Brevet FR2823057A1 — publié le 20021004

Is deuxlAme memoirs (36). L' invention concerne des procédés d' acquisition par un dispositif de radiographie à rayons X destiné en particulier à l'angiagraphie. En imagerie vasculaire, dans de nombreux cas, il est important d'être capable d' identifier la taille effective d'artères à partir de clichés provenant de dispositif de radiographie à rayons X. En effet, le traitement de la sténose, un rétrécissement de l'artère, est fréquemment effectué par l' introduction d'un ballon dans l'artère puis par sa dilatation jusqu'à la taille de l'artère saine. La détermination de la taille de l'artère saine s'effectue en mesurant l'artère de part et d'autre de la lésion due à la sténose. Cette mesure est utilisce pour sélectionner la taille approprice du ballon pour réaliser le traitement de la sténose. Les clichés provenant de radiographies à rayons X sont des projections et, par conséquent, un facteur de grandissement doit être déterminé pour en déduire la taille effective de l'artère à partir de sa taille sur le cliché. Plusieurs approches ont été proposées pour calculer le facteur de grandissement. Une approche actuellement utilisée est de localiser un cathéter ou tout autre objet dont on connaît la taille dans l'image et de déterminer sa taille sur le cliché. Le médecin entre la taille rcelle de l'objet dans le système. Ainsi, le facteur de grandissement pour l'objet est déterminé. Supposant que la distance au centre de projection est similaire pour l'objet et pour l'artère, le même facteur de grandissement est utilisé pour déterminer la taille de l'artère. Cette approche a deux défauts: elle requière que le médecin fournisse une information qui n'est pas directement liée avec la pathologie, c'est-à-dire la taille de l' instrument qu'il utilise comme objet de calibration. En cas d'erreur, une mauvaise mesure est réalisée. - l'algorithme suppose que l'objet de calibration et l'artère à mesurer sont proches l'un de l'autre. Ceci n'est presque jamais le cas. De plus, dans certaines situations, quand le médecin veut employer le cathéter comme objet de calibration, le cathéter n'est pas forcément visible sur l' image sélectionnée pour mesurer l'artère. Ceci peut induire d'importantes erreurs de précision dans la détermination de la taille de l'artère, ce qui est préjudiciable au bon traitement de la sténose. Un but de l' invention est de fournir un procédé de détermination du facteur de grandissement qui soit simple et précis lors de l'utilisation. Pour cela, on prévoit, selon l' invention, un Procédé de détermination d'un facteur de grandissement dans un dispositif de radiographie du type comportant une source de rayons X et des moyens d'enregistrement disposés en regard de ladite source, ladite source et lesdits moyens d'enregistrement étant montés rotatifs autour d' au moins un axe par rapport à un support sur lequel un objet à radiographier est destiné à être positionné, le procédé comportant les étapes de: - acquisition d' au moins deux images(Il,I2) correspondant à deux positions angulaires différentes de la source et des moyens d'enregistrement par rapport au support; - repérage sur ces images des projections d' au moins un point de l' objet radiographié; et, - détermination du facteur de grandissement d' au moins une des images en fonction d'une part du déplacement angulaire de la source et des moyens d'enregistrement entre les acquisitions des images considérées et d'autre part des positions sur ces images des projections repérées. Ainsi, le médecin n'a plus besoin d'entrer la dimension d'un objet connu. La position de l'artère est parfaitement déterminée dans le champ du dispositif de radiographie par triangulation connaissant l'angle de déplacements et la position des projections. La connaissance de cette position permet de déterminer la distance de l'artère à la source de rayons X. Connaissant la distance de l'image à la source de rayons X du dispositif de radiagraphie du fait de sa construction, il est facile de déterminer de manière précise le facteur de grandissement de cette image. Avantageusement, le procédé présente au moins l'une des caractéristiques suivantes: - au moins deux images sur lesquelles on met en _uvre un repérage en vue d'une détermination d'un facteur de grandissement sont acquises pour des positions angulaires séparces d'un angle supérieur à 15 ; - au moins deux images sur lesquelles on met en _uvre un repérage