Brevet FR2826760A1 — publié le 20030103

disponible au niveau de la sortie de la quatrième et dernière pile d'attente. is xEsDx 180' URIC PROCEDE DE VISUALISATION DU DEPLOIEMENT D'UNE PROTHESE ENDO-VASCULAIRE L'invention concerne les procédés d'imagerie stéréoscopique en radiologie. Elle concerne notamment la visualisation d'une prothèse endo- vasculaire, généralement appelée stent, dans un vaisseau. Les stents sont des prothèses couramment utilisées pour renforcer ou augmenter le diamètre d'un vaisseau ou d'une artère. Ces stents sont des éléments cylindriques présentant une structure périodique en treillis qui leur permet d'être déployés radialement. Lors d'une opération consistant à implanter un stent dans un vaisseau, I'opérateur doit s'assurer que le stent a été placé et déployé de manière satisfaisante. Cette vérification s'avère indispensable pour éviter ensuite des risques de nouvelle sténose, c'est à dire une nouvelle rétraction des parois du vaisseau. A cette fin, I'opérateur réalise une angiographie par rayons X pour visualiser le vaisseau ou l'artère du patient o il a implanté le stent. L'inconvénient de cette technique est que les images sont obtenues par projection, elle ne donne donc qu'une vue bidimensionnelle du stent. L'opérateur peut visualiser le vaisseau en utilisant des techniques d'imagerie intravasculaire par ultrasons (IVUS) permettant d'obtenir par exemple des images en coupe le long de l'axe du stent. Cependant, ces techniques nécessitent l'introduction dans le vaisseau d'une sonde à ultrasons portée à l'extrémité d'un cathéter spécifique, le cathéter étant relié à un équipement d'imagerie IVUS. En outre, les stents sont particulièrement difficiles à visualiser sur les images angiographiques aux rayons X à cause de leur faible épaisseur. Cette faible opacité est généralement due à la faible densité du matériau dont ils sont constitués et à leur configuration géométrique en treillis qui présente une importante portion d'espaces vides. L'invention a pour but de pallier ces inconvénients. Elle propose à cet effet un procédé pour la visualisation d'un élément présentant une structure périodique tel qu'un stent dont on acquiert des images au moyen d'un dispositif de radiographie du type comportant une source de rayons X et des moyens de détection disposés en regard de ladite source, caractérisé en ce qu'on affiche les images obtenues avec un agrandissement global égal à fS x ESD x T fFSC 1 80 o fs est la fréquence fondamentale inverse de la période spatiale du stent en paires de lignes par millimètre, fFsc est une fréquence spatiale correspondant à un maximum de sensibilité au contraste pour l'_il humain en cycles par degrés, et o ESD est la distance attendue en millimètres entre des moyens sur lesquels les images sont affichées et un observateur visualisant ces images. Avantageusement notamment, pour afficher les images avec un tel agrandissement, on applique aux images obtenues et destinées à être affichées un zoom numérique égal à: M = xfs XEsDxFOUxSoD 1 gO X fFSC X FOD x SID o FOV désigne le champ de projection de l'image sur les moyens de détection, SOD est la distance entre la source et l'élément périodique à visualiser, FOD désigne le champ d'affichage de l'image sur les moyens d'affichage et o SID est la distance entre la source et les moyens de détection. Ce procédé permet avantageusement d'améliorer les conditions de visualisation du stent en utilisant des dispositifs classiques d'imagerie par rayons X. Il permet avantageusement d'obtenir les conditions optimales de vi sual isation du stent en prenant en compte les caractéristiques de l' _i l humain et les caractéristiques du dispositif d'acquisition d'image. Dans une mise en _uvre préférée du procédé de l' invention, on intensifie sur les images obtenues des composantes fréquentielles correspondant à des fréquences spatial es mu ltiples de la fréquence fondamentale fs. De cette manière, on améliore le contraste du stent sur les images affichées, en faisant ressortir sa structure périodique. On peut avantageusement afficher plusieurs images en parallèle sur un dispositif d'affichage. Plus précisément, on peut réaliser l'acquisition par le dispositif de radiographie d'au moins deux images focalisées sur l'élément et les afficher par paires sur un dispositif de visualisation stéréoscopique. La visualisation stéréoscopique procure à l'opérateur une vision de l'élément en relief et lui permet de mieux apprécier son déploiement dans