Brevet FR2848809A1 — publié le 20040625

L'invention concerne les procédés de navigation vasculaire destinés au dispositif de fluoroscopie à rayons X. Les procédés de navigation vasculaire permettent d'établir une carte des vaisseaux sanguins d'une région d'intérêt d'un patient destiné à être opéré Durant une opération de chirurgie vasculaire, le chirurgien introduit dans les vaisseaux sanguins des dispositifs et 10 des outils (guide, cathéter, stents, etc) et les déplace jusqu'à la lésion à traiter Pour cela, il se guide avec la carte des vaisseaux préalablement établie par injection de produits de contraste dans lesdits vaisseaux à radiographier et par acquisition simultanée 15 d'une séquence d'images montrant l'opacification progressive desdits vaisseaux, comme cela est illustré en figure 1 L'ensemble de la séquence est alors traité par des techniques de traitement d'images bien connues, comme la technique du maximum d'opacification. 20 L'inconvénient avec cette technique est que la carte vasculaire obtenue contient toujours les os et les tissus mous (formant les structures dites de fond) qui peuvent plus ou moins cacher des parties de vaisseaux sanguins, du fait de leur éventuelle haute absorption 25 des rayons X Dans le cas o cette carte ainsi établie est soustraite d'une image fluoroscopique prise durant l'intervention, les vaisseaux et les structures de fond étant traités de la même manière, l'opérateur peut être incertain de la route à faire suivre à ces instruments, 30 ou de leur position Ceci est préjudiciable pour les patients du fait des causes d'erreur que cela peut entraîner et de l'allongement des temps opératoires. Un but de l'invention est de fournir un procédé de navigation vasculaire résolvant les problèmes précités. A cet effet on prévoit selon l'invention, un procédé d'aide à la navigation vasculaire destiné à un dispositif de radiographie/fluoroscopie de type comportant une source de rayons X, des moyens d'enregistrement disposés en regard de la source, et un 10 support disposé entre la source et les moyens d'enregistrement sur lesquels un patient dont une région d'intérêt est à radiographier est destiné à être positionné, le procédé comportant des étapes de: a) acquisition par les moyens d'enregistrement 15 d'une série d'images successives de la région d'intérêt, b) détermination à partir de la série d'images ainsi acquises d'un premier masque présentant des structures dites de fond et des vaisseaux 20 sanguins de la région d'intérêt, et d'un deuxième masque présentant seulement la structure dite de fond, c) acquisition d'une image fluoroscopique présentant au moins un instrument introduit 25 dans l'un des vaisseaux de la région d'intérêt, d) détermination d'une image à visualiser par combinaison des premier et deuxième masques et de l'image fluoroscopique, e) affichage sur des moyens d'affichage de l'image à visualiser ainsi déterminée. Ainsi, le fait de calculer un deuxième masque ne présentant que les structures dites de fond permet de soustraire de l'image à visualiser lesdites structures de fond et de n'avoir que la cartographie des vaisseaux 5 sanguins parfaitement lisible par l'opérateur lors du déplacement des instruments. Selon d'autres modes de réalisation, le procédé présente au moins l'une des caractéristiques suivantes 10 Le premier masque est déterminé par les étapes de À initialisation du masque avec la première image de la série d'images acquises, À pour chaque image suivante de la série d'images, l'intensité de chaque point (i,j) de 15 l'image de la série est comparé à l'intensité du point (i,j) correspondant du premier masque, le point (i,j) le moins intense devenant le point (i,j) du premier masque. Le deuxième masque est déterminé par les étapes 20 de: À initialisation du deuxième masque avec la première image de la série, ò pour chaque image suivante de la série, l'intensité du point (i,j) de l'image de la 25 série est comparée à l'intensité du point (i,j) correspondant du deuxième masque, le point (i,j) le plus intense devenant le point (i,j) du deuxième masque. L'image à visualiser est déterminée par une 30 combinaison pondérée des premier et deuxième masques et de l'image en direct. L'image à visualiser est déterminée par une formule de type IV = E(IL-M) + y(M-PO)+ XM o a,y et sont des réels positifs, IL est l'image fluoroscopique, PO est le premier masque, M est le deuxième masque, 5 (ILM) est l'image représentant l'instrument seul et (M-PO) est l'image présentant la carte des vaisseaux seulement. Lors de la détermination des masques, le procédé comporte une méthode de correction du bruit présent 10 dans lesdits masques. La correction comporte des étapes de: détermination d'une intensité moyenne m L dans une région d'intérêt à partir de la série d'images précédemment acquise, détermination des premier de deuxième masques bruts à partir de la série d'images précédemment acquise, détermination d'une intensité moyenne des premier et deuxième masques bruts, mpo et m M 20 respectivement, dans des régions d'intérêt respectives correspondant à celle de la série d'images précédemment acquise, correction des premier et deuxième masques bruts à partir des intensités moyennes m L, 25 mpo, m M précédemment évaluées. Chaque point du premier masque brut a une intensité réévaluée d'une valeur (m L-mpo) environ, et chaque point du deuxième masque brut a une intensité dévaluée d'une valeur (m M-m L) environ. On prévoit aussi selon l'invention un dispositif de radiographie/fluoroscopie de type comportant une source de rayons X, des moyens d'enregistrement disposés en regard de la source, et un support disposé entre la 5 source, et les moyens d'enregistrement sur lesquels un patient dont une région d'intérêt est à radiographier est destiné à être positionné, caractérisé en ce que le dispositif comporte des moyens de mise en oeuvre d'un procédé présentant au moins l'une des caractéristiques 10 précédentes. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront lors de la description ci-après d'un mode de réalisation préféré Aux dessins annexés: 15 La figure 1 est une série d'images acquises alors qu'un produit contraste est injecté, servant de données d'entrée au procédé selon l'invention. La figure 2 est un schéma illustrant la 20 détermination du premier masque du procédé selon l'invention, La figure 3 est un schéma illustrant la détermination du deuxième masque du procédé selon l'invention. La figure 4 est un schéma illustrant la détermination de l'image à visualiser par le procédé selon l'invention. La figure 5 est un schéma illustrant la correction de bruit sur les masques du procédé 30 selon l'invention. La figure 6 et un schéma de principe d'un dispositif de radiographie apte à mettre en oeuvre le procédé selon l'invention. En référence à la figure 6, un dispositif de radiographie 100 comprend des moyens de prise de clichés radiographiques 102 et des moyens d'émission de rayons X 103 sous la forme d'une source de rayons X Les moyens de prise de clichés radiographiques 102 peuvent être un 10 capteur plan ou un amplificateur de luminance associé à une caméra La source de rayon X 103 et les moyens de prise de clichés radiographiques sont fixés à chaque extrémité d'un bras porteur 107 faisant office de positionneur, ici ressemblant à un demi cercle Le bras 15 en demi cercle 107 est lié à coulissement à un second bras 108 Le second bras 108 est lui-même lié à rotation au socle 109 du dispositif de radiographie 100 Le socle 109 est monté à rotation 112 par rapport au sol. Le bras 108 est apte essentiellement à effectuer des mouvements de rotation 106 autour de son axe propre. Le bras en demi cercle 107 est apte, quant à lui, à coulisser par rapport au bras 108, de manière à ce que le bras en demi cercle 107 fasse un mouvement de 25 rotation 105 par rapport au centre du demi cercle formant le bras 107. En utilisation, le corps du patient 200 est positionné entre la source de rayons X 103 et les moyens 30 de prise de clichés radiographiques 102, sur un support non représenté de manière à ce qu'une région d'intérêt 104 du patient 200 se trouve dans le champ 110 de l'appareil. En référence à la figure 1, une première étape du 5 procédé d'aide à la navigation selon l'invention est une acquisition d'une série d'images successives In de la région d'intérêt 104 du patient 200, alors qu'un produit de contraste a été injecté dans les vaisseaux sanguins de la région d'intérêt Nous avons représenté ici, en 10 figure 1, un ensemble de cinq images successives, numérotées Io à 14, sur lesquelles on voit la progression du produit de contraste dans le réseau sanguin 20 de la région d'intérêt sous l'action de la circulation sanguine du patient 200 De plus, les 15 différentes images de la séquence présentent un ensemble de structure dites de fond 10 qui correspondent à tous les tissus de la région d'intérêt du patient 200 autres que les vaisseaux sanguins Dans notre exemple illustratif de la figure 1, seul les os 10 ont été 20 représentés parmi l'ensemble des structures dites de fond. Dans une deuxième étape, le procédé d'aide à la navigation selon l'invention détermine, un premier 25 masque PO et un deuxième masque M Il est à noter que cette deuxième étape peut se réaliser de manière simultanée avec l'acquisition de la série d'images successives précédemment décrite Dans ce cas, la série d'image n'est pas enregistrée dans des moyens de 30 stockage du dispositif de radiographie/fluoroscopie. Seuls, les premier et deuxième masques sont enregistrés dans les moyens de stockages. En référence à la figure 2, le premier masque PO va être déterminé selon le principe du maximum d'opacification 1 Dans un premier temps, le premier masque PO est initialisé avec le contenu de la première image Io de la séquence d'images précédemment acquise. Ensuite, en bouclant sur l'ensemble des autres images In de la séquence d'images, chaque point (i,j) de l'image In est comparé au point (i,j) correspondant du premier 10 masque PO en cours Si l'intensité du point considéré de l'image In est inférieure à celle de son équivalent sur le masque PO, ledit point du masque PO est remplacé par le point de l'image In en cours Cette opération est effectuée pour l'ensemble des points composant l'image 15 In et pour toutes les images de la série à partir de la deuxième image L'ensemble de ces opérations est effectué par un comparateur Cl de la figure 2. En référence à la figure 3, la détermination 2 du 20 deuxième masque M s'effectue de manière