Brevet FR2823345A1 — publié le 20021011

Procédé d'amélioration de la qualité d'une image radiographique tridimensionnelle d'un objet et dispositif radiographique correspondant L'invention concerne la reconstruction d'une image tridimensionnelle d'un objet à partir d'un ensemble d'images projetées bidimensionnelles dudit objet, obtenues pour différentes positions d'un appareil de prise de vue autour de l'objet. Elle trouve une application particulièrement intéressante dans le domaine médical dans lequel on procède à la reconstruction des structures internes de patients sous examen, en particulier la reconstruction d'images angiographiques, c'est-à-dire l'obtention d'images d'arbres vasculaires opacifiés par injection d'un produit de contraste. Dans le domaine médical, les images projetées bidimensionnelles de l'objet, par exemple l'abdomen d'un patient, sont généralement obtenues par la rotation d'un appareil de prise de vue à rayons X tournant autour de l'objet. Dans une application d'imagerie abdominale, le mouvement péristaltique est connu pour provoquer des défauts dans les images tridimensionnelles reconstruites. Ces défauts sont dus au déplacement des bulles de gaz entre l'acquisition des images dites masque, c'est-àdire dans lesquelles on n'a injecté aucun produit de contraste, et l'acquisition des images opacifiées. En d'autres termes, ceci provoque des régions blanches et noires dans les images soustraites. Ce phénomène est particulièrement perturbateur pour les reconstructions tridimensionnelles à partir d'images projetées soustraites, parce que 6 à 10 secondes peuvent s'écouler entre l'acquisition de la série d'images masque et l'acquisition de la série correspondante d'images opactifiées. Le premier effet négatif de ces défauts est de perturber l'affichage de l'image reconstruite en raison de leur superposition aux vaisseaux dans les images tridimensionnelles. Aussi, il devient alors nécessaire que l'utilisateur les retire manuellement en utilisant par exemple, un scalpel électronique. Un autre effet négatif se produit lorsqu'une approche multi-résolutions est utilisée pour la reconstruction de l'image tridimensionnelle. En effet, dans ce cas, le signal occupe une large quantité de voxels et peut conduire à la suppression de quelques petits vaisseaux de la région qui est reconstruite à haute résolution. L'invention vise à apporter une solution à ce problème. L'invention a pour but de permettre une réduction, voire une suppression totale de tels défauts dans la reconstruction tridimensionnelle d'images, en particulier les images angiographiques abdominales, et ce de façon automatique. L'invention propose donc un procédé d'amélioration de la qualité d'une image radiographique tridimensionnelle d'un objet, comprenant : - une acquisition d'une première série d'images-masques bidimensionnelles projetées de l'objet obtenues pour différentes positions d'un appareil de prise de vue autour de l'objet, - une acquisition d'une deuxième série d'images bidimensionnelles projetées opacifiées de l'objet obtenues aux mêmes positions de l'appareil de prise de vue autour de l'objet, une phase d'élaboration d'une troisième série d'images bidimensionnelles projetées soustraites respectivement obtenues à partir de la première et de la deuxième séries d'images, - une reconstruction d'une image tridimensionnelle soustraite à partir de la troisième série d'images et d'un algorithme analytique de reconstruction d'images, une reconstruction d'une image-masque tridimensionnelle à partir de la première série d'image et d'un algorithme analytique de reconstruction d'images, - une phase d'identification de défauts dans l'image-masque tridimensionnelle, et - l'élimination des voxels correspondants dans l'image tridimensionnelle soustraite. Selon un mode de mise en oeuvre de l'invention, l'élimination des voxels comporte la mise à zéro de la valeur d'intensité. Selon un autre mode de mise en oeuvre de l'invention, les deux reconstructions d'images tridimensionnelles s'effectuent à une première résolution, par exemple une basse résolution. On sélectionne alors une région d'intérêt dans l'image tridimensionnelle soustraite et on effectue une nouvelle reconstruction tridimensionnelle de la région