Brevet FR2849943A1 — publié le 20040716

PROCEDE DE VISUALISATION D'IMAGES RADIOLOGIQUES PRESENTANT UN CONFORT DE VISUALISATION AMELIORE L'invention concerne le domaine de l'imagerie médicale. En radiologie d'intervention, les opérations pratiquées par un chirurgien sont réalisées sous fluoroscopie. A cet effet, le patient peut avoir reçu préalablement à l'opération, une injection d'un liquide de contraste. Grâce à cette technique, le chirurgien peut visualiser en temps réel sur un écran, une image des structures internes de la zone du patient à traiter. Durant l'opération, il s'aide de cette image pour diriger ses instruments au sein de ces structures et contrôler le déroulement de l'opération. Il en résulte que la radiologie d'intervention permet de réaliser des opérations particulièrement peu invasives. Cette technique nécessite que la salle d'opération soit équipée d'un appareil d'imagerie radiologique. L'appareil comprend classiquement une source de rayons X et un détecteur d'images positionné en face de la source. La partie anatomique du patient traitée est positionnée entre la source et le détecteur. Le faisceau émis par la source traverse les structures biologiques internes du patient avant d'atteindre le détecteur. Ce faisceau est en partie absorbé par la structure interne de sorte que l'intensité du faisceau reçu par le détecteur se trouve atténuée. Les images acquises par le détecteur sont donc le résultat d'une projection de la partie anatomique du patient dans le plan du détecteur. Ces images sont acquises à une cadence donnée et sont transmises en temps réel à des moyens de traitement qui commandent l'affichage de ces images sur un écran disposé dans la salle d'opération. Le chirurgien visualise sur l'écran, à la fois les structures internes de la partie du patient à traiter et la position de son ou de ses instrument(s) chirurgicaux par rapport à ces structures. Il guide son ou ses instrument(s) en se référant aux images qu'il visualise. Actuellement, on cherche de plus en plus à réduire la cadence d'acquisition des images par l'appareil d'imagerie dans le but de réduire au maximum les doses de rayons X administrées au patient. Cette réduction entraîne par conséquent une augmentation des délais de rafraîchissement de l'écran d'affichage. Il en résulte une fréquence d'affichage faible qui peut dans certains cas s'avérer particulièrement inconfortable pour le chirurgien. Celui-ci visualise en effet l'évolution de l'opération de manière saccadée, ce qui peut d'une part nuire au bon contrôle visuel de ses gestes et peut d'autre part devenir fatiguant au court du temps. Un but de l'invention est d'améliorer les conditions de visualisation de l'évolution d'une opération. A cet effet, l'invention propose un procédé de visualisation d'images radiologiques selon lequel : - un appareil d'imagerie est commandé pour acquérir des images à une fréquence donnée et les transmettre à des moyens de traitement, - des moyens de traitement reconstituent, à partir de plusieurs images acquises par l'appareil d'imagerie, des images intermédiaires, - des moyens d'affichage affichent successivement les images acquises et les images intermédiaires, les images intermédiaires étant interposées entre les images acquises, de sorte que la fréquence à laquelle les moyens d'affichage renouvellent l'image affichée soit supérieure à la fréquence d'acquisition de l'appareil d'imagerie. Les images intermédiaires produites par les moyens de traitement permettent d'établir une transition entre les images acquises. De ce fait, l'évolution de l'opération apparaît sur les moyens d'affichage comme continue. En outre, le procédé de l'invention permet d'augmenter la fréquence d'affichage effective sans pour autant augmenter la cadence d'acquisition des images par l'appareil d'imagerie. Dans une mise en #uvre de l'invention, les images intermédiaires sont calculées comme une combinaison d'images acquises par l'appareil d'imagerie. A cet effet, par exemple, les intensités des pixels des images intermédiaires sont calculées comme une combinaison des valeurs d'intensité des pixels des images acquises. Cette combinaison pourra consister en une extrapolation ou une interpolation des images acquises. Dans une autre mise en #uvre de l'invention, les images intermédiaires sont calculées par estimation de mouvement. L'invention concerne également un dispositif de visualisation d'images radiologiques comprenant un appareil d'imagerie, des moyens de traitement et des moyens d'affichage, caractérisé en ce que les moyens de traitement sont aptes à mettre en #uvre le procédé qui précède. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront encore de la description qui suit, laquelle est purement illustrative et non limitative et doit être lue en regard des dessins annexés parmi lesquels : - la figure 1 représente schématiquement un dispositif conforme à un mode de réalisation de l'invention, - la figure 2 est un bloc diagramme représentatif des étapes mises en #uvre par le procédé de l'invention. Sur la figure 1, un patient 1 devant subir une opération est placé sur une table d'opération 2 entre une source à rayons X 3 et un détecteur optoélectronique 4 d'un appareil d'imagerie 10. La source 3 émet des flashs à une fréquence de l'ordre de 10 Hz. Le détecteur 4 et la source 3 sont synchronisés de sorte que le détecteur acquière environ 10 images par secondes. Le détecteur 4 transmet en temps réel les données relatives aux images acquises à des moyens de traitement 5 sous forme d'un calculateur. Le calculateur 5 comprend une mémoire tampon 6 dans laquelle il enregistre les données et un microprocesseur 7 permettant de traiter ces données. L'appareil d'imagerie 10 et le calculateur 5 sont synchronisés par une horloge 8. Le calculateur 5 commande des moyens d'affichage 9 sous forme d'un écran disposé dans la salle d'opération pour qu'ils affichent les images acquises par l'appareil d'imagerie 10. Le calculateur 5 est apte à reconstituer, à partir de plusieurs images acquises par l'appareil d'imagerie, des images intermédiaires. Il transmet ces images intermédiaires à l'écran d'affichage 9 de sorte que celui-ci affiche successivement les images acquises et les images intermédiaires, les images intermédiaires étant interposées entre les images acquises. La figure 2 représente le procédé mis en #uvre par le calculateur 5 de la figure 1 pour déterminer des images intermédiaires à partir des images acquises par l'appareil d'imagerie 10. Ce procédé est mis en #uvre en continu sur les données transmises par l'appareil d'imagerie. Selon une première étape 101, le calculateur 5 reçoit à un instant t, un ensemble de données I(ti) correspondant à une image acquise par le détecteur d'image 4. Ces données I(ti) sont par exemple un ensemble de valeurs d'intensité associées à des pixels du détecteur d'image. A mesure qu'il reçoit les données, le calculateur 5 les enregistre dans sa mémoire tampon 6. Selon une deuxième étape 102, le calculateur 5 détermine des images intermédiaires à partir des données 1(ti), I(t2), I(t3)...I(t;)... enregistrées correspondant aux images acquises par l'appareil d'imagerie. En supposant que la fréquence d'acquisition des images par le détecteur 4 est R1 et que la fréquence à laquelle on souhaite renouveler les images sur l'écran 9 est R2, (R2>R1), le calculateur 5 doit produire entre deux images acquises successives I(ti) et I(ti+1) un nombre M d'images intermédiaires : M = R2 Rl -1 Selon un premier mode de mise en #uvre de cette étape 102, une série de M images intermédiaires entre une première image I(ti) et une deuxième image l(ti+1) est calculée par extrapolation des images ... 1 (ti-3), 1 (ti- 2), I(ti-1), I(ti) d'une série d'images qui précèdent. Ainsi, l'intensité d'un pixel d'une image intermédiaire l'1, l'2, est calculée par extrapolation de la variation d'intensité des pixels associés aux images ...I(t,), 1(1-3), I(t;~2), I(t;~), 1(ti) en fonction du temps. De préférence, cette extrapolation ne prendra en compte que les deux dernières images I(ti-1) et I(t1) reçues par le calculateur. Cette extrapolation peut dans ce cas être linéaire. La mémoire tampon 6 ne devra alors stocker que deux images à la fois. Selon un deuxième mode de mise en #uvre de cette étape 102, une série d'images intermédiaires 1'l, l'2, ...I'M entre une première image 1(ti) et une deuxième image I(ti+1) est calculée par interpolation des images I(ti) d'une série d'images qui précèdent et d'une série d'image qui suit. Ainsi, l'intensité d'un pixel d'une image intermédiaire est calculée par interpolation de la variation d'intensité des pixels associés aux images ...)(tj.4), 1 (i-3) , 1 (tl-2) , l(tl-1), 1(4), l(ti+1), l(ti+2), I(t,+3),...en fonction du temps. De préférence, cette interpolation ne prendra en compte que la dernière image reçue par le calculateur I(ti) et une image suivante I(ti+1). Cette interpolation peut dans ce cas être linéaire. Dans ce cas, la mémoire tampon 6 ne devra stocker que ces deux images. On remarque que dans cette mise en #uvre, le calculateur 5 doit attendre d'avoir reçu les données concernant la deuxième image I(t1+1) pour pouvoir déterminer des images intermédiaires par interpolation. Selon un troisième mode de mise en #uvre de l'étape 102, le calculateur 5 inclut un programme mettant en #uvre un algorithme d'estimation de mouvement. De tels algorithmes sont connus. On pourra à cet égard se référer par exemple aux publications suivantes : - Temporal linking of motion-based segmentation for object-oriented image sequence coding , GARCIA-GARDUNO, LABIT, BONNAUD, Signal processing 7 theories and applications proceedings of EUSIPCO-94, Septembre 1994, Edinburgh, - Multiple occluding objects tracking using a non-redundant boundarybased représentation for image sequence interpolation after decoding , BONNAUD, LABIT, Proceedings 1997 International Conference on Image Processing ICIP, Octobre 1997, Santa Barbara. - Spatio-temporal wiener filtering of image séquences using a parametric motion model , DEKEYSER, BOUTHEMY, PEREZ, Proceedings 2000 International Conference on Image Processing ICIP, Septembre 2000, Vancouver, - Robust fast extraction of video objects combining frame differences and adaptative référence image , CAPLIER, BONNAUD, CHASSERY, Proceedings 2001 