permettant un échange normalisé d'informations médicales. Ces différentes variantes peuvent être combinées les unes aux autres. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit et des figures annexées qui représentent - la figure 1, une représentation schématique et fonctionnelle d'un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention - la figure 2, un schéma illustrant le fenêtrage du signal en matrice carrée, selon l'invention ; et - la figure 3, une représentation fonctionnelle schématique d'un système intégrant un ou plusieurs dispositifs selon l'invention dans une configuration en réseau, assurant la centralisation de l'archivage et la distribution de l'information. Sur les figures, les éléments homologues sont désignés par le même repère. Les différentes étapes mises en oeuvre par le procédé selon l'invention seront bien comprises en suivant le cheminement d'un signal vidéo analogique haute résolution d'origine et en se référant aux figures. Le signal vidéo d'origine peut être - un signal vidéo entrelacé haute résolution, par exemple 1 249 lignes selon le standard européen, ou basse résolution, par exemple 625 lignes selon le standard européen. Ce signal peut provenir par exemple d'un système de numérisation disponible 1, quel qu'en soit le constructeur, et générant en sortie un signal analogique vidéo, haute ou basse résolution - un signal vidéo progressif haute résolution, par exemple 1 249 lignes selon le standard européen, ou basse résolution, par exemple 625 lignes selon le standard européen, provenant par exemple d'une caméra vidéo 2 couplée sur l'amplificateur de luminance non représenté d'un dispositif selon l'invention. Le signal vidéo est introduit à l'entrée d'un module de numérisation et de convolution/déconvolution 3. Un tel module est décrit dans le document FR-A-2 687 034 dont la description est incorporée à la présente description. Le signal subit la série de traitements suivants - numérisation du signal selon une matrice haute résolution, par exemple 1 024 * 1 024 pour des images analogiques haute résolution 1 249 lignes, ou basse résolution, par exemple 768 * 576 pour des images analogiques basse résolution 625 lignes - normalisation du signal haute résolution selon le procédé de convolution/déconvolution cité précédemment, pouvant utiliser une matrice 3 * 5, 5 * 5 ou supérieure, de manière à générer quelle que soit la résolution du signal vidéo d'origine, un signal numérique normalisé en matrice basse résolution, par exemple 768 * 576 ou 768 * 512. Selon une variante, le signal d'origine peut parvenir au module de numérisation et de convolution/déconvolution 3 en format numérique direct, ce qui évite l'étape de numérisation décrite ci-dessus. La normalisation de ce signal numérique peut être notamment assurée par le standard médical DICOM (marque enregistrée), présent sur la plupart des appareils médicaux de dernière génération, et assurant un codage normalisé du signal en format numérique (codage commun à l'ensemble des constructeurs). Quelle que soit la nature du signal vidéo d'origine, un signal numérique normalisé basse résolution, par exemple en matrice 768 * 576 ou 768 * 512, est généré en sortie du module 3. Le signal numérique basse résolution généré par le module 3 parvient à un processeur d'images 4 comportant un module d'acquisition 5 et un module de traitement 6. Le signal subit à l'intérieur du module d'acquisition 5 à une cadence vidéo normalisée, par exemple 25 images par seconde en standard européen ou 30 images par seconde en standard américain, les traitements numériques suivants - fenêtrage de l'image en matrice rectangulaire, par exemple 768 * 576 ou 768 * 512, dans un format "utile carré", par exemple 512 * 512, tel qu'illustré à la figure 2 - optimisation du contraste de l'image par modification des tables de luminance. C'est notamment à ce stade que s'effectue la réduction de l'image en 8 bits, (c'est-à-dire sur 256 niveaux de gris), lorsque l'acquisition est effectuée en 10 bits par le module 3, en fonction notamment de la caméra 2 utilisée. Le signal passe ensuite dans le module de traitement 6 du processeur d'images 4 où il subit, à cadence vidéo normalisée, c'est-à-dire 25 images par seconde en standard européen ou 30 images par seconde en standard américain, les traitements numériques suivants - filtrage du signal, notamment par convolution matricielle de noyau 6 * 6 ou supérieur, pour améliorer l'image, notamment par renforcement de bord - agrandissement de certaines portions de l'image par effet de "zoom" utilisant une méthode d'interpolation, de convolution ou toute autre méthode plus élaborée, notamment la méthode de déconvolution citée précédemment. Ces méthodes devront être activées en permanence, de manière