Brevet FR2819918A1 — publié le 20020726

PROCEDE DE TRAITEMENT D'IMAGES RADIOGRAPHIQUES VASCULAIRES RECONSTRUITES PAR MODELISATION TRIDIMENSIONNELLE ET SYSTEME METTANT EN OEUVRE CE PROCEDE La présente invention est relative à un procédé de traitement d'images radiographiques vasculaires reconstruites par modélisation tridimensionnelle. Elle propose également un système mettant en oeuvre ce procédé. On connaît de nombreux systèmes d'imagerie tridimensionnelle et notamment de nombreux systèmes permettant, à partir d'images bidimensionnelles obtenues par fluoroscopie sous rayons X, de réaliser des modélisations 3D de la partie des patients que l'on souhaite observer. On connaît en particulier des systèmes d'angiographie 3D permettant, par radiographie sous fluoroscopie sous rayons X, de reconstruire des modélisations 3D de vaisseaux sur lesquels on souhaite intervenir, par exemple pour traiter des sténoses artérielles. En angiographie 3D, trois types d'images complémentaires sont aujourd'hui susceptibles d'être obtenues, à savoir : - une modélisation reconstruite dite"soustraite"sur laquelle apparaissent les éléments vasculaires ( lumens ) seuls, sans les éléments calcifiés et les prothèses endo-vasculaires ; - une modélisation reconstruite dite"de masquage"sur laquelle apparaissent les éléments calcifiés et les prothèses, mais pas les éléments vasculaires ; - une modélisation reconstruite dite "opacifiée" sur laquelle apparaissent à la fois les éléments vasculaires, les éléments calcifiés et les prothèses, mais ce sans que ces différents éléments ne soient faciles à distinguer, l'image obtenue étant relativement difficile à interpréter. Pour une description d'un exemple de techniques permettant de réaliser ces trois types d'images modélisées, on pourra avantageusement se référer à la demande de brevet no 00 11486. L'invention propose quant à elle un procédé de traitement d'images radiographiques vasculaires reconstruites par modélisation tridimensionnelle, selon lequel : - on détermine à partir de cette modélisation tridimensionnelle une modélisation tridimensionnelle dite de masquage sur laquelle apparaissent les éléments calcifiés et les éléments de prothèse, mais pas les éléments vasculaires, et - on détermine une modélisation tridimensionnelle dite soustraite sur laquelle apparaissent les éléments vasculaires seuls, caractérisé en ce qu'on fusionne l'une et l'autre de ces deux modélisations en pondérant leurs voxels de façon à augmenter le contraste entre les images de la modélisation de masquage et les images de la modélisation soustraite et en sommant les voxels ainsi pondérés. On dispose ainsi d'images tridimensionnelles fusionnées sur lesquelles les calcifications et les prothèses apparaissent particulièrement nettement. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront encore de la description qui suit, laquelle est purement illustrative et non limitative et doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 représente schématiquement un système pour la mise en oeuvre d'un procédé conforme à l'invention ; - la figure 2 est un organigramme illustrant schématiquement les différentes étapes du traitement proposé par l'invention ; - la figure 3 est un exemple de courbe possible pour l'une des fonctions utilisées dans le traitement ; - les figures 4a et 4b illustrent une modélisation 3D et une vue en coupe obtenue à partir de celle-ci, dans le cas d'une mise en oeuvre d'un procédé conforme à un mode de réalisation de l'invention ; - les figures 5a et 5b illustrent un autre exemple de mise en oeuvre. Un exemple de mise en oeuvre de l'invention va maintenant être décrit. Dans cet exemple, on suppose que l'on dispose d'un jeu d'images angiographiques bi-dimensionnelles obtenues autour d'une zone anatomique donnée d'un patient et que ces images permettent de reconstruire des modélisations tridimensionnelles de ladite zone anatomique et en particulier des modélisations tridimensionnelles soustraites et de masquage. Ces images angiographiques peuvent par exemple être obtenues par fluoroscopie sous rayons X, etc.. Elles sont stockées et traitées dans une unité de traitement 5, laquelle est reliée à des moyens d'interface 6 qui permettent notamment l'affichage des images radiographiques (figure 1). Le traitement proposé peut alors être réalisé en quatre