d'intérêt uniquement, avec une deuxième résolution plus élevée que la première résolution. L'invention a également pour objet un dispositif radiographique, permettant l'amélioration de la qualité d'une image radiographique tridimensionnelle d'un objet. Ce dispositif comprend : - un appareil de prise de vue capable de tourner autour de l'objet, - des moyens d'acquisition aptes à acquérir une première série d'images-masques bidimensionnelles projetées de l'objet obtenues pour différentes positions de l'appareil de prise de vue autour de l'objet, et - une deuxième série d'images bidimensionnelles projetées opacifiées de l'objet, obtenues aux mêmes positions de l'appareil de prise de vue autour de l'objet, des moyens d'élaboration aptes à élaborer une troisième série d'images bidimensionnelles projetées soustraites respectivement obtenues à partir de la première et de la deuxième séries d'images, des moyens de reconstruction aptes à reconstruire une image tridimensionnelle soustraite à partir de la troisième série d'images et d'un algorithme analytique de reconstruction d'images, et une image-masque tridimensionnelle à partir de la première série d'images et d'un algorithme analytique de reconstruction d'images, des moyens d'identification aptes à identifier des défauts dans l'image-masque tridimensionnelle, et - des moyens de post-traitement aptes à éliminier les voxels correspondants dans l'image tridimensionnelle soustraite. L'invention a également pour objet un dispositif de radiographie apte à mettre en oeuvre le procédé selon l'invention. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée de mode de mise en oeuvre et de réalisation, nullement limitatif, et dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 illustre schématiquement un jeu d'images projetées bidimensionnelles autour d'un objet, - la figure 2 illustre plus en détails l'acquisition de l'une de ces images projetées bidimensionnelles, les figures 3 et 4 illustrent schématiquement des organigrammes relatifs à des modes de mise en oeuvre d'un procédé selon l'invention. Si l'on se réfère plus particulièrement aux figures 1 et 2, on voit que le système d'imagerie utilisable pour mettre en oeuvre l'invention permet d'obtenir un ensemble d'images acquises bidimensionnelles Aï-An obtenues en l'espèce par la rotation sur 180 autour par exemple de l'abdomen 1 d'un patient, d'une source 2 à rayons X. En fait, comme il est classique en angiographie, chaque image acquise Ai est une image soustraite qui est par exemple obtenue par une technique classique de soustraction logarithmique de deux radiographies prises sous la même incidence avant et après une injection d'un produit de contraste dans l'arbre vasculaire dont on souhaite reconstruire l'image tridimensionnelle. Un volume virtuel VV pouvant contenir l'abdomen du patient est subdivisé en voxels Vi. Chaque image acquise Ai est obtenue à partir d'un détecteur de rayonnement bidimensionnel, par exemple du type amplificateur de luminance utilisé en radiologie, disposé en vis-à-vis du tube à rayons X dans un plan dit plan de projection PPi. Les différents plans de projection sont obtenus par les différentes positions angulaires du détecteur en rotation autour de la tête du patient. Le détecteur est relié à des moyens de traitement 3 comportant notamment des moyens d'échantillonnage reliés à un microprocesseur incorporant de façon logicielle dans sa mémoire de programme associé l'algorithme analytique de reconstruction d'images utilisé dans l'invention et d'une façon générale tous les moyens fonctionnels permettant la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. D'une façon générale, lorsque le mouvement des bulles de gaz se produit seulement entre la fin de l'acquisition des images-masques et le début des images opacifiées, les bulles de gaz sont visibles dans les images reconstruites de masques et opacifiées. Puisque ces bulles de gaz sont composées d'air, elles sont caractérisées par une intensité plus faible que l'intensité de toutes les autres structures. Le signal perturbateur dans l'image reconstruite soustraite est par conséquent dû à la soustraction entre une région composée de tissus dans une image et composée d'air dans l'autre. Le signal est