à générer pour la totalité de l'image, en sortie du module de traitement 6, un signal numérique de haute résolution, par exemple de matrice 1 024 * 768, pouvant être incrusté dans une carte par exemple S-VGA de haute résolution par exemple 1 280 * 1 024. Le module de traitement 6 doit comporter un espace mémoire 7 suffisant pour pouvoir archiver au moins quatre images dites de référence, sélectionnables par l'utilisateur, images pouvant être visualisées sur un écran de contrôle 8 en bénéficiant des mêmes traitements numériques (optimisation du contraste, filtrage, interpolation ou déconvolution pour effet de "zoom", sortie interpolée à haute résolution). Cet affichage sur le moniteur de contrôle 8 d'images de référence doit être indépendant de celui fait sur le moniteur principal 9 visualisant les images acquises et traitées directement en temps réel. L'utilisation d'un moniteur de contrôle 8 devient de plus en plus indispensable du fait de l'évolution de l'angioplastie coronarienne ainsi que des procédures interventionnelles. Le module d'acquisition 5 du processeur d'images 4 est par ailleurs couplé à deux autres modules - un module de synchronisation 10 permettant de réduire la cadence des images en cadence vidéo normalisée (25 ou 30 images par seconde) à une cadence de 6,8 ou 12 images par cycle cardiaque, apportant ainsi une économie significative en terme d'irradiation délivrée et de volume de mémoire de masse -un tel module est décrit en détail dans les documents FR-A-2 687 034 et FR-A-2 562 743 dont la description est incorporée à la présente description - un module de compression-décompression d'images 11 permettant en temps réel la compression, à cadence vidéo normalisée, des images générées par le module d'acquisition 5 après fenêtrage et optimisation du contraste, par exemple en matrice 512 * 512. Les images sont finalement archivées sur un disque dur 12 du dispositif, couplé en sortie du module de compression/décompression 11. Le disque dur 12 constitue ainsi un support d'archivage primaire temporaire. Lors de la lecture du disque 12, les images en format comprimé peuvent être décomprimées en temps réel pour générer à nouveau un signal "carré" de même matrice, par exemple 512 * 512, qui peut ainsi être réintroduit à l'entrée du module d'acquisition 5 puis dans le module de traitement 6, pour être visualisé sur le moniteur principal 9. Toute méthode de compression peut être utilisée dans le cadre du procédé selon l'invention, notamment des méthodes JPEG (abréviation anglo-saxonne pour Joint Picture Expert Group), MPEG2 (abréviation anglo-saxonne pour Moving Picture Expert Group) et la compression par onde lettes. Le but est d'obtenir une réduction du flux d'images archivées dans un rapport X/1, X devant être paramétrable (d'un rapport 2/1, sans perte, à un rapport de 6 à 12/1) de manière à permettre l'optimisation de cette valeur en fonction d'études, notamment cliniques, permettant de fixer la valeur d'un paramètre de compression garantissant la pertinence médicale de l'information archivée. Il en résulte donc un archivage primaire temporaire sous forme comprimée et numérisée de l'information, disponible sur le disque dur 12 temporaire du dispositif selon l'invention. Un système d'exploitation SEi, par exemple sous UNIX ou sous WINDOWS NT (marques déposées) du dispositif doit permettre, dès la fin de l'examen, le transfert des informations numériques vers un moyen d'archivage de masse et/ou de transmission de l'information, et plus particulièrement vers un serveur d'images 13 tel qu'illustré à la figure 3. La figure 3 illustre une architecture d'un système selon l'invention permettant l'archivage au long cours de l'information et sa distribution au sein et à l'extérieur de l'établissement médical. Dans ce système, plusieurs dispositifs 141 à 14n selon l'invention, peuvent être connectés à un même serveur d'images 13 par l'intermédiaire d'un réseau de transmission de données, par exemple basé sur une technologie Ethernet 10 base T ou 100 base T (fast Ethernet). Ethernet est une marque déposée. Ce serveur 13 est connecté à une imprimante réseau 14 de haute résolution (par exemple 1 200 DPI ; DPI abréviation anglo-saxonne pour Dots per Inch) et à un "juke-box" 15 de disques magnéto-optiques ou optiques utilisant la technologie numérique et assurant un archivage au long cours des informations transmises au disque dur d'archivage temporaire 16 du serveur 13. Des disques optiques utilisant une technologie DVD-R peuvent également convenir à une solution d'archivage au long cours selon l'invention. Tout examen généré dans chacun des laboratoires connectés au serveur 13 peut ainsi être archivé sous forme numérique et comprimé dans le moyen d'archivage au long cours 15 en