Brevet FR2824164A1 — publié le 20021031

ordinateur. SYSTEME D'IMAGERIE MEDICALE A AFFICHAGE D'UNE REPRESENTATION TRIDIMENSIONNELLE La présente invention concerne les systèmes d'imagerie médicale, notamment les systèmes d'imagerie pour salle d'intervention. En radiologie d'intervention, le radiologue doit pouvoir conna^'tre précisément l'anatomie de la partie du patient sur laquelle il doit intervenir. Généralement, les radiologues acquièrent avant l'intervention, par exemple par imagerie par rayons X, ou par tomodensitometrie (CT) ou imagerie par raisonnance magnétique (IRM), un certain nombre d'images bi dimensionnelles de la zone sur laquelle le médecin doit intervenir. Dans certains cas, ces images peuvent être utilisées pour reconstruire une modélisation 3D de cette zone. Cette modélisation 3D qui est alors faite de la zone sur laquelle le médecin doit intervenir permet à celui-ci de visualiser ladite zone sous différents angles et de se familiariser avec l'anatomie qu'elle présente. Lors de l'intervention, le radiologue s'aide habitueilement des images bidimensionnelles qu'il obtient en temps réel par fluoroscopie sous rayons X. Il peut également s'aider de clichés bidimensionnels qu'il aura préalablement mémorisés et qui lui serviront de clichés de référence. Toutefois, ces images obtenues par fluoroscopie ou préenregistrées peuvent manquer de clarté et ne pas permettre une visualisation très précise de l'anatomie sur laquelle on intervient. Un but de l'invention est donc d'améliorer l'imagerie dont les médecins disposent pour se guider lors d'une intervention. Les représentations tridimensionnelles reconstruites montrent généralement l'anatomie sur laquelle on souhaite intervenir d'une façon beaucoup plus claire que ce que permettent des images obtenues par fluoroscopie. Or, aujourd'hui, ces modélisations tridimensionnelles ne sont pas utilisées en salle d'intervention; elles sont utilisées indépendamment des images bidimensionnelles, généralement avant i'intervention, pour permettre aux médecins d'avoir une bonne connaissance de la partie de l'anatomie qu'ils doivent traiter. L'invention propose quant à elle un système d'imagerie médicale comportant des moyens d'acquisition d'images bidimensionnelles, ainsi que des moyens d'affichage d'images, caractérisé en ce qu'il comporte une unité de gestion apte à gérer l'affichage d'une représentation tri- dimensionnelle sur lesdits moyens d'affichage et à automatiquement orienter ladite représentation tri-dimensionnelle en fonction d'au moins un paramètre de fonctionnement des moyens d'acquisition pour que ladite représentation tridimensionnelle soit visualisée sur les moyens d'affichage selon un point de vue correspondant à celui avec lequel les moyens d'acquisition d'images acquièrent ou ont acquis une image bidimensionnelle. On l'aura compris, un tel système rend possible, sans nécessiter de manipulations qui pourraient être fastidieuses pour le radiologue, la comparaison entre des images bidimensionnelles radiologiques d'une zone d'anatomie et une modélisation tridimensionnelle de cette zone, alors que des images radiologiques et des représentations tridimensionnelles sont des images de nature très différente, qui ne se prêtent généralement pas à être comparées. Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, les moyens d'affichage comportent des moyens pour l'affichage d'une image bidimensionnelle acquise en temps réel simultanément à l'affichage de la représentation tridimensionnelle, I'unité de gestion comportant des moyens aptes à orienter automatiquement ladite représentation tri- dimensionnelle en fonction d'au moins un paramètre de fonctionnement des moyens d'acquisition pour que ladite représentation tridimensionnelle soit visualisée sur les moyens d'affichage selon un point de vue correspondant à celui de l'image acquise en temps réel par lesUits moyens d'acquisition d'images. Selon un autre mode de réalisation également avantageux et le cas échéant complémentaire du premier, le système comporte des moyens aptes à stocker des images préalablement acquises, avec au moins un paramètre de fonctionnement des moyens d'acquisition