Brevet FR2807549A1 — publié le 20011012

Procédé de traitement d'une image, dispositif associé,.. présente invention relève du domaine du traitement d'image, notamment d'image obtenue au moyen d'un appareil de radiologie, par exemple scanner. façon générale, la radiothérapie, par exemple destinée à l'éradication de tumeur, met en oeuvre des faisceaux de rayons à haute énergie. patient affligé d'une tumeur repose sur une table et un portique rotatif supporte une source de rayons à haute énergie et un collimateur qui sont utilisés pour irradier le patient à partir de plusieurs angles, dans but de concentrer les radiations sur la tumeur du patient. Généralement, la définition ces angles, notamment de l'axe du faisceau et de l'ouverture du collimateur, est effectuée en utilisant une machine radiologique de simulation possédant la même géométrie que la machine de traitement. Des radiographies sont prises pour chaque faisceau que l'on envisage d'utiliser pour vérifier la façon dont la tumeur sera couverte les différents faisceaux. Toutefois, l'utilisation d'une machine de radiologie uniquement dédiée à des simulations est coûteuse et relativement peu pratique. L'invention propose un moyen de simulation permettant de vérifier qu'une tumeur est bien couverte par les différents faisceaux. Plus généralement, l'invention propose un traitement d'image adapté pour visualiser le passage d'un faisceau à travers un objet. Le procédé de traitement d'une image représentant un objet, selon un aspect de l'invention, comprend des étapes de génération d'une vue bidimensionnelle en coupe à partir d'une image tridimensionnelle, la coupe étant effectuée selon un plan de coupe présentant un angle déterminé par rapport à l'axe de propagation d'un faisceau énergétique que l'on envisage d'envoyer vers ledit objet, et d'insertion sur ladite vue bidimensionnelle du contour simulé du faisceau énergétique. Un utilisateur peut ainsi visualiser la trajectoire du faisceau énergétique l'intérieur de l'objet. Avantageusement, un utilisateur choisit ledit angle entre le plan coupe et l'axe de propagation. Avantageusement, la coupe est effectuée selon un plan de coupe perpendiculaire à l'axe de propagation du faisceau énergétique. Dans un mode de réalisation de l'invention, on génère pluralité de vues bidimensionnelles en coupe à partir d'une image tridimensionnelle. Avantageusement, on génère une pluralité de vues bidimensionnelles selon autant de plans de coupe mutuellement parallèles. Dans un mode de réalisation de l'invention, une bidimensionnelle est formée à partir des voxels de l'image tridimensionnelle situés à l'intersection avec une surface de coupe. Dans un mode de réalisation de l'invention, le choix d'une surface de coupe est effectué au moyen d'un pointeur. Le pointeur peut etre commandé par une souris, ou tout autre dispositif équivalent. Avantageusement, on affiche ledit contour simulé d'un faisceau energétique, par exemple de façon semi transparente. On peut aussi afficher la surface définie par l'intersection du faisceau énergétique d'une surface de coupe. Ladite surface peut être affichée plus claire ou plus sombre que le reste de l'image, ou sous une couleur différente. Le dispositif de traitement d'une image représentant un objet, selon un aspect de l'invention, comprend un moyen pour générer une vue bidimensionnelle en coupe à partir d'une image tridimensionnelle, coupe étant effectuée selon un plan de coupe présentant un angle déterminé par rapport à l'axe de propagation d'un faisceau énergétique l'on envisage d'envoyer vers ledit objet, et un moyen pour insérer sur ladite vue bidimensionnelle le contour simulé du faisceau énergétique. L'invention concerne également un programme d'ordinateur comprenant des moyens de code programme pour mettre en oeuvre les étapes du procédé ci-dessus. L'invention concerne également un support capable d'être par un dispositif de lecture de moyens de code programme qui s'y trouvent stockés et qui sont aptes à la mise en oeuvre des étapes du proce ci- dessus. Préalablement à une radiothérapie, un patient fait