utilisant le procédé selon l'invention. La distribution des images et des données peut être réalisée selon quatre variantes non limitatives, à partir des données présentes soit dans le disque dur d'archivage temporaire du serveur 16, soit dans la mémoire de masse d'archivage au long cours 15. Selon une première variante, la distribution des images et des données est réalisée en gravant des CD-ROM's 17i avec un format permettant une lecture normalisée des images et des données, notamment au format DICOM et/ou au format HTML. Les CD-ROM's 17i peuvent contenir l'ensemble des résultats des examens d'un même patient (4 à 10 examens par CD-ROM selon le facteur de compression), ou plusieurs études concernant des malades différents. Les CD-ROM's pourront être remplacés par un autre type de support, notamment des disquettes magnétiques de nouvelle génération, de 100 à 120 MBits, permettant un transfert plus compact d'une seule procédure, sur un support réutilisable. Selon une deuxième variante, la distribution des images et des données est réalisée en transmettant des dossiers ou fichiers à une ou plusieurs stations de lecture 18i. Ces stations 18i de lecture sont équipées de matériel adapté pour assurer la décompression en temps réel des images et des données, et du logiciel permettant d'assurer la lecture et l'analyse des images et des données par le procédé de traitement selon l'invention. Selon une troisième variante, la distribution des images et des données est réalisée en transmettant à des serveurs médicaux 19i permettant l'analyse des images au format DICOM en provenance d'analyses diverses (angiographie, résonnance magnétique, scanners, échographies, etc.). De tels serveurs 19i sont actuellement disponibles sur le marché en provenance de différents constructeurs. Selon une quatrième variante, la distribution des images et des données est réalisée en transmettant les images et les données à un serveur Internet 20, au format HTML, permettant notamment l'incorporation des examens dans une messagerie électronique ou dans des formulaires permettant un échange normalisé d'informations médicales. Ces différentes variantes peuvent être combinées les unes aux autres. REVENDICATIONS 1. Procédé de traitement-enregistrement et de reconstitution d'un signal vidéo analogique de résolution déterminée à cadence vidéo normalisée destiné aux systèmes d'angiographie et d'angioplastie cardio-vasculaire en temps réel, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes successives suivantes - numérisation du signal vidéo analogique pour obtenir une matrice de résolution déterminée ; - normalisation du signal vidéo numérique de manière à générer quelle que soit la résolution du signal vidéo d'origine, un signal vidéo numérique normalisé en matrice basse résolution ; - fenêtrage matriciel d'ordre déterminé, de l'image représentative du signal vidéo numérique normalisée selon un format utile carré déterminé - optimisation du contraste de l'image par modification de tables de luminance - filtrage du signal vidéo pour améliorer la qualité de l'image - agrandissement de parties déterminées de l'image par effet de "zoom" de manière à générer pour la totalité de l'image un signal vidéo numérique de haute résolution ; et - visualisation des images haute résolution sur un moniteur principal. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre les étapes successives suivantes - archivage d'un nombre déterminé minimal d'images de référence sélectionnables par l'utilisateur ; et - visualisation d'images sur un écran de contrôle en bénéficiant du même traitement que les images visualisées sur le moniteur principal. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes successives suivantes - compression en temps réel et à cadence vidéo normalisée des images ayant subi les opérations de fenêtrage et d'optimisation de contraste ; et - archivage primaire temporaire des images sous forme comprimée et numérisée. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce pour la restitution des images numériques comprimées archivées, il comporte une étape de décompression en temps réel des images numérisées pour générer à nouveau un signal selon le format utile carré déterminé. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte une étape qui après examen des images archivées temporairement, transfère les images disponibles vers une unité d'archivage de masse. 6. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte une étape qui après examen des images archivées temporairement, transmet les images vers un serveur d'images. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que dans le cas ou le signal vidéo d'origine est en format numérique direct, la normalisation en signal vidéo basse résolution est directement effectuée sur le signal numérique. 