Brevet FR2799030A1 — publié le 20010330

I PROCÉDÉ DE RECONSTRUCTION D'UNE IMAGE TRIDIMENSIONNELLED'UN ÉLÉMENT D'INTÉR T, PAR EXEMPLE UN ÉLARGISSEUR VASCULAIRE INSÉRÉ DANS UN VAISSEAU L'invention concerne la reconstruction d'images tridimensionnelles, et plus particulièrement la reconstruction d'une image tridimensionnelle d'un élément d'intérêt comme par exemple un élargisseur vasculaire inséré dans un organe, par exemple un vaisseau. L'invention s'applique avantageusement mais non limitativement au domaine médical. Les élargisseurs vasculaires ("stents" en langue anglaise) sont placés dans des artères coronaires pour éliminer des sténoses de ces artères. Un problème important réside dans le contrôle du déploiement correct de l'élargisseur dans le vaisseau afin d'éviter un problème connu dit de resténose. Actuellement, pour vérifier le déploiement correct, c'est-àdire généralement le diamètre de l'élargisseur dans le vaisseau, on utilise des techniques intra- vasculaires à base d'ultrasons qui nécessitent l'insertion d'un cathéter supplémentaire, qui porte une sonde ultra-sonore et est de ce fait relativement coûteux. L'invention vise à apporter une solution plus satisfaisante à ce problème et propose de fournir la même information mais à partir d'une reconstruction d'une image tridimensionnelle de l'élargisseur. L'invention propose donc un procédé de reconstruction d'une image tridimensionnelle d'un élément d'intérêt, par exemple un élargisseur vasculaire inséré dans un organe, par exemple un vaisseau, comprenant une phase d'acquisition d'images radiographiques numériques par rotation d'un appareillage de prises de vue autour de l'organe, une phase de repérage de la position de l'élément d'intérêt d'image à image, et une phase de reconstruction de l'image tridimensionnelle de l'élément d'intérêt à partir des images acquises et des positions de l'élément d'intérêt successivement localisé dans les images successives. D'autres avantages et caractéristiques apparaîtront à la l'examen de modes particuliers de mise en oeuvre de l'invention qui vont maintenant être décrits de façon détaillée. Une première phase consiste à acquérir un certain nombre d'images radiographiques numériques à partir de la rotation d'un appareillage de prises de vue de structure classique et connue en soi, autour d'un patient, par exemple autour de la poitrine du patient, si l'on s'intéresse à la reconstruction tridimensionnelle de l'image d'un élargisseur vasculaire disposé dans une artère coronaire. Un nombre de acquisitions par cycle cardiaque pendant une dizaine de cycles est un exemple non limitatif. En pratique, compte-tenu du caractère relativement contrasté de l'élargisseur vasculaire, il n'apparaît pas indispensable de procéder au préalable à l'injection dans l'arbre vasculaire d'un produit de contraste. En d'autres termes, compte-tenu du fait que l'élargisseur vasculaire présente naturellement un contraste par rapport aux tissus environnants, cette acquisition est réalisée sans injection préalable d'un produit de contraste. On procède ensuite à un repérage de la position de l'élément d'intérêt d'image à image et ce de préférence en temps réel. Ainsi, on peut d'une image à la suivante, prédire la position de l'élargisseur. En outre, des moyens de collimation peuvent être ajustés pour limiter la dose de rayons X délivrée au patient. On peut, à titre indicatif utiliser, comme technique de repérage d'image à image (technique d'appariement: "matching" en langue anglaise), celle décrite dans l'article de R. Deriche et O. Fangeras, intitulé "Tracking line segments", Image and Vision Computing, Vol. 8, No. 4, Novembre 1990, pages 261-270. L'homme du métier pourra éventuellement s'y référer. On effectue ensuite une phase de reconstruction de l'image tridimensionnelle de l'élément d'intérêt. A cet égard, deux variantes sont possibles. La première consiste à d6crire l'image tridimensionnelle par une grille régulière d'éléments volumiques élémentaires communément d6signés sous le vocable "voxel" par l'homme du m6tier. Les intensités attribuées à chaque voxel indiquent alors la probabilit6 du voxel de se situer ou non