l'objet scanner. Différentes coupes obtenues par le scanner sont transférées à un système de calcul pour reconstruire un modèle tridimensionnel du patient. modèle du patient est utilisé pour identifier de la façon la plus claire possible la localisation de la tumeur et pour adapter à la conformation de tumeur les différents faisceaux que l'on envisage d'appliquer. On peut prevoir différentes opérations de traitement d'image telles que filtrage au moyen de seuil, érosion, dilatation, etc. Les faisceaux que l'on envisage d'appliquer peuvent être représentés en trois dimensions en même temps le modèle tridimensionnel reconstruit du patient avec la projection du faisceau marquée de façon particulière à l'intersection du faisceau et de la peau du patient. Il est particulièrement avantageux de pouvoir suivre la trajectoire du faisceau à travers l'anatomie du patient pour s'assurer que le faisceau couvre totalement la tumeur tout en évitant les organes sains devant être préservés des radiations. A partir d'une pluralité de coupes bidimensionnelles obtenues au moyen du scanner, on reconstruit un modèle tridimensionnel du patient. effectue ensuite des coupes dudit modèle tridimensionnel, lesdites coupes étant effectuées selon un plan de coupe présentant un angle déterminé par rapport à l'axe de propagation du faisceau. L'angle entre le plan de coupe et l'axe de propagation du faisceau pourra être soit choisi un opérateur, soit fixé à 90 . En d'autres termes, on pourra utiliser un plan de coupe perpendiculaire à l'axe de propagation du faisceau. La position du plan de coupe le long dudit axe pourra être changée, par exemple au moyen d'une souris associée à l'unité de calcul et commandant un pointeur visible sur un écran. Un mode de réalisation de l'invention est illustré par - la figure 1, organigramme des étapes du procédé; - la figure 2, exemple d'une image obtenue; et - la figure 3, autre exemple d'une telle image. A l'étape 1, illustrée sur la figure 1, un patient est installé dans un appareil appelé scanner ou tomodensitomètre, apte à effectuer une série de clichés selon des plans parallèles les uns aux autres décalés d'une distance généralement constante dans le sens de la longueur du patient. Cette étape, désignée sous le nom de tomographie, permet l'obtention d'images bidimensionnelles. Ladite série d'images bidimensionnelles est envoyée, a l'étape 2, à une unité de calcul telle qu'un ordinateur ou une station de travail comprenant typiquement un clavier au moyen duquel un utilisateur peut entrer les données dans l'unité, des liens de communication avec d'autres appareils, des lecteurs de disquettes ou disques-mémoire, un écran d'affichage et un dispositif de pointage, par exemple une souris. bus de communication est prévu entre l'unité de calcul et le scanner. L'unité de calcul est également pourvue d'un jeu d'instructions programme stocké dans une mémoire de ladite unité de calcul et traité par un ou plusieurs processeurs de ladite unité de calcul. A réception des fichiers relatifs aux images bidimensionnelles prises par le scanner, l'unité de calcul effectue, à l'étape 3, une reconstruction d'un modèle tridimensionnel du patient. Ensuite, l'utilisateur peut visualiser sur écran ou sur tout autre moyen, le modèle tridimensionnel reconstruit. Cette étape est notée 4 et est facultative en ce sens que l'utilisateur peut également passer directement à l'étape suivante. A l'étape 5, l'utilisateur définit l'axe du faisceau énergétique, par exemple du faisceau de rayons X qu'il envisage d'envoyer sur le patient. L'axe porte la référence 10 sur les figures 2 et 3. L'axe est issu du moyen de génération de rayons X, passe par un collimateur et traverse le patient. collimateur peut tourner autour de l'axe 10. L'axe 10 passe par un point particulier appelé isocentre, qui est défini par l'intersection avec l'axe rotation du portique supportant le moyen de géneration de rayons X. L'axe 10 peut être défini par l'utilisateur au moyen du clavier en spécifiant angles, par exemple des angles relatifs aux axes rotation dudit portique. L'axe 10 peut