étapes successives. Selon une première étape (étape 1 sur la figure 2), l'utilisateur définit un volume qui pour lui constitue la zone à laquelle il s'intéresse. La région d'intérêt sera notamment préférentiellement définie de façon à ne comprendre qu'un nombre limité d'os tout en incluant totalement la ou les portions de vaisseau sanguin que l'utilisateur souhaite visualiser, avec leurs éventuels éléments calcifiés et prothèses. Notamment, il peut être prévu que l'utilisateur sélectionne sur une modélisation 3D qui s'affiche devant lui les vaisseaux qu'il souhaite visualiser et que le système détermine automatiquement les limites de ces vaisseaux. En variante, il peut être prévu que l'utilisateur puisse faire sa sélection en agrandissant des zones de délimitation. Dans une deuxième étape (étape 2), le système reconstruit automatiquement les modélisations tridimensionnelles qui correspondent à la reconstruction soustraite et à la reconstruction de masquage pour la zone sélectionnée. Dans une troisième étape (étape 3), le système met en oeuvre un traitement de fusion 3D des deux modélisations ainsi obtenues. Dans une quatrième étape enfin (étape 4), l'image 3D fusionnée ainsi obtenue est affichée sur les moyens d'interface 6. La fusion des deux modélisations n'a bien entendu de sens que dans l'hypothèse où les modélisations 3D soustraite et de masquage ont été obtenues à partir de la même acquisition angiographique et qu'elles correspondent au même référentiel 3D. Le traitement de fusion se fait voxel par voxel, en calculant l'intensité (coefficient d'atténuation) Fus (v) d'un voxel v de l'image fusionnée à partir de la formule : où : - v représente les coordonnées du voxel, - Sub (v) est l'intensité (c'est à dire le coefficient d'atténuation) du voxel v de la modélisation soustraite, - Mask (v) est l'intensité (c'est à dire le coefficient d'atténuation) du voxel v de la modélisation 3D de masquage, - Moy (Sub) est l'intensité moyenne calculée soit sur l'ensemble du volume considéré, soit vaisseau par vaisseau-en utilisant une détermination automatique des limites des vaisseaux ou portion de vaisseau par portion de vaisseau, soit encore le long de portions de droites qui constituent les directions principales d'un vaisseau ; - Vo est une constante prédéterminée qui représente l'intensité moyenne désirée pour la représentation du vaisseau sur l'image fusionnée, - a est une constante de valeur prédéterminée qui a une valeur supérieure à 1 (par exemple 10) de façon à augmenter le contraste entre les structures présentes dans la modélisation non soustraite (prothèse vasculaire, calcification,...), par rapport aux vaisseaux sanguins, - Yb est une fonction monodimensionnelle qui est par exemple une droite linéaire, mais qui peut être une fonction plus compliquée (c. f. figure 3) qui dépend d'une valeur seuil b et qui est constituée de trois parties : * Yb est nul dans l'intervalle [0, b], * Yb varie linéairement entre b et une valeur b+bo, le coefficient de linéarité étant égal à 1, * Yb est, dans l'intervalle [b+bo ; +oc [, une fonction qui croît de façon moins importante que la fonction linéaire d'intensité utilisée entre b et b+bo ; cette fonction est par exemple la fonction ajustée pour assurer la continuité de la dérivée au premier ordre de la fonction Yb, cette troisième partie permettant d'éviter les effets de saturation lorsque des éléments métalliques fortement absorbants sont présents sur l'image de masquage. Le rôle du seuil b est de supprimer le bruit ambiant présent dans la modélisation reconstruite ou soustraite, avant d'augmenter son contraste. Une estimation robuste automatique possible de ce seuil est obtenue de la façon suivante : - calcul d'un histogramme lissé sur la modélisation de masquage et ce sur la région de traitement sélectionnée, le lissage se faisant par moyenne sur une fenêtre de lissage d'une taille prédéterminée, - détermination de la valeur minimum de la dérivée au premier ordre de cet histogramme, l'intensité ainsi obtenue étant le seuil b. La multiplication par le coefficient"a"n'est avantageusement réalisé qu'après le filtrage au moyen de ce seuil b. Des exemples d'images fusionnées obtenues de la façon qui vient d'être décrite sont donnés sur les figures 4a et 4b, ainsi que 5a et 5b, les images des figures 4a et 4b étant respectivement