8. Dispositif de traitement/enregistrement et de reconstitution d'un signal vidéo analogique haute résolution à cadence vidéo normalisée destiné aux procédures d'angiographie et d'angioplastie cardiovasculaire en temps réel, caractérisé en ce qu'il comporte - un module de numérisation et de convolution/déconvolution (3) recevant un signal vidéo analogique et délivrant un signal numérisé normalisé basse résolution - un processeur d'images (4) couplé en sortie du module de numérisation et de convolution/déconvolution (3) recevant le signal vidéo numérisé basse résolution comportant - un module d'acquisition (5) effectuant le fenetrage et l'optimisation du contraste de l'image ; et - un module de traitement (6), couplé en sortie du module d'acquisition (5), effectuant le filtrage et l'agrandissement de parties déterminées de l'image, et comportant un espace mémoire (7) suffisant pour archiver un nombre minimal déterminé d'images - un module de synchronisation (10) couplé au module d'acquisition (5) du processeur d'images (4) permettant de réduire la cadence vidéo des images à une cadence vidéo normalisée - un module de compression/décompression (11), couplé au module d'acquisition (5) du processeur d'images (4), permettant en temps réel, la compression, à cadence vidéo des images délivrées par le module d'acquisition (5) - un moyen (12), couplé au module de compression/décompression (11), permettant un archivage primaire temporaire des images délivrées par le module de compression/décompression (11) - un moniteur principal (9) couplé en sortie du module de traitement (6) permettant de visualiser soit les images haute résolution traitées en temps réél par le module de traitement d'images (6) du processeur d'image (4), soit les images archivées sur le disque dur (12) ; et - un moniteur de contrôle (8) couplé en sortie du module de traitement (6) permettant de visualiser les images archivées dans l'espace mémoire (7) du module de traitement (6). 9. Système d'archivage au long cours et de distribution d'images, caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité de dispositifs (141 à 14n) selon la revendication 8, organisés autour d'un même serveur d'images (13) comportant un moyen d'archivage temporaire (16), auquel ils sont couplé via un réseau de transmission de données 10. Système selon la revendication 9, caractérisé en ce que le serveur d'images (13) est couplé à une imprimante réseau haute résolution (14). 11. Système selon l'une quelconque des revendications 9 et 10, caractérisé en ce que le serveur d'images (13) est couplé à un "juke-box" (15) de disques magnéto-optiques assurant l'archivage au long cours des images transmises au moyen d'archivage temporaire (16) du serveur (13). 12. Système selon l'une quelconque des revendications 9 à 10, caractérisé en ce que le serveur d'images (13) est couplé à un "juke-box" (15) de disques optiques numériques assurant 1' archivage au long cours des images transmises au moyen d'archivage temporaire (16) du serveur (13). 13. Système selon la revendication 12, caractérisé en ce que les disques optiques numériques utilisent la technologie DVD-R. 14. Procédé de distribution d'images et de données générées à partir du système selon l'une quelconque des revendications 9 à 13, caractérisé en ce qu'il grave des CD-ROM's (17i) destinés à contenir notamment l'ensemble des résultats d'examen d'un ou plusieurs patients. 15. Procédé de distribution d'images et de données générées à partir du système selon l'une quelconque des revendications 9 à 13, caractérisé en ce qu'il enregistre des disquettes magnétiques haute densité avec un format permettant une lecture normalisée des images et des données. 16. Procédé de distribution d'images et de données générées à partir du système selon l'une quelconque des revendications 9 à 13, caractérisé en ce qu'il transmet les images et données sous forme de fichiers à une ou plusieurs stations de lecture (18i) équipées de dispositifs (141 à 14n) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9. 17. Procédé de distribution d'images et de données générées à partir du système selon l'une quelconque des revendications 9 à 13, caractérisé en ce qu'il transmet les images et les données à des serveurs médicaux (19i) permettant l'analyse d'images au format DICOM d'origines diverses. 18. Procédé de distribution d'images et de données générées à partir du système selon l'une quelconque des revendications 9 à 13, caractérisé en ce qu'il transmet les images et les données à un serveur Internet (20) au format HTML permettant notamment l'incorporation de résultats d'examen dans une messagerie électronique ou dans des formulaires permettant un échange normalisé d'informations médicales.