lors des prises de vue correspondant à ces images, et les moyens d'affichage comportent des moyens pour l'affichage d'une image bidimensionnelle préalablement acquise simultanément à l'affichage de la représentation tridimensionnelle, I'unité de gestion comportant des moyens aptes à orienter automatiquement ladite représentation tri-dimensionnelle en fonction du ou des paramètres de fonctionnement stocké(s) avec une image préalablement acquise, pour que ladite représentation tridimensionnelle soit visualisée sur les moyens d'affichage selon un point de vue correspondant à celui avec lequel ladite image a été préalablement acquise. Egalement, I'unité de gestion peut comporter des moyens aptes à translater automatiquement la représentation tri-dimensionnelle et à la centrer de la même façon qu'une image bidimensionnelle acquise en temps rcel ou préalablement acquise. Elle peut également comporter des moyens pour ajuster automatiquement l'échelle de la représentation tridimensionnelle par rapport à une image bidimensionnelle acquise en temps réel ou préalablement acquise. Le système proposé est en outre avantageusement complété par les différentes caractéristiques suivantes prises seules ou en combinaison: il comporte des moyens permettant à un opérateur de commander la mémorisation de paramètres correspondant à une ou plusieurs orientations préférées pour des représentations tridimensionnelles et d'afficher des représentations tridimensionnelles avec ces orientations; - il comporte des moyens permettant à un opérateur de commander la mémorisation de représentations tridimensionnelles et de commander I'affichage de ces représentations; - il comporte des moyens pour reconstruire des représentations tridimensionnelles à partir de clichés acquis par imagerie sous rayons X; - il com porte des m oyens po u r reconstru ire d es rep résentatio ns tridimensionnelles à partir de clichés acquis par tomographie CT ou IRM. 3 0 D'autres caractéristiques et avantages de l' invention ressorti ro nt encore de la description qui suit, laquelle est purement illustrative et non limitative et doit être lue en regard de la figure 1, laquelle est une représentation schématique d'un système d'imagerie conforme à un mode de réalisation possible de l'invention et destiné notamment à être utilisé dans une salle d'intervention. On a représenté schématiquement sur cette figure 1 un système S d'imagerie comportant une unité de traitement 1 et des moyens d'interface 2 qui comprennent un ou plusieurs écrans 3 et un bo'^tier de commande 4, par exemple à boutons et manche de guidage ("joystick"). Ce système d'imagerie comporte également des moyens mémoire a et 5b dans lesquels sont stockés des clichés bi-dimensionnels de la partie à traiter acquis préalablement à l'intervention, soit par imagerie par rayons X (moyens 5a), soit par tomographie CT, résonance magnétique, etc. (moyens b). Ce système comporte en outre des moyens 6 qui permettent d'acquérir en temps réel des images bi-dimensionnelles de la partie sur laquelle on intervient. En plus des matrices de pixels, les moyens mémoire 5a et 6 mémorisent pour chaque cliché les paramètres de la prise de vue à laquelle le cliché correspond, tels que l'orientation angulaire de la direction de la prise de vue et éventuellement d'autres paramètres: champ de vue, distance entre la source et les détecteurs, résolution des capteurs, position de la table sur laquelle se trouve le patient, rotation des capteurs dans leur plan, rotation de l'image acquise, opérations géométriques sur l'image, etc Les moyens d'acquisition 6 sont par exemple des moyens d'imagerie par fluoroscopie sous rayons X. L'unité de traitement 1 gère l'affichage des clichés 2D acquis préalablement à l'intervention ou des images 2D acquises en temps réel, en fonction de sélections commandées par l'utilisateur à partir du clavier d'interface 4. Elle gère également, par l'intermédiaire d'un sous-système 7, la reconstitution de modélisations 3D et l'affichage d'images correspondantes. Dans l'exemple illustré sur la figure 1, il est prévu que les moyens d'affichage 3 comportent trois écrans distincts, référencés par 3a, 3b et 