relativement similaire à la détermination du premier masque PO Dans un premier temps, le deuxième masque M est initialisé avec la première image Io de la série d'images précédemment acquise Ensuite, pour chaque image 25 suivante In de la série, on compare l'intensité du point (i,j) de l'image In avec l'intensité du point (i,j) correspondant du deuxième masque M, le point présentant la plus grande intensité devenant le nouveau point (i,j) du deuxième masque M Comme précédemment, cette 30 opération est effectuée pour l'ensemble des points de l'image In et pour toutes les images de la série à partir de la deuxième image. A la fin de cette deuxième étape, le procédé d'aide à la navigation selon l'invention a déterminé un premier masque PO dit d'opacification maximum présentant à la 5 fois les vaisseaux sanguins traversés par les produits de contraste et les structures de fond, un exemple d'un résultat ainsi obtenu est illustré en figure 4 De même, le procédé d'aide à la navigation selon l'invention a déterminé un deuxième masque M dit de maximum 10 d'intensité qui présente les seules structures de fond (dont un résultat est illustré en figure 4). Dans une troisième étape, se déroulant généralement lors d'une intervention chirurgicale sur le patient 200 15 dans la région d'intérêt 104, une séquence d'images en direct IL est prise en fluoroscopie alors que le chirurgien a introduit un instrument 30 au sein d'un vaisseau sanguin de la zone d'intérêt 104 Une telle image de cette séquence est illustrée en figure 4. 20 Il est à noter que si l'on soustrait de l'image en direct IL le deuxième masque M, on obtient une image représentant l'instrumentation 30 seulement: le deuxième masque M permet d'effacer les structures de 25 fond de l'image en direct IL D'autre part, si on soustrait le premier masque PO du deuxième masque M, on obtient une cartographie vasculaire ne représentant que l'ensemble des vaisseaux sanguins traversés par le produit de contraste: les éléments communs aux deux 30 masques, c'est-à-dire les structures de fond, s'annulent De manière à pouvoir situer son instrumentation 30, le chirurgien indique au procédé d'aide à la navigation selon l'invention trois coefficients O, y, X qui sont des réels positifs Ce sont des coefficients de pondération visà-vis, de l'image représentant l'instrumentation seule (IL-M), de 5 la cartographie vasculaire seule (M-PO) et du deuxième masque M respectivement Ces coefficients de pondération appliqués à ces trois images vont permettre de déterminer dans une sous étape 3 une image à visualiser Iv que le chirurgien peut faire afficher par le 10 dispositif de radiographie sur des moyens d'affichage 4. L'image à visualiser Iv est égale à c fois l'image de l'instrumentation seule plus y fois la carte vasculaire seule plus k fois le deuxième masque M Dans une variante de réalisation, les coefficients a, y, X sont 15 des réels compris entre O et 1 Dans une autre variante de réalisation, la valeur de ces coefficients peut être supérieur à 1 si, sur l'une ou plusieurs de ces trois images, le chirurgien désire une amplification Cette opération d'addition avec application des coefficients 20 de pondération s'effectue point par point Dans une variante de réalisation, le procédé d'aide à la navigation vasculaire selon l'invention ne calcule pas réellement l'image de l'instrumentation seule ni l'image de carte vasculaire seule En effet, le procédé calcule 25 directement: IV = O(IL-M) + Y(M PO) + XM = CIL + (Y+X-E) M YPO. En référence à la figure 5, nous allons décrire une étape de correction d'images incluse dans une variante 30 de réalisation du procédé d'aide à la navigation vasculaire selon l'invention De manière concrète, l 1 l'ensemble des images In de la série d'images précédemment acquises n'est pas parfait et présente un bruit qu'il est nécessaire de corriger En effet, le procédé d'aide à la navigation vasculaire selon 5 l'invention ayant déterminé le premier et deuxième masques (PO, M) de la manière telle que nous l'avons décrite précédemment, ces premier et deuxième masques sont bruts et prennent en compte l'ensemble du bruit issu de la série d'images, sur ses amplitudes les plus 10 faibles pour le premier masque et sur ses amplitudes les plus fortes pour le deuxième masque Le niveau moyen des masques ainsi calculés peut être très différent d'un masque à l'autre De manière à corriger cet écart, le procédé selon l'invention calcule directement à partir 15 de l'ensemble des images In de la série d'images une intensité moyenne m L qui correspond à l'intensité moyenne dans l'ensemble de la région d'intérêt sur la série d'images Ensuite, le procédé d'aide à la navigation vasculaire selon l'invention effectue un 20 calcul similaire à partir des premier et deuxième masques bruts issus de la deuxième étape précédemment décrite Ainsi, le procédé détermine une moyenne d'intensité mpo concernant le premier masque PO et une moyenne d'intensité m M pour le deuxième masque PO. 25 Ensuite, à partir de ces trois valeurs d'intensité moyenne calculées, le procédé selon l'invention va corriger les premier et deuxième masques bruts PO, M issus des sous étapes 1 et 2 précédemment décrites. Concernant, le premier masque PO, dans une sous étape 5, 30 le procