Brevet FR2788360A1 — publié le 20000713

I Elimination des artefacts en radiographie numérique Cette invention concerne de manière générale l'imagerie par radiographie numérique, et plus particulièrement des procédés pour augmenter la qualité d'image dans les radiographies numériques. La radiographie classique ou image "aux rayons X" est obte- nue en plaçant l'objet à étudier entre un émetteur de rayons X et un détecteur de rayons X constitué d'un film photographique. Les rayons X émis passent à travers l'objet pour exposer le film, et le degré d'expo- sition des différents points du film est en grande partie déterminé par la densité de l'objet sur le trajet des rayons X. Il est maintenant courant d'utiliser des détecteurs de rayons X numériques à semiconducteurs (par exemple un quadrillage d'éléments de commutation et d'éléments photosensibles tels que des photodiodes) au lieu de détecteurs sous forme de films. Les charges générées par les rayons X sur les divers points du détecteur sont lues et traitées pour générer une image numérique de l'objet sous forme électronique, plu- tôt que sous forme analogique sur film photographique. L'imagerie nu- mérique est avantageuse parce que l'on peut transmettre l'image ulté- rieurement de manière électronique à d'autres endroits, on peut la sou- mettre à des algorithmes de diagnostic pour déterminer les propriétés de l'objet étudié, et ainsi de suite. Au cours du processus d'imagerie numérique, l'image n'est généralement pas produite directement à partir de la lecture du détec- teur. Au lieu de cela, on traite la lecture du détecteur pour produire une image plus nette. En particulier, on traite habituellement l'image pour éliminer le "décalage", qui se produit en raison de l'état de char- ge du détecteur avant l'instant o l'exposition est effectuée. Les quali- tés du décalage sont déterminées par le courant de fuite du détecteur, par sa température, par le rayonnement de fond, et divers autres fac- teurs. Le décalage est, de manière souhaitable, éliminé de la lecture du détecteur pour donner une meilleure qualité d'image. Un procédé courant d'élimination du décalage est illustré en figure 1, qui illustre le processus d'imagerie radiographique en fonc- tion du temps. Le détecteur est "lu" à des intervalles de temps périodi- ques tr si bien que l'image est régulièrement mise à jour. Les interval- les tr sont espacés par des intervalles te, qui représentent le temps d'exposition désiré tel qu'établi par le technicien radiographe. Lors- qu'un technicien demande une exposition à l'instant Ta, le système à rayons X active l'émetteur dès que commence l'intervalle plein te sui- vant. Le détecteur est ensuite lu à l'intervalle tr suivant pour obtenir la lecture de l'exposition, qui comprend le décalage pré-existant du dé- tecteur. On laisse le détecteur se stabiliser pendant l'intervalle te sui- vant, puis le détecteur est lu à l'intervalle tr suivant pour obtenir une mesure approximative du décalage. Dans la figure 1, l'intervalle te en- tre la lecture de l'exposition et la lecture du décalage est également désigné par tw, temps d"'attente" entre les deux lectures. L'image est ensuite produite en soustrayant la lecture du décalage de la lecture d'exposition préalable, et en la soumettant éventuellement aussi à d'au- tres algorithmes de traitement d'image. Une variante du processus est représentée en figure 2, o les lectures effectuées avant la soumission d'une demande d'exposition sont enregistrées pour une utilisation pos- sible comme lectures de décalage. Lorsqu'une exposition est demandée à l'instant Ta, la lecture prise pendant l'intervalle tr avant l'intervalle d'exposition te /intervalle d'attente tw est utilisée comme lecture de dé- calage, et l'intervalle de lecture tr suivant est utilisé pour obtenir la lecture de l'exposition. On soustrait ensuite la lecture de décalage de la lecture d'exposition suivante. Les séquencements d'imagerie des figures 1 et 2 donnent une bonne qualité d'image, mais ils présentent un inconvénient significatif: lorsqu'une exposition est demandée, il faut patienter pendant un temps d'accès ta avant que l'exposition ne se produise réellement, et cette durée ta peut valoir jusqu'à environ te + tr. Ceci est illustré dans les figures 1 et 2 par l'exemple d'instant de demande Ta, dans lequel un technicien de- mande une exposition juste après le