des vues en coupe et en perspective mettant en évidence des calcifications apparaissant autour de vaisseaux, les images des figures 5a et 5b étant respectivement des vues en coupe et en perspective mettant en évidence des prothèses vasculaires (stents). On constate que les calcifications ou les stents apparaissent particulièrement clairement sur ces images, ce qui facilite leur interprétation. Bien entendu, il est possible à l'utilisateur de modifier au cours du traitement certains paramètres et notamment de modifier les paramètres b et a si il souhaite ajuster les contrastes des différentes parties fusionnées et contrôler la brillance des images non soustraites. Des images ainsi obtenues sont similaires à celles qui peuvent être obtenues en angiographie CT. Une représentation bicolore peut en outre être envisagée. REVENDICATIONS 1. Procédé de traitement d'images radiographiques vasculaires reconstruites par modélisation tridimensionnelle, selon lequel : - on détermine à partir de cette modélisation tridimensionnelle une modélisation tridimensionnelle dite de masquage sur laquelle apparaissent les éléments calcifiés et les éléments de prothèse, mais pas les éléments vasculaires, et - on détermine une modélisation tridimensionnelle dite soustraite sur laquelle apparaissent les éléments vasculaires seuls, caractérisé en ce qu'on fusionne l'une et l'autre de ces deux modélisations en pondérant leurs voxels de façon à augmenter le contraste entre les images de la modélisation de masquage et les images de la modélisation soustraite et en sommant les voxels ainsi pondérés. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on filtre l'image de masquage en y supprimant les intensités de voxel en dessous d'un seuil donné. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la pondération est appliquée aux voxels après filtrage. 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on pondère les voxels de la modélisation de masquage en leur appliquant une loi de pondération qui, sur au moins une plage d'intensité de voxels, est une fonction linéaire de l'intensité. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'on pondère les voxels de la modélisation de masquage en leur appliquant une loi de pondération qui, au delà de ladite plage d'intensité de voxels, croît de façon moins importante que la fonction linéaire d'intensité utilisée pour ladite plage d'intensité. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la loi de pondération qui est utilisée au delà de ladite plage d'intensité est une fonction qui, à un coefficient multiplicateur près, correspond à la fonction racine carrée. 7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on pondère les voxels de la modélisation soustraite en leur appliquant un coefficient qui est le rapport entre une valeur qui correspond à une valeur moyenne souhaitée pour les voxels de ladite modélisation dans la modélisation fusionnée et une valeur moyenne calculée sur les voxels de la modélisation soustraite. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que la valeur moyenne est calculée en déterminant des limites des vaisseaux ou portions de vaisseau et en calculant la valeur moyenne dans la zone ainsi déterminée. 9. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que la valeur moyenne est calculée en déterminant des portions de droites qui constituent les directions principales d'un vaisseau et en calculant la valeur moyenne sur ces portions de droites. 10. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on met préalablement en oeuvre une sélection de la zone d'anatomie que l'on souhaite visualiser, les modélisations de masquage et soustraite et la modélisation fusionnée étant déterminée pour ladite zone. 11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que la modélisation fusionnée se fait par pointage de la ou des portions de vaisseaux que l'utilisateur souhaite visualiser et détermination automatique des limites de cette ou de ces portions de vaisseaux. 12. Système d'imagerie médicale, comportant des moyens (5) de traitement de modélisations tridimensionnelles et des moyens (6) d'affichage d'images radiographiques reconstruites par ces modélisations, caractérisé en ce que les moyens de traitement (5) comportent des moyens pour mettre en oeuvre un procédé selon l'une des revendications précédentes.