également être spécifié sur l'écran en définissant un point au moyen de la souris. A l'étape 6, l'utilisateur définit l'ouverture du collimateur généralement associé au moyen de génération des rayons X et disposé en aval. collimateur permet de conférer une forme particulière au faisceau de rayons X. Un collimateur comporte, en général, différents éléments en matériau absorbant les radiations, notamment en plomb, pour définir une forme faisceau adaptée à la forme de la tumeur que l'on souhaite traiter par radiothérapie. Sur les figures 2 et 3, on voit que la projection du faisceau est de forme rectangulaire. Le rectangle projeté porte la référence 11. De nombreuses autres formes doivent être envisagées. La définition de la forme du collimateur peut être effectuée en dessinant une courbe fermée sur l'écran ou encore d'après une liste de formes courantes ou de formes possibles dudit faisceau. A l'étape 7, l'utilisateur définit un plan de coupe du modèle tridimensionnel. Ce plan sera défini par sa position le long de l'axe 10 et par l'angle qu'il forme par rapport à l'axe 10, cet angle étant soit déterminé par l'utilisateur, soit fixé à 90 . A l'étape 8, le résultat des étapes précédentes à 7 est affiché à l'écran voir figures 2 et 3, et l'utilisateur peut affiner la modélisation de la trajectoire du faisceau dans le patient jusqu'à obtenir un résultat satisfaisant et passer à l'étape 9 de traitement du patient radiothérapie. Plus précisément, sur les figures 2 et 3, le faisceau est de forme conique avec un sommet 12 qui sera situé au point d'émission dans le moyen de génération de rayons X et une génératrice est ici un rectangle. Le modèle tridimensionnel du patient porte la référence 13. Une coupe selon le plan 14 est effectuée, ce plan étant perpendiculaire à l'axe 10. Bien entendu, si la position du plan 14 le long de l'axe 10 est telle que l'intersection entre le plan 14 et le modèle tridimensionnel 13 est vide, alors l'image affichée correspond à celle du modèle tridimensionnel 13 seul. Dans le cas des figures 2 et 3, on voit bien que ladite intersection est un ensemble non vide. L'utilisateur peut parcourir le modèle tridimensionnel 13 en déplaçant le plan 14 le long de l'axe 10 sur l'ensemble de l'épaissseur du modèle tridimensionnel 13. Pour améliorer la visualisation de la trajectoire du faisceau énergétique à travers le patient, on fait apparaître de façon particulière, le rectangle 11 défini par l'intersection du plan 14 et du faisceau énergétique. En d'autres termes, pour chaque coupe prise selon un plan perpendiculaire à l'axe 10, on visualise de façon particulière la partie la surface en coupe qui sera traversée par le faisceau. En déplaçant progressivement le plan de coupe 14 vers l'intérieur du modèle tridimensionnel 13, par exemple en passant de la figure 2 à la figure 3, l'utilisateur peut déterminer avec précision les organes qui seront traversés par le faisceau énergétique, ce qui lui permet d'adapter la directrice du faisceau, c'est-à-dire sa forme prise en coupe et la position angulaire de son axe 10, pour éviter les organes sains et, au contraire, traverser l'ensemble des tissus devant être traités. Au cours la visualisation, l'utilisateur peut modifier les différents paramètres pour affiner le futur traitement de radiothérapie. Dans le cas présent, la directrice du faisceau étant un rectangle, les sommets du rectangle 11 ont été reliés par des segments de droite 5 à 18 au sommet 12. On peut également prévoir de faire figurer sur des images telles que celles illustrées sur les figures 2 et 3, l'intersection des segments de droite 15 à 18 avec la surface de la peau du patient. Cette intersection sera la seule information affichée à l'écran relative à la partie du patient située entre le plan de coupe 14 et le sommet 12. En effet, sur figures 2 et 3, on visualise uniquement les éléments ou voxels présents dans le plan coupe 14, ou éventuellement en arrière de ce plan. La visualisation particulière du rectangle 11 peut être effectuée au moyen de niveaux de gris décalés par rapport au reste du plan de coupe 14 