début d'un intervalle te; le système à rayons X doit attendre l'intervalle plein te suivant avant d'activer l'émet- teur. Le temps d'accès ta précédant le début de l'exposition peut être sub- stantiel, en particulier parce que te peut aller jusqu'à 2 secondes ou plus. Ceci est gênant, surtout lorsque l'on souhaite effectuer une exposition pendant un laps de temps particulier bien défini. Les inventeurs pensent qu'en général, un système à rayons X de haute qualité devrait être capa- ble de lancer une exposition dans les 0,7 secondes environ qui suivent la demande associée (c'est-à-dire ta l'image finale traitée dans les 5 secondes qui suivent la demande. La figure 3 illustre une variante de séquencement d'imagerie qui a été développée pour réduire le retard (c'est-à-dire, le temps d'ac- cès ta). Les lectures du détecteur sont effectuées à des intervalles de temps tr, qui sont espacés par de petits intervalles de temps ts. Lors- qu'une exposition est demandée à l'instant Ta, une exposition est ef- fectuée pendant tout l'intervalle te à la fin du cycle ts + tr courant (par exemple, à la fin de la période tr courante dans le cas o l'exposition est demandée pendant tr, ou à la fin de la période tr suivante dans le cas o l'exposition est demandée pendant ts). Ainsi, le retard précédant une exposition peut être réduit de manière significative parce que le temps d'accès ta ne dépassera jamais ts + tr (o ts est petit, et générale- ment inférieur à te). Après l'intervalle d'exposition te, la lecture d'ex- position est faite pendant la période tr. On laisse ensuite le détecteur se stabiliser pendant un autre intervalle de temps te /intervalle d'atten- te tw pour le faire revenir à peu près à son état de pré-exposition, et la lecture du décalage est effectuée pendant l'intervalle tr suivant. On peut ensuite produire l'image en soustrayant la lecture du décalage de la lecture d'exposition, et en la soumettant éventuellement à d'autres algorithmes de traitement d'image. Tout en éliminant le temps d'accès excessivement long, le sé- quencement d'imagerie de la figure 3 présente l'inconvénient de don- ner une augmentation des artefacts d'image, probablement parce que la lecture de décalage effectuée après l'exposition est une représentation inexacte du vrai décalage de pré-exposition. Contrairement au séquen- cement d'imagerie de la figure 2, ceci ne peut pas être corrigé en ef- fectuant la lecture de décalage avant de réaliser l'exposition puisque le temps d'exposition te, qui est généralement établi par des commandes d'exposition automatiques, n'est pas connu avant la soumission de la demande d'exposition à l'instant Ta. Ainsi a-t-on été obligé, dans les systèmes de radiographie nu- mérique existants, de choisir entre (1) un temps d'accès potentiel ta in- acceptable avant la réalisation des expositions aux rayons X; et (2) des artefacts d'image, c'est-à-dire une dégradation de la qualité de l'image, plus importants en raison de lectures de décalage non idéales. La présente invention propose un procédé d'imagerie radio- graphique qui réduit grandement les temps d'accès précédant le lance- ment des expositions demandées par l'utilisateur, et qui élimine égale- ment dans une grande mesure les artefacts d'images. Dans les modes de réalisation préférés de l'invention, le procédé comprend les étapes consistant à exposer un détecteur radiographique pendant une durée te; lire le détecteur radiographique pour obtenir une lecture d'exposition; lire le détecteur radiographique pour obtenir une lecture de décalage, dans laquelle la lecture de décalage est obtenue après une durée tw su- périeure à te; et soustraire la lecture de décalage de la lecture d'expo- sition. Ce procédé diffère de ceux décrits plus haut et illustrés dans les figures 1 à 3, dans lesquels tw = te. Pendant cette durée tw, on lit le détecteur de préférence au moins une fois, mais ces lectures ne sont pas utilisées comme lecture de décalage. De manière plus préférentielle, quand le détecteur est soumis à des lectures qui durent pendant des périodes tr avant de pren- dre la lecture d'exposition, les lectures prises pendant tw durent aussi tr si bien que le même séquencement d'échantillonnage est utilisé avant et après que la lecture d'exposition ne soit prise. Après que la lecture tr finale a été prise pendant tw, on prend de préférence la lec- ture de décalage après