dans l'élargisseur. La reconstruction de l'image tridimensionnelle peut être effectuée à l'aide d'un algorithme classique it6ratif algébrique de reconstruction d'image. Le principe d'un tel algorithme itératif algébrique de reconstruction d'images est parfaitement connu de l'homme du métier et a fait déjà l'objet de nombreuses publications. On citera notamment l'article de Gordon, Bender, et Herman intitulé "Algebraic reconstruction technique for tridimensional electron microscopy and X-ray photography", Journal of Theol. Biol. 29, pages 9471 à 781 (1970) ou encore les demandes de brevets français Nos. 89 03606 ou 89 16906. On peut également mettre en oeuvre le procédé de reconstruction d'une image tridimensionnelle d'un objet tel que décrit dans la demande de brevet français No. 2 752 975. L'homme du métier pourra se r6férer à ces documents de l'art ant6rieur pour plus de précisions concernant un mode de mise en oeuvre de l'algorithme de reconstruction d'images et/ou la phase de calibration de l'appareillage de prises de vue. A l'issue de cette reconstruction, il est également envisageable d'effectuer une phase de segmentation sur l'image tridimensionnelle reconstruite afin d'en filtrer le bruit et de ne conserver uniquement que la représentation utile de l'élargisseur. A cet 6gard, l'homme du m6tier pourra par exemple utiliser une technique algorithmique de segmentation telle que celle décrite dans l'article de G. Finet et J. Liénard intitulé "Parameters that influence accuracy and precision of quantitative coronary arteriography", The International Journal of Cardiac Imaging, Vol. 12, No. 4, Dec. 1996, pages 271-287. Il est également envisageable de reconstruire l'image tridimensionnelle de l'élargisseur en sélectionnant seulement les images qui correspondent à un instant précis du cycle cardiaque. A cet égard, on peut utiliser un signal physiologique, tel qu'un électrocardiogramme, pour effectuer la sélection de ces images. Dans une seconde variante, la reconstruction de l'image tridimensionnelle peut être effectuée en décrivant l'élargisseur à l'aide d'un modèle paramétrique (typiquement la longueur, la forme et la taille de la section transversale, la position spatiale et l'orientation, 10...). Ces paramètres sont ensuite optimisés en appliquant un algorithme de descente de gradient connu en soi. L'énergie à minimiser par l'algorithme de descente de gradient peut être une fonction de la différence entre l'image réellement acquise et l'image qui serait obtenue avec un choix donné des valeurs de paramètres du modèle de l'élargisseur. Cette seconde variante offre l'avantage de reconstruire directement une image tridimensionnelle segmentée de l'élargisseur. Par ailleurs, dans tous les cas, il peut être préférable d'appliquer un algorithme de compensation de mouvement pour compenser les larges mouvements de l'élargisseur dûs à la respiration du patient par exemple. D'un point de vue matériel, outre l'appareillage de prises de vues classiques, il est prévu un ordinateur équipé d'un écran et incorporant les différents moyens logiciels de l'invention, notamment les algorithmes d'appariement, de segmentation et de reconstruction. REVENDICATIONS 1. Procédé de reconstruction d'une image tridimensionnelle d'un élément d'intérêt inséré dans un organe comprenant une phase d'acquisition d'images radiographiques num6riques par rotation d'un appareillage de prises de vues autour de l'organe, une phase de repérage de la position de l'élément d'intérêt d'image à image, et une phase de reconstruction de l'image tridimensionnelle de l'élément d'intérêt à partir des images acquises et des positions de l'élément d'intérêt successivement localisées dans les images successives. 2. Proc6dé selon la revendication 1, caractéris6 par le fait que la phase de reconstruction comporte une repr6sentation de l'image tridimensionnelle à partir d'une grille d'éléments volumiques élémentaires et une mise en oeuvre d'un algorithme algébrique itératif de reconstruction d'images. 3. Procédé selon les revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait qu'on utilise un modèle paramétrique de l'élément d'intérêt.