ou au moyen d'une coloration différente dans le cas d'un système couleur, au moyen d'un contourage ne faisant ressortir que les bords rectangle 11 ou plus généralement par tout moyen permettant à l'utilisateur différencier l'intersection entre le faisceau énergétique et le plan de coupe 14 du reste du plan de coupe 14. Grâce à l'invention, on peut voir le trajet d'un faisceau énergétique à travers un patient au moyen de plans de coupe à travers un modèle du patient. La position du plan de coupe peut être changée, par exemple au moyen d'une souris associée à l'unité de calcul. Les voxels en amont du plan de coupe sont ôtés et seuls les voxels situés à l'intersection du modèle tridimensionnel du plan de coupe sont montrés. Le terme "amont" est ici entendu par rapport au sens de propagation du faisceau énergétique. peut définir ainsi les coupes tomographiques virtuelles dans le modèle tridimensionnel. Comme la position du plan de coupe peut être changée, est possible de visualiser toute l'anatomie d'un patient. On peut ainsi vérifier que le faisceau couvre convenablement la tumeur que l'on envisage traiter par radiothérapie tout en évitant des organes sains situés à proximité de la trajectoire du faisceau. Le modèle tridimensionnel peut également etre tourné pour voir le faisceau entrer dans ledit modèle à partir d'un autre point de vue. On peut également bloquer l'orientation du modèle tridimensionnel de façon que le plan de coupe reste parallèle à l'écran. Cette position peut constituer la position par défaut lorsque l'utilisateur ne définit pas de point de vue particulier. Bien entendu, pour la préparation d'une radiothérapie où un certain nombre de faisceaux de rayons X peuvent être appliqués en provenance de n directions vers la tumeur, autrement dit selon n angulations, l'utilisateur effectuera n fois les étapes 5 à 8 illustrées sur la figure 1. Ainsi pour chaque axe différent de faisceau que l'on envisage, l'utilisateur verifiera la trajectoire du faisceau dans le modèle tridimensionnel du patient. Grâce à l'invention, la préparation d'une radiothérapie peut s'effectuer de façon aisée et pratique avec une visualisation de haute qualité et une plus grande sécurité, notamment une plus grande facilité pour éviter que des organes sains ne reçoivent une dose radiologique trop importante. REVENDICATIONS 1. Procédé de traitement d'une image représentant un objet, dans lequel on génère une vue bidimensionnelle en coupe à partir d'une image tridimensionnelle, la coupe étant effectuée selon un plan de coupe présentant un angle déterminé par rapport à l'axe de propagation faisceau énergétique que l'on envisage d'envoyer vers ledit objet, on insère sur ladite vue bidimensionnelle le contour simulé faisceau énergétique. Procédé selon la revendication 1, dans lequel un utilisateur choisit ledit angle entre le plan de coupe et l'axe de propagation. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel on génère une pluralité de vues bidimensionnelles en coupe à partir d'une image tridimensionnelle. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel on génère une pluralité de vues bidimensionnelles selon autant de plans de coupe mutuellement parallèles. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel une vue bidimensionnelle est formée à partir voxels l'image tridimensionnelle situés à l'intersection avec une surface de coupe. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le choix d'une surface de coupe est effectué moyen pointeur. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel on affiche ledit contour simulé d'un faisceau énergétique. 8. Dispositif de traitement d'une image représentant un objet, caractérisé par le fait qu'il comprend un moyen pour générer une bidimensionnelle en coupe à partir d'une image tridimensionnelle, la coupe étant effectuée selon un plan de coupe (14) présentant un angle déterminé par rapport à l'axe de propagation (10) d'un faisceau énergétique que l'on envisage d'envoyer vers ledit objet, et un moyen pour insérer sur ladite vue bidimensionnelle le contour simulé du faisceau énergétique.