une durée égale à te; par conséquent, tw > tr + te. Plus particulièrement, quand les lectures tr avant et après la lecture d'exposition sont espacées par des périodes ts, on exprime ceci par tw = N(ts + tr) + te, o N est un nombre entier supérieur ou égal à 1 qui correspond au nombre de lectures de détecteur prises entre les lectures d'exposition et de décalage. Dans les divers modes de réalisation de l'invention, les lec- tures d'exposition comme les lectures de décalage peuvent être prises pendant une durée tR, o tR n'a pas besoin d'être égal à tr. De manière plus préférentielle, tR > tr. D'autres avantages, caractéristiques et objets de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée suivante de modes de réalisation préférés, faite en référence aux dessins d'accompagne- ment dans lesquels: les figures 1 à 3 sont des diagrammes illustrant les séquence- ments d'imagerie précédemment mentionnés, tels qu'ils se déroulent en fonction du temps; la figure 4 est un diagramme illustrant un exemple de séquen- cement d'imagerie selon la présente invention tel qu'il se déroule en fonction du temps. Un nouveau séquencement d'imagerie a été développé qui ré- pond aux problèmes précédemment mentionnés et qui donne lieu à la fois à un temps d'accès diminué et à des artefacts d'images réduits. Ce séquencement, qui est illustré en figure 4, prend des lectures de détec- teur pendant des intervalles de temps tr. Les intervalles tr sont espacés par des intervalles ts, ts étant petit et habituellement moindre que les temps d'exposition probablement plus longs te. Lorsqu'une exposition est demandée, l'émetteur de rayons X est activé pendant un intervalle d'exposition te à la fin du cycle ts + tr courant (par exemple, à la fin de l'intervalle tr courant quand l'exposition est demandée pendant tr, ou à la fin de l'intervalle tr suivant quand une exposition est demandée pen- dant ts). Le détecteur est alors lu pendant l'intervalle tR, o tR est de préférence supérieur ou égal à tr, pour obtenir la lecture d'exposition. Le chronogramme revient alors à l'état de pré-exposition constitué de ts intervalles suivis de tr intervalles dans lesquels les lectures du dé- tecteur sont effectuées. Le cycle ts + tr est répété N fois, N étant un nombre entier. Ces N cycles sont suivis d'un retard qui dure tout l'in- tervalle te, puis vient une autre lecture de détecteur qui dure pendant l'intervalle tR. Cette lecture de détecteur est utilisée comme lecture de décalage, et on la soustrait de la lecture d'exposition pour affiner l'image. Le chronogramme revient alors au motif de pré-exposition constitué de ts + tr cycles jusqu'à ce qu'une autre exposition soit demandée. On a constaté que ce séquencement d'imagerie offre des temps d'accès comparables à ceux du séquencement de la figure 3, car le temps d'accès ne dépasse jamais ts + tr. Ce séquencement offre éga- lement une élimination des artefacts qui est au moins comparable à celle obtenue avec les séquencements des figures 1 et 2. On pense que l'amélioration de l'élimination des artefacts provient du fait que le dé- calage est lu après que le détecteur soit revenu à un état simulant celui précédant l'exposition: aussi bien avant qu'après l'exposition, le dé- tecteur est soumis à plusieurs lectures pendant des cycles de ts + tr, puis on le lit pendant un intervalle tR faisant suite à l'intervalle te. Etant donné que le simple fait de prendre des lectures de détecteur peut affecter les valeurs de ces lectures, on pense que le fait de sou- mettre le détecteur à des lectures ayant la même fréquence et la même durée avant de prendre la lecture d'exposition et la lecture de décalage donne des lectures de décalage plus appropriées, et donc moins d'artefacts quand la lecture de décalage est supprimée de la lecture d'exposition. Dans ce séquencement d'imagerie, on a constaté que l'on ob- tenait des images de qualité particulièrement élevée lorsque N est choisi de telle sorte que 0,5 secondes leurs pouvant toutefois varier en fonction du type et de la qualité du détecteur. En général, on s'attend à ce que la précision augmente si N est supérieur à 2-3 environ, et que des valeurs de décalage plus appropriées (et donc un retrait des artefacts augmenté) soient obtenues quand N est plus grand. Bien que de plus grandes valeurs de N puissent permettre une meilleure élimination des artefacts, cela donnera lieu aussi à une plus grande attente pour recevoir l'image traitée finale, on s'attend donc à des gains amoindris pour les valeurs de N supérieures. L'invention ne doit pas être limitée aux modes de réalisation décrits ci-dessus, elle doit seulement être limitée par les revendica- tions établies ci-après. Ainsi, l'invention englobe toutes les variantes de modes de réalisation qui tombent littéralement ou de manière équi- valente dans la portée de ces revendications. REVENDICATIONS 1. Procédé d'imagerie radiographique caractérisé en ce qu'il comprend le fait de: a. exposer un détecteur radiographique pendant un inter- valle de temps te; b. lire le détecteur radiographique pendant un intervalle de temps tR pour obtenir une lecture d'exposition; c. après un intervalle de temps tw supérieur à te, lire le détecteur radiographique pour obtenir une lecture de décalage; d. soustraire la lecture de décalage de la lecture d'exposi- tion. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que tw > 0,5 seconde. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que 0,5 seconde 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on lit le détecteur au moins une fois pendant tw. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre le fait de lire le détecteur radiographique pendant au moins un intervalle de temps tr avant d'obtenir la lecture de décala- ge, et dans lequel tw > tr + te. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que tR n'est pas égal à tr. 7. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que tR > tr. 8. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend en outre le fait de lire le détecteur radiographique pendant la durée tr au moins une fois au cours de tw. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'on effectue la lecture de décalage au moins te après la dernière lecture ef- fectuée pendant tw. 10. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre le fait de lire le détecteur radiographique pendant des durées tr successives avant d'obtenir la lecture d'exposition, les lectures tr successives étant espacées par des intervalles de temps ts, et dans lequel tw > N(ts + tr) + te, N étant un nombre entier supérieur ou égal à 1. 11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que tw = N(ts + tr) + te 12. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comprend en outre le fait de lire le détecteur radiographique pendant la durée tr au moins une fois au cours de tw. 13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'on effectue la lecture de décalage au moins te après la dernière lec- ture effectuée pendant tw. 14. Procédé d'imagerie radiographique caractérisé en ce qu'il comprend le fait de: a. lire un détecteur radiographique pendant une durée tr' chacune de ces lectures étant précédée d'un intervalle de temps ts; b. exposer le détecteur radiographique pendant un inter- valle de temps te; c. lire le détecteur radiographique pendant une durée tR pour obtenir une lecture d'exposition; d. après une durée tw > N(ts + tr) + te, o N > 1, lire le dé- tecteur radiographique pour obtenir une lecture de décalage; e. soustraire la lecture de décalage de la lecture d'exposition. 15. Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que tR n'est pas égal à tr. 16. Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que tR > tr. 17. Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce qu'on lit le détecteur au moins N fois pendant l'intervalle de temps tw. 18. Procédé d'imagerie radiographique caractérisé en ce qu'il comprend le fait de: a. lire un détecteur radiographique pendant au moins un intervalle de temps tr; b. exposer le détecteur radiographique pendant un inter- valle de temps te; c. lire le détecteur radiographique pendant une durée tR pour obtenir une lecture d'exposition; d. lire le détecteur radiographique N fois successives, chaque lecture ayant une durée tr' N étant un nombre entier supérieur ou égal à 1; e. après une durée tw > te, lire le détecteur radiographique pendant la durée tR pour obtenir une lecture de décalage; f. soustraire la lecture de décalage de la lecture d'exposi- tion. 19. Procédé selon la revendication 18, caractérisé en ce que tw > Ntr + te. 20. Procédé selon la revendication 18, caractérisé en ce que les N lectures tr successives sont espacées les unes des autres par un intervalle de temps ts, et en ce que tw > N(ts + tr) + te.