en vue d'une détermination d'un facteur de grandissement sont acquises pour des positions angulaires séparées d'un angle supérieur à 20 ; - lors d'une étape d' acquisition, on acquiert une pluralité d' images entre une première et une seconde position angulaire; - le repérage des projections met en _uvre une poursuite automatique d'une image à une autre, sur la pluralité des images acquises, d' au moins un point de l'objet; - la poursuite automatique met en _uvre un suivi par un critère de similarité d' au moins une zone de l'objet; - le critère de similarité est un critère de corrélation - la poursuite automatique met en _uvre un suivi d' au moins un segment que l'on repère sur les images On prévoit aussi, selon l'invention, un dispositif de radiographie à rayons X, comportant une source de rayons X et des moyens d'enregistrement disposés en regard de ladite source, ladite source et lesdits moyens d'enregistrement étant montés rotatifs autour d' au moins un axe par rapport à un support sur lequel un objet à radiographier est destiné à être positionné, le dispositif comportant des moyens aptes à traiter les images acquises en mettant en _uvre le procédé présentant au moins l'une des caractéristiques précédentes. On prévoit aussi, selon l'invention, un procédé d' acquisition d'images radiagraphiques vasculaires au moyen d'un dispositif de radiographie du type comportant une source de rayons X et des moyens d'enregistrement disposés en regard de ladite source, ladite source et lesdits moyens d'enregistrement étant montés rotatifs autour d' au moins un axe par rapport à un support sur lequel un objet à radiagraphier est destiné à être positionné, procédé o on détermine un facteur de grandissement en mettant en _uvre un procédé présentant au moins l'une des caractéristiques précédentes. D'autres caractéristiques et avantages de l' invention apparaitront lors de la description qui suit d'un mode préféré de réalisation. Aux dessins annexés: - la figure 1 présent une vue schématique du dispositif de radiagraphie mettant en _uvre le procédé selon l' invention; et - la figure 2 est un schéma de principe représentant la pri se de deux images se lon deux angles différents lors du procédé selon l' invention. En référence à la figure 1, le dispositif de radiographie à rayons X 1 comprend de s moyens de pri se des clichés radiographiques 2 et des moyens d'émission de rayons X 3 sous la forme d'une source de rayons X. Les moyens de pri se de cl ichés radiographiques 2 sont ici une caméra numérique. La source de rayons X 3 et la caméra numérique 2 sont fixés à chaque extrémité d'un bras porteur 7, ici ressemblant à un demi-cercle. Le bras en demi-cercle 7 est lié à coulissement à un second bras S. Le second bras est lui-même lié à coulissement et à rotation au socle 9 du dispositif de radiographie 1. Le bras 8 est apte essentiellement à effectuer des mouvements de rotation 6 autour de son axe propre. Le bras en demi-cercle 7 est apte, quant à lui, à coulisser par rapport au bras 8, de manière à ce que le bras en demi-cercle 7 fasse un mouvement de rotation 5 par rapport au centre du demi-cercle formant le bras 7. En utilisation, le corps du patient est positionné entre la source de rayons X 3 et la caméra numérique 2, de manière à ce que l'artère à radiographier 4 se trouve dans le champ 10 de l'appareil. Cette artère 4 se trouve alors à une distance z de la source de rayons X 3. Par construction, la caméra numérique 2 se trouve à une distance Z de cette même source de rayons X 3. L' image de l'artère 4 sur le cliché pris par la caméra numérique 2 est une projection dont le facteur de grandissement f est égal au rapport Z/z. Pour pouvoir calculer le facteur de grandissement f, le dispositif de radiographie à rayons X 1 doit déterminer la distance z, vu qu'il connait la distance Z du fait de sa construction. Pour cela, en référence à la figure 2, le dispositif de radiagraphie 1 va prendre une première image I1 alors que la source 3 se trouve en position X1 pour une prise de cliché selon un angle a par rapport à une référence R. L'artère 4 est identifiée sur l'image I1 par sa projection 4'. Ensuite, le dispositif de radiographie à rayons X 1 va prendre une seconde image I2 sous un second angle de prise _2 par rapport à la référence R. la source de rayons X 3 se trouvant alors en posltion X2. De nouveau, l'artère 4 est identifice sur l' image I2 par sa projection 4. Connaissant les positions