3c, permettant l'affichage simultané de ces différents types d'images. Bien entendu, d'autres types d'affichage sont possibles; notamment, les différents types d'images peuvent être affichés simultanément sur un même écran, sous-divisé en plusieurs zones d'affichage. Les modélisations tridimensionnelles sont en particulier reconstituées par le sous-système 7 à partir de clichés 2D et notamment à partir de certains des clichés acquis par (attention: ce n'est pas de la fluoroscopie)rayons X préalablement à l'intervention et mémorisés dans les moyens mémoire 5a. On notera à cet égard que les traitements de reconstitution d'images tridimensionnelles à partir d'images bi-dimensionnelles sont en eux-mêmes classiquement connus. Pour un exemple de traitement préféré, on pourra par exemple se référer à la demande de brevet français FR-2.779.853. Egalement, des modélisations tridimensionnelles sont également reconstituces le cas échéant par le sous-système 7 à partir des coupes de tomographie CT ou IRM mémorisées dans les moyens 5b. Par ailleurs, pour réaliser l'affichage des images 3D correspondant aux modélisations ainsi reconstituées, le sous-système 7 comporte des moyens de calcul qui orientent automatiquement la représentation 3D pour qu'elle corresponde sensiblement au même point de vue qu'une image 2D avec laquelle elle doit être affichée sur les moyens 3, et notamment à la même orientation de prise de vue que celle-ci. A cet effet, les paramètres relatifs à l'orientation de prise de vue de l'image 2D sont transmis au sous-système 7 par les moyens mémoires 5 ou par les moyens d'acquisition 6. Le sous-système 7 peut également ajuster d'autres paramètres de la représentation 3 D, en fonction d es pa ramètres de l a p rise de vue corresponda nt à l'im age 2 D. Pa r exemp le. le ou les pa ramètres re latifs à la position de la table lors de la prise de vue qui correspond à l'image 2D peuvent être utilisés pour translater automatiquement la représentation 3D pour qu'elle soit centrce de la même façon que l'image 2D. Egalement, I'échelle (c'est à dire le zoom) de la représentation 3D peut être ajustée pour correspondre sensiblement à celle de l'image 2D. On notera que le traitement mis en _uvre par les moyens de calcul du soussystème 7 pour orienter automatiquement la représentation 3D peut être particulièrement simple et par exemple se fonder sur une description géométrique simplifiée des paramètres intervenant lors d'une acquisition d'image. Notamment, la trejectoire des tubes à rayon X et des détecteurs autour de leur axe de pivot peut être déduite simplement des informations de position angulaires des moyens de prise de vue, qui font partie des paramètres d'acquisition. Différents modes de fonctionnement peuvent être prévus pour le système d'imagerie qui vient d'être décrit. Notamment, lorsque le radiologue souhaite pouvoir s'aider de la modélisation 3D lors d'une intervention, il sélectionne un premier mode de fonctionnement. Le système, par l'intermédiaire du sous-système 7, ajuste alors automatiquement la représentation 3D et notamment l'orientation et éventuellement l'échelle et le centrage de celle-ci, pour que ceffe représentation correspondent sensiblement au même point de vue que l'image qu'il est susceptible d'obtenir avec les moyens 6. Lorsque le radiologue acquiert des images par fluoroscopie, il lui est alors particulièrement aisé de comparer les images 2D qu'il obtient et la représentation qui correspond à la modélisation 3D. Lorsque maintenant le radiologue souhaite mieux comprendre une série d'images 2D pré-enregistrées, il sélectionne pour le système un deuxième mode de fonctionnement. Selon ce deuxième mode, les moyens mémoire 5 transmettent automatiquement au sous-système 7 qui gère l'image 3D les paramètres relatifs aux prises de vue qui correspondent à la série de clichés sur laquelle le radiologue veut s'arrêter. Le sous-système 7 ajuste alors automatiquement ie représentation 3D de façon à ce qu'eile corresponde au même point de vue et éventuellement à la même échelle et au même centrage que les clichés 2D qui sont affichés. Selon un troisième mode de fonctionnement encore, I'unité