alors composé de deux parties : une partie négative qui correspond à la présence de tissus dans l'image-masque et d'air dans l'image opacifiée. Cette partie négative n'est pas perturbatrice dans l'image reconstruite soustraite parce que le volume final est seuillé et seules les intensités positives sont conservées. - Une partie positive qui correspond à la présence d'air dans l'image-masque et de tissus dans l'image opacifiée. Cette partie est perturbatrice parce que l'intensité du signal soustrait représentatif de la bulle est comparable à l'intensité du signal soustrait représentatif des vaisseaux. Partant de cette observation, le principe général de l'invention est le suivant : - effectuer une reconstruction classique d'une image tridimensionnelle, - effectuer une reconstruction supplémentaire d'une image- masque tridimensionnelle en utilisant uniquement les images-masques projetées bidimensionnelles, - sur cette dernière image-masque reconstruite, identifier les défauts (bulles de gaz) par toute technique connue de l'homme du métier, par exemple un seuillage ou toute autre technique de segmentation, - retirer de l'image tridimensionnelle soustraite reconstruite les voxels contenus dans la région de défaut préalablement identifiée, ou bien mettre leur intensité à zéro. L'invention permet alors de faire réellement disparaître tous les défauts de l'image soustraite reconstruite tridimensionnelle. Mais, dans certains cas réels, le mouvement des bulles de gaz peut aussi se produire pendant l'acquisition des images-masques et pendant l'acquisition des images opacifiées. Il en résultera alors la subsistance dans l'image tridimensionnelle soustraite reconstruite de quelques défauts. Cependant, l'invention aura tout de même permis une réduction notable du nombre des défauts. Si l'on se réfère maintenant plus particulièrement à la figure 3 pour illustrer un mode de mise en oeuvre du procédé selon l'invention, on voit que l'on procède dans une étape 30 à une acquisition des images-masques projetées bidimensionnelles et à une acquisition 31 des images opacifiées projetées bidimensionnelles. Puis, dans une étape 32, on élabore des images soustraites à partir des images-masques et des images opacifiées. On procède ensuite à une reconstruction d'une image tridimensionnelle soustraite (étape 33) à partir des images bidimensionnelles soustraites élaborées dans l'étape 32 et d'un algorithme analytique de reconstruction d'images. On peut à cet égard utiliser un algorithme bien connu de l'homme du métier et décrit par exemple dans l'article"Practical conebeam algorithm"L. A. FELDKAMP, L. C. DAVIS et J. W. KRESS, Journal Optical Society of America, A/Vol 1 No 6, juin 1984. De façon générale, l'algorithme analytique de Feldkamp comprend principalement une étape de filtrage et une étape de rétroprojection. On procède également (étape 34) à une reconstruction d'une imagemasque tridimensionnelle à partir des images-masques bidimensionnelles acquises dans l'étape 30 et d'un algorithme de reconstruction analytique d'images qui peut également être l'algorithme de FELDKAMP. On identifie (étape 35) les bulles de gaz (défaut) dans l'imagemasque tridimensionnelle reconstruite, par exemple en utilisant un seuillage ou une autre technique de segmentation. Le seuillage peut être adaptatif ou non. Puis, on élimine dans l'image reconstruite tridimensionnelle soustraite reconstruite à l'étape 33 les voxels correspondant aux défauts (étape 36) de façon à obtenir une image tridimensionnelle soustraite rectifiée. En pratique, une telle mise en oeuvre peut être pénalisante du point de vue temps de calcul, parce qu'elle requiert deux reconstructions et dont l'une d'entre elles est une reconstruction non soustraite (reconstruction de l'image tridimensionnelle masque). Aussi, selon un mode particulièrement avantageux de mise en oeuvre, il est préférable d'utiliser une approche multi-résolutions telle que celle décrite sommairement sur la figure 4. A partir de l'image tridimensionnelle rectifiée, que l'on a obtenu à partir de deux reconstructions basse résolution, on sélectionne (étape 40) une région d'interêt, par exemple une région entourant un vaisseau. Et, on effectue une nouvelle reconstruction tridimensionnelle