la veine ou l'artère du patient. Notamment, la source et les moyens de détection étant montés sur un arceau apte à être tourné sur lui-même autour d'au moins un axe, on réalise au moins deux séries d'acquisitions d'images correspondant à deux positions angulaires différentes de l'arceau, I'angle dont celui-ci est tourné entre ces deux séries d'acquisition est de l'ordre de 1,5 à 2 degrés. La fréquence apparente fFsc de la structure de l'élément qu'on visualise est de préférence choisie entre 3 et 8 cycles par degré d'angle de vision. Ces fréquences correspondent à une gamme dans laquelle est généralement comprise une fréquence correspondant au maximum de la fonction FSC de sensibilité au contraste de l'_il humain. On peut appliquer en outre une technique de localisation et de poursuite de l'élément visualisé de manière à stabiliser son image sur le dispositif d'affichage en fonction de sa localisation. L'invention propose en outre un système pour la visualisation d'un élément présentant une structure périodique tel qu'un stent, comportant des moyens d'acquisition d'images qui comprennent un dispositif de radi og raphie, led it dispositif comportant une source de rayons X et des moyens de détection disposés en regard de ladite source, ainsi que des moyens d'affichage caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de traitement pour mettre en _uvre le procédé proposé. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront encore de la description qui suit, laqusile est purement illustrative et non limitative et doit être lue en regard des dessins annexés parmi lesquels: - la figure 1 représente un exemple de structure périodique de stent, - la figure 2 est un schéma représentatif du dispositif mis en _uvre pour obtenir une image stéréoscopique, - la figure 3 représente les différents rapports d'agrandissements mis en ceuvre pour l'obtention d'une image correspondant à un optimum de sensibilité de l'_il, - les fig ures 4 et 5 sont des exe m pl es d' i mages stéréoscopi ques de stents obtenues. La figure 1 représente un exemple de structure de stent. Sur cette figure, un stent 1 est constitué d'éléments filaires 2 de 0.10 mm d'épaisseur associés de man ière à créer une structure cyli nd ri que en trei l l is. Cette structure spécifique permet l'expansion ou la rétraction radiale du stent 1. En cardiologie, les stents présentent des diamètres de l'ordre 2 à 4 mm et des longueurs comprises entre 10 et 40 mm. Une fois déployé, le stent forme une structure périodique dont la période T est d'environ 1,5 mm. Les techniques classiques d'analyse d'image consistent à décomposer l'images en un spectre de fréquences spatiales. Ces fréquences spatiales sont les fréquences représentatives du nombre de lignes ciaires et foncées successives (paires de lignes) par millimètre dans I'image. On a constaté d'une part que le spectre fréquentiel de la configuration géométrique d'un stent présente des pics d'amplitude aux fréquence spatiales multiples de la fréquence fondamentale fs définie par: fs = T Dans le cas du stent représenté à la figure 1, fs est de 0,7 paires de lignes (pl) par millimètre. On a constaté d'autre part que la sensibilité de l'_il humain aux motifs sinusodaux de grille de petite taille et de faible contraste présente une réponse du type de cel le d' un fi ltre passe-bande. Cette réponse est donnée par une fonction de sensibilité au contraste (FSC). Par exemple, pour un taux d'éclairage de l'ordre de 10 à 100 candela (cd) par mètre carré, cette fonction présente un maximum pour les grilles présentant des fréquences comprises entre 3 et 8 cycles par degré d'angle de vision. De leur côté, Watson et al. (" What does the eye see best ? >>, A.B. Watson, H.B. Barlow et J.G. Robson, Macmillan Journals Ltd., 1983) estiment que la fréquence la mieux détectée par l'_il est comprise entre 6 et 8 cycles par degré d'angle de vision pour un éclairage de 340 cd/m2. En prenant en compte les observations qui précèdent, on souhaite améliorer la visualisation du stent par l'opérateur de la manière suivante: 1) en visualisant les images du stent à la fréquence spatiale correspondant à un maximum de la FSC, 2) en intensifiant les composantes fréquentielles des images correspondant aux fréquence spatiales multiples de la fréquence fondamentale fs de manière à obtenir un contraste optimal des images, 3) en affichant les images en vision stéréoscopique sur un écran spécifique. Dans un premier temps, on souhaite agrandir l'image affichée de manière à ce que le stent puisse être visualisé à la fréquence correspondant à un maximum de la FSC. Sur la figure 2, on a schématisé le dispositif de prise d'images. Ce dispositif comprend une table 3 sur laquelle est placé le patient, une source 4 de rayons X éclairant la partie du corps du patient dans laquelle a été placé le stent 1 (par exemple son c_ur 6) et un détecteur 7 sur lequel est projetée l'image du patient. La figure 3 représente trois rapports d'agrandissement mis en _uvre: - un agrandissement géométrique MG dû à la projection réalisée par le dispositif de prise d'image, - un agrandissement optique MO dû à l'affichage sur l'écran, - un agrandissement Mz correspondant au zoom sur les images affichées. L'agrandissement MG est le rapport entre la distance SID entre la source 4 et le plan de projection 7 du dispositif de prise d'image et la distance SOD entre la source 4 et le c_ur 6 du patient. SID G SOD L'agrandissement optique Mo est le rapport entre le champ FOD d'affichage de l'image, c'est-à-dire la taille de l'écran 8, et le champ FOV de projection de l'image, c'est-à-dire la taille du détecteur 7. M FOD FOV L'agrandissement total MGxMoxMz doit permettre à l'_il 9 de l'opérateur qui observe l'image à une distance ESD de l'écran 8 de percevoir la structure du stent à la fréquence spatiale fFsc correspondant au maxImum de la FSC. Ce qui correspond à la condition suivante: MG xMo x Mz ESD x ?ï = fs fFSC X 180 De cette relation, on peut déduire l'agrandissement Mz permettant à l'opérateur la meilleure visualisation du stent: M ?ZXf5 xESDxFOVxSOD Z 1 80 X fF5C X FOD x SID On prend par exemple une valeur moyenne considérée comme optimale de 4 cycles par degrés pour des images angiographiques affichées sur un moniteur fonctionnant à environ 30 cd/m2. fFsc = 4 plidegré On prend en outre pour les autres variables, les valeurs suivantes: FOV = 200 mm SOD = 720 mm ESD = 500 mm FOD = 300 mm SID = 1 000 mm fs = 0,7 pl/mm On obtient un agrandissement Mz = 0,73. En appliquant cet agrandissement, on facilite la visualisation du stent par l'opérateur. Celui-ci peut ainsi vérifier que le stent 1 a été placé et dépioyé de manière satisfaisante. Dans un deuxième temps, on augmente lintensité des composantes fréquentielles des images obtenues correspondant aux fréquence spatiales multiples de la fréquence fondamentale fs qui était de I'ordre de 0,7 pl/mm dans le cas du stent représenté à la figure 1. Cette condition peut être réalisée en utilisant un filtre dont la réponse correspond à un passe-bande multiple centré sur les muitiples de f:M De cette manière, on améliore le contraste du stent sur les images affichées, en faisant ressortir sa structure. Dans un troisième temps, on souhaite visualiser une paire d'images centrées sur le stent de manière à les afficher en vision stéréoscopique sur un écran spécifique. Sur la figure 2, la table 3 a été placée de manière à ce que le c_ur 6 du patient se trouve à l'isocentre O de l'arceau supportant le dispositif d'acquisition d'image. De cette manière, la distance SOD entre la source 4 et le c_ur 6 du patient reste constante à chaque prise de vue. Une fois que le stent a été placé et déployé dans l'espace interne du vaisseau, on réalise l'acquisition d'une première série d'images sans injection. De par la disposition du patient sur la table d'opération, cette acquisition est centrée sur le stent. On réalise cette acquisition avec une distance SID entre la source 4 et le plan de projection 7 du dispositif de prise d'image la plus courte possible selon les recommandations de Talukdar et al. ( cardiaque. L'électrocardiogramme est enregistré durant cette acquisition. On tourne ensuite l'arceau d'un angle a afin de réaliser une seconde série d'acquisition dans les mémes conditions que l'acquisition précédente (même champ FOV et distance SID). La durée de cette seconde série d'acquisition est au moins celle d'un cycle cardiaque. Les deux séries d'acquisitions sont réalisées selon deux points de vue décalés d'un angle a. Ces deux séries d'acquisitions constituent une série de visions stérooscopiques du stent. Pour obtenir une vision stéréoscopique optimale, pour la convergence et l'accomodation, I'angle a doit rester inférieur à 2 degrés. Dans chacune des deux séries d'images acquises, on sélectionne un certain nombre de pians correspondant à un cycle cardisque, le premier plan sélectionné étant choisi au moment de la fin de la période de diastole du cycle cardisque. Cette double sélection constitue des vues stéréoscopiques qui peuvent être visualisées côte à côte sur un même écran ou sur un dispositif de visualisation stéréoscopique spécifique. Les images peuvent être agrandies d'un facteur Mz tel que précédemment calculé de manière à ce que la période apparente de la structure géométrique du stent corresponde à un maximum de la FSC. La figu re 4 est un exemple d' im age stéréoscopiq ue d' un stent synthétique de type Pa l maz-Schatz visual isé selon deux positions de l'arceau du dispositif de prise d'image présentant un décalage a de 10 degrés. La figure 5 est un autre exemple d'image stéréoscopique d'un stent synthétique de type Wallstent visualisé selon deux positions de l'arceau du dispositif de prise d'image présentant un décalage a de 10 degrés. En outre, pour améliorer encore la qualité de la visualisation, on peut appliquer en combinaison avec le procédé de visualisation précédemment décrit une technique de poursuite du vaisseau sanguin de manière à stabiliser le stent sur l'écran. On pourra à cet égard se reporter au brevet US 5 457 728 déposé le 30 septembre 1991 au nom de CEDARS SINAI MEDICAL CENTER qui décrit un procédé de poursuite et de stabilisation d'une artère coronaire dans des séquences angiographiques. On peut bien entendu appliquer le procédé de visualisation de l'invention dès que l'on souhaite visualiser un élément dont la structure est constituée d'un motif géométrique répété avec une fréquence donnée. REVENDICATIONS 1. Procédé pour la visualisation d'un élément (1) présentant une structure périodique tel qu'un stent dont on acquiert des images au moyen d'un dispositif de radiographie du type comportant une source (4) de rayons X et des moyens de détection (7) disposés en regard de ladite source (4), caractérisé en ce qu'on affiche les images obtenues avec un agrandissementglobalégalà f x ESDxlo, o fs est la fréquence fondamentale inverse de la période spatiale du stent en paires de lignes par millimètre, fFsc est une fréquence spatiale correspondant à un maximum de sensibilité au contraste pour l'_il humain en cycles par degrés, et o ESD est la distance attendue en millimètres entre des moyens sur lesquels les images sont affichées et un observateur visualisant ces 1 5 images. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que pour afficher les images avec un tel agrandissement, on applique aux images obtenues et destinées à être affichées un zoom numérique égal à: M 7rx fs xESDxFOVxSOD Z 180 x fsc xFOD x SID o FOV désigne le champ de projection de l'image sur les moyens de détection (7), SOD est la distance entre la source (4) et l'élément (1) périodique à visual iser, FO D désigne le champ d'affichage de l 'i mage sur les moyens d'affichage (8) et o SID est la distance entre la source (4) et les moyens de détection (7),. 3. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on intensifie sur les images obtenues des composantes fréquentielles correspondant à des fréquence spatiales multiples de la fréquence fondamentale fs. 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on réalise l'acquisition par le dispositif de radiographie d'au moins deux images focalisées sur l'élément (1) et on les affiche par paires sur un dispositif de visualisation stéréoscopique. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la source (4) et les moyens de détection (7) étant montés sur un arceau apte à être tourné sur lui-même autour d'au moins un axe, on rénlise au moins deux séries d'acquisitions d'images correspondant à deux positions angulaires différentes de l'arceau, I'angle dont celui-ci est tourné entre ces deux séries d'acquisition étant de l'ordre de 1,5 à 2 degrés. 6. Procédé selon ies revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on choisit fFsc entre 3 et 8 cycles par degré d'angle de vision. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lors de l'étape d'acquisition, on met en _uvre une localisation et une poursuite de l'élément (1) et on stabilise l'image en fonction de sa localisation. 8. Système pour la visualisation d'un élément (1) présentant une structure périodique tel qu'un stent, comportant des moyens d'acquisition d'images qui comprennent un dispositif de radiographie, ledit dispositif comportant une source (4) de rayons X et des moyens de détection (7) disposés en regard de ladite source (4), ainsi que des moyens d'affichage caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de traitement pour mettre en