de gestion est programmoe pour permettre au radiologue, lorsqu'il analyse la modélisation 3D, de mémoriser une ou plusieurs orientations qui correspondent à des vues particulièrement intéressantes de la zone anatomique que l'on étudie. Le radiologue peut alors, pendant l'intervention, rappeler ces orientations pré-sélectionnées. On l'aura compris, I'invention ne se veut aucunement limitée à l'imagerie sous rayons X, mais peut également trouver application dans le cas d'images 2D eVou 3D obtenues à partir d'autres techniques d'imagerie médicale: tomographie, résonance magnétique, etc. REVENDICATIONS 1. Système d'imagerie médicale comportant des moyens (6) d'acquisition d'images bidimensionnelles, ainsi que des moyens d'affichage (3) d'images, caractérisé en ce qu'il comporte une unité de gestion (1) apte à gérer l'affichage d'une représentation tri-dimensionnelle sur lesdits moyens d'affichage (3) et à automatiquement orienter ladite représentation tri- dimensionnelle en fonction d'au moins un paramètre de fonctionnement des moyens d'acquisition pour que ladite représentation tridimensionnelle soit visualisée sur les moyens d'affichage (3) selon un point de vue correspondant à celui avec lequel les moyens d'acquisition d'images (6) acquièrent ou ont acquis u ne im age b id imensionnel le. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'affichage (3) comportent des moyens pour l'affichage d'une image bidimensionnelle acquise en temps réel simultanément à l'affichage de la représentation tridimensionnelle, I'unité de gestion (1) comportant des moyens (7) aptes à orienter automatiquement ladite représentation tridimensionneile en fonction d'au moins un paramètre de fonctionnement des moyens d'acquisition pour que ladite représentation tridimensionnelle soit visualisée sur les moyens d'affichage (3) selon un point de vue correspondant à celui de l'image acquise en temps réel par lesdits moyens d'acquisition d'images. 3. Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (5) aptes à stocker des images préalablement acquises, avec au moins un paramètre de fonctionnement des moyens 2 5 d 'acq u isition lo rs des p rises de vue correspondant à ces im ages, et en ce q ue les moyens d'affichage (3) comportent des moyens pour l'affichage d'une image bidimensionnelle préalablement acquise simultanément à l'affichage de la représentation tridimensionnelle, I'unité de gestion (1) comportant des moyens (7) aptes à orienter automatiquement ladite représentation tri-dimensionnelle en fonction du ou des paramètres de fonctionnement stocker avec une image préalablement acquise, pour que ladite représentation tridimensionnelle soit visualisée sur les moyens d'affichage (3) selon un point de vue correspondant à celui avec lequel ladite image a été préalablement acquise. 4. Système selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que l'unité de gestion (1) comporte des moyens (7) aptes à translater S automatiquement la représentation tri-dimensionnelle et à la centrer de la même façon qu'une image bidimensionnelle acquise en temps réel ou préalablement acquise. 5. Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'unité de gestion (1) comporte des moyens (7) pour ajuster automatiquement l'échelle de la représentation tridimensionnelle par rapport à une image bi -dimensionnelle acquise en temps réel ou préalablement acquise. 6. Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens permettant à un opérateur de commander la mémorisation de paramètres correspondant à une ou plusieurs orientations l S préférées pour des représentations tridimensionnelles et d'afficher des représentations tridimensionnelles avec ces orientations. 7. Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens permettant à un opérateur de commander la mémorisation de représentations tridimensionnelles et de commander I'affichage de ces représentations. 8. Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour reconstruire des représentations tridimensionnelles à partir de clichés acquis sur ce même système par imagerie sous rayons X. 9. Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour reconstruire des représentations