de cette région d'intérêt à partir des images bidimensionnelles soustraites, mais cette fois-ci en utilisant une haute résolution. Avec une telle approche multi-résolutions, le coût en terme de temps de calcul est réduit d'environ 75 % ce qui le rend tout à fait compatible avec une utilisation dans un domaine médical. REVENDICATIONS 1. Procédé d'amélioration de la qualité d'une image radiographique tridimensionnelle d'un objet, comprenant une acquisition (30) d'une première série d'images-masques bidimensionnelles projetées de l'objet obtenues pour différentes positions d'un appareil de prise de vues autour de l'objet, une acquisition (31) d'une deuxième série d'images bidimensionnelles projetées opacifiées de l'objet obtenues aux mêmes positions de l'appareil de prise de vues autour de l'objet, une phase d'élaboration (32) d'une troisième série d'images bidimensionnelles projetées soustraites respectivement obtenues à partir de la première et de la deuxième séries d'images, une reconstruction (33) d'une image tridimensionnelle soustraite à partir de la troisième série d'images et d'un algorithme analytique de reconstruction d'image, une reconstruction (34) d'une image-masque tridimensionnelle à partir de la première série d'images et d'un algorithme analytique de reconstruction d'image, une phase (35) d'identification de défauts dans l'image-masque tridimensionnelle, et l'élimination (36) des voxels correspondants dans l'image l'image tridimensionnelle soustraite. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'élimination (36) des voxels comporte la mise à zéro de leur valeur d'intensité. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que les deux reconstruction d'images tridimensionnelles s'effectuent à une première résolution, par le fait qu'on sélectionne (40) une région d'intérêt dans l'image tridimensionnelle soustraite, et par le fait qu'on effectue une nouvelle reconstruction tridimensionnelle (41) de la région d'intérêt uniquement, avec une deuxième résolution plus élevée que la première résolution. 4. Dispositif radiographique, permettant l'amélioration de la qualité d'une image radiographique tridimensionnelle d'un objet, comprenant : - un appareil de prise de vues (2) capable de tourner autour de l'objet, des moyens d'acquisition (PPi) aptes à acquérir une pre- mière série d'images-masques bidimensionnelles projetées de l'objet obtenues pour différentes positions de l'appareil de prise de vues autour de l'objet, une deuxième série d'ima- ges bidimensionnelles projetées opacifiées de l'objet obte- nues aux mêmes positions de l'appareil de prise de vues autour de l'objet, - des moyens d'élaboration (3) aptes à élaborer une troisième série d'images bidimensionnelles projetées soustraites respectivement obtenues à partir de la première et de la deuxième séries d'images, - des moyens de reconstruction (3) aptes à reconstruire une image tridimensionnelle soustraite à partir de la troisième série d'images et d'un algorithme analytique de reconstruc- tion d'image, et une image-masque tridimensionnelle à partir de la première série d'images et d'un algorithme analytique de reconstruction d'image, - des moyens d'identification (3) aptes à identifier des défauts dans l'image-masque tridimensionnelle, et - des moyens de post-traitement (3) aptes à éliminer les voxels correspondants dans l'image l'image tridimension- nelle soustraite. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que les moyens de post-traitement comportent des moyens de mise à zéro aptes à mettre à zéro les valeurs des voxels à éliminer. 6. Dispositif selon la revendication 4 ou 5, caractérisé par le fait que les moyens de reconstruction effectuent les deux reconstruction d'images tridimensionnelles à une première résolution, par le fait que le dispositif comporte des moyens de sélection aptes à sélectionner une région d'intérêt dans l'image tridimensionnelle soustraite, et par le fait que les moyens de reconstruction effectuent une nouvelle reconstruction tridimensionnelle de la région d'intérêt uniquement, avec une deuxième résolution plus élevée que la première résolution. 7. Dispositif de radiographie apte à mettre en oeuvre le procédé tel que défini dans l'une des revendications 1 à 3.