International Conference on Image Processing ICIP, Octobre 2001, Thessaloniki, Ces programmes permettent de segmenter des images en différentes parties, certaines parties représentant des structures fixes et d'autres parties représentant des structures mobiles. Ils sont généralement basés sur une soustraction d'images entre elles. Cette soustraction annule les pixels qui sont identiques d'une image à l'autre et met en relief les pixels dont l'intensité varie. Par exemple dans le cas où les structures internes imagées sont fixes et où le chirurgien introduit un instrument dans ces structures (cathéter ou autre), seuls les pixels représentant l'instrument vont être modifiés d'une image à l'autre et leur évolution sera continue. En outre, pour certaines opérations la trajectoire de l'instrument est prédictible. Par exemple, dans le cas d'une ponction transcutanée, la trajectoire du cathéter est pratiquement linéaire. Dans ce cas, le calculateur 5 reconstituera des images intermédiaires en dupliquant les pixels représentant les structures internes imagées et en modifiant par extrapolation ou interpolation les pixels représentant l'instrument chirurgical. Selon une troisième étape 103, le calculateur 5 commande l'écran 9 pour que celui-ci affiche successivement les images acquises 1 (tel-1), 1(ti) et les images intermédiaires 1'l, 1'2, ...l'M qu'il a calculées, les images intermédiaires étant interposées entre les images acquises. En fait, dans le cas où le calculateur 5 détermine des images intermédiaires par extrapolation, il transmet immédiatement l'image I(ti) acquises par le détecteur à l'écran. Puis il calcule et transmet à l'écran des images intermédiaires l'1, l'2, ...l'M tant qu'il n'a pas reçu l'image suivante I (t1+1). Dans le cas où le calculateur réalise une interpolation, il ne transmet à l'écran une image acquise I(ti) que lorsqu'il reçoit l'image suivante I(ti+1). La réception de l'image suivante I(t1+1) déclenche le calcul et la transmission à l'écran d'images intermédiaires l'1, l'2, ...l'M. Le calculateur transmet ces images à l'écran tant qu'il n'a pas reçu une nouvelle image I (t1+2). Il en résulte que l'affichage à l'écran n'est pas instantané. Il est décalé d'un retard égal à environ l'intervalle de temps entre deux acquisitions successives du détecteur. Le procédé précédemment décrit permet avantageusement au chirurgien de visualiser les images de la partie anatomique qu'il traite avec une fréquence de renouvellement des images similaires à celles de l'audiovisuel (par exemple 24 images par seconde). 1. Procédé de visualisation d'images radiologiques selon lequel : - un appareil d'imagerie (10) est commandé pour acquérir des images à une fréquence donnée et les transmettre à des moyens de traitement (5), - les moyens de traitement (5) reconstituent, à partir de plusieurs images acquises par l'appareil d'imagerie (10), des images intermédiaires, - des moyens d'affichage (9) affichent successivement les images acquises et les images intermédiaires, les images intermédiaires étant interposées entre les images acquises, de sorte que la fréquence à laquelle les moyens d'affichage (9) renouvellent l'image affichée soit supérieure à la fréquence d'acquisition de l'appareil d'imagerie (10). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les images intermédiaires sont calculées comme une combinaison d'images acquises par l'appareil d'imagerie (10). 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que les images intermédiaires sont obtenues par extrapolation des images acquises par l'appareil d'imagerie (10). 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'extrapolation est linéaire et ne prend en compte que les deux dernières images acquises. 5. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que les images intermédiaires sont obtenues par interpolation des images acquises par l'appareil d'imagerie (10). 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'interpolation est linéaire et ne prend en compte que les deux dernières images acquises. 7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les images intermédiaires sont calculées par estimation de mouvement, des zones immobiles sur les images acquises étant dupliquées pour reconstituer les images intermédiaires. 8. Dispositif de visualisation d'images radiologiques comprenant un appareil d'imagerie (10), des moyens de traitement (5) et des moyens d'affichage (9), caractérisé en ce que les moyens de traitement (5) sont aptes à mettre en #uvre le procédé selon l'une des revendications qui précèdent. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens de traitement (5) comprennent une mémoire tampon (6) apte à mémoriser des données fournies par l'appareil d'imagerie (10) et définissant des images acquises, cette mémoire tampon (6) présentant une capacité suffisante pour mémoriser un nombre d'images nécessaire à la détermination par les moyens de traitement (5) d'une série d'images intermédiaires consécutives. 10. Dispositif selon l'une des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une horloge (8) de synchronisation de l'appareil d'imagerie (10) et des moyens de traitement (5).