successives de la source de rayons X 3 en X1 et en X2, il est possible, en utilisant des procédés de calcul par triangulation, de déterminer, à partir des projections 4' et 4'' de l'artère 4, la position spatiale d'un point P de l'artère 4 dans le champ 10 du dispositif de radiographic 1. La triangulation consiste en la determination des coordonnces d' un point P appurtenant à l' artère 4. Pour cela, on repère sur l'image I1 la projection P' du point P. Connaissant les coordonnées de la position Xl de la source de rayons X 3, on détermine l'équation de la droite D1 passant par X1 et P'. De même, on repère sur l'image I2 la projection P'' du point P. Connaissant les coordonnées de la position X2 de la source de rayon X 3, on détermine l'équation de la droite D2 passant par X2 et P''. Le point P dont on cherche les coordonnées se situe au milieu du segment de la perpendiculaire commune des droites D1 et D2, reliant les droites D1 et D2. Connaissant la position spatiale du point P de l'artère 4, le dispositif de radiagraphie 1 peut facilement calauler la distance z séparant l'artère 4 de la source de rayons X 3, pour l'une quelconque des images prises. Et de là, il en détermine le facteur de grandissement de cette image considérée et en déduit la taille réelle de l'artère considérée. Pour déplacer la source de rayons X de la position X1 à la position X2, le bras en demi cercle 7 effectue une rotation autour de l'artère 4, soit selon le mouvement de rotation 6, soit selon le mouvement de rotation 5. Le mouvement de rotation est choisi par le médecin suivant les conditions d'utilisation du dispositif de radiagraphie 1 au sein d'un bloc opératoire essentiellement. Lors de ce mouvement de rotation, le dispositif de radiographie à rayons X est capable de prendre une série d' images successives en rafale à une vitesse de prise variant de 15 images par seconde à 30 images par seconde. La série d' images est stockée dans une pluralité de mémoires (non représentées) du dispositif de radiagraphie 1. D'autre part, pour effectuer une bonne triangulation pour déterminer la position spatiale de l'artère 4, l'écart Ea entre les angles a1 et a2 est compris entre 15 et 45 . De manière préférentielle, L'écart a est égal à 20 . Pour effectuer ce mouvement de rotation d'un angle a, le dispositif de radiagraphie à rayons X 1 déplace la source 3 selon l'un des mouvements de rotation précités 5,6 à une vitesse comprise entre 30 par seconde et 40 par seconde. Par exemple, le dispositif de radiagraphie 1 est capable de prendre une série de quinze clichés environ pour un écart a de 20 , pour une vitesse de déplacement de 40 par seconde, et pour une vitesse de prise d' images en rafale de 30 images par seconde. Sur cette série de clichés comportant chacun une projection différente de l'artère 4, le dispositif de radiographie 1 va effectuer une poursuite de l'artère 4 par un procédé de traitement d' images qui est mise en _uvre par un processeur (non représenté) du dispositif de radiographie 1 qui a accès à la pluralité de mémoires ayant mémorisé la série d' images. Ce procédé de traitement d' images permettant une telle poursuite peut s'effectuer de deux manières: - soit le dispositif détermine une zone autour de l'artère 4 à poursuivre et poursuit cette zone sur toutes les images constituant la série d' images en optimisant un critère de similarité tel que la corrélation. Soit le dispositif segmente l'artère sur la première image et suit sur les images constituant la série cette segmentation. De tels procédés de poursuite sont décrits en détail dans les articles suivants: - Zhaohua Ding & Morton H. Friedman " Quantification of 3-D coronary arterial motion using clinical biplane cineangiograms ", the International Journal of Cardiac Imaging, n 16, pages 331 à 346, 2000. - Deriche Rachid et Faugeras Olivier, " Tracking line segment ", image and vision computing, volume 8, n 4, pages 261 à 271, novembre 1990. Le dispositif de radiographie à rayons X 1 mettant en _uvre ce procédé d' acquisition et de suivi d'une artère est destiné à étre utilisé essentiellement au cours d'opérations chirurgicales au sein d'un bloc opératoire. Le médecin positionne le dispositif de radiagraphie 1 autour du patient, de manière à ce que l'artère 4 qu'il souhaite étudier se trouve dans le champ 10 du dispositif de radiographie 1. L'alignement de la caméra CCD 2 et de la source de rayons X 3 étant positionné selon un angle al par rapport à la référence R. le médecin prend un premier cliché sur lequel il va indiquer au dispositif de radiographie l'artère 4 dont il désire l'étude. Ensuite, le dispositif de radiographie 1 fait effectuer à l'alignement de la caméra CCD 2 et de la source de rayons X 3 une rotation jusqu'à l' angle _2 par rapport à la référence R. Durant cette rotation d'un angle a, le dispositif prend une série d' images en rafale, comme cela a été décrit ci- dessus. Sur cette série d'images, le dispositif effectue la poursuite de l'artère désignée 4, détermine la position spatiale dans le champ 10 du dispositif de radiographie 1 de l'artère 4 par triangulation. Il détermine ensuite le facteur de grandissement f pour pouvoir fournir au médecin la taille réclle de l'artère 4 dont ce dernier souhaitait l'étude, à partir de la taille déterminée de la projection de l'artère 4 sur l'un au moins des clichés pris. Le dispositif pourra ensuite déterminer à partir de la série de clichés la forme exacte de l'artère comme les variations de la section sur un segment donné. REVENDICATIONS 1. Procédé de détermination d'un facteur de grandissement dans un dispositif de radiographie (1) du type comportant une source (3) de rayons X et des moyens d'enregistrement (2) disposés en regard de ladite source, ladite source (3) et lesdits moyens d'enregistrement (2) étant montés rotatifs autour d' au moins un axe par rapport à un support sur lequel un objet (4) à radiographier est destiné à être positionné, le procédé comportant les étapes de: - acquisition d' au moins deux images(Il,I2) correspondant à deux positions angulaires différentes de la source et des moyens d'enregistrement par rapport au support i - repérage sur ces images (I1,I2) des projections (P',P'') d' au moins un point (P) de l'objet (4) radiographié; et, - détermination du facteur de grandissement d' au moins une des images en fonction d'une part du déplacement angulaire de la source et des moyens d'enregistrement entre les acquisitions des images considérées et d'autre part des positions sur ces images des projections repérées. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins deux images sur lesquelles on met en _uvre un repérage en vue d'une détermination d'un facteur de grandissement sont acquises pour des positions angulaires séparées d'un angle supérieur à . - 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'au moins deux images sur lesquelles on met en _uvre un repérage en vue d' une détermination d' un facteur de grandis sement sont acqui se s pour de s positions angulaires séparces d'un angle supérieur à . 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que lors d'une étape d' acquisition, on acquiert une pluralité d' images entre une première et une seconde position angulaire. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le repérage des projections met en _uvre une poursuite automatique d'une image à une autre, sur la pluralité des images acquises, d' au moins un point de l'objet (4). 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la poursuite automatique met en _uvre un suivi par un critère de similarité d' au moins une zone de l'objet. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le critère de similarité est un critère de corrélation. 8. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la poursuite automatique met en _uvre un suivi d' au moins un segment que l'on repère sur les images. 9. Dispositif de radiographie à rayons X, comportant une source (3) de rayons X et des moyens d'enregistrement (2) disposés en regard de ladite source, ladite source (3) et lesdits moyens d'enregistrement (2) étant montés rotatifs autour d' au moins un axe par rapport à un support sur lequel un objet (4) à radiographier est destiné à être positionné, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens aptes à traiter les images acquises en mettant en _uvre le procédé selon l'une des revendications précédentes. 10. Procédé d'acquisition d'images radiagraphiques vasculaires au moyen d'un dispositif de radiagraphie (1) du type comportant une source (3) de rayons X et des moyens d'enregistrement (2) disposés en regard de ladite source, ladite source (3) et lesdits moyens d'enregistrement (2) étant montés rotatifs autour d' au moins un axe par rapport à un support sur lequel un objet (4) à radiographier est destiné à être positionné, caractérisé en ce qu'on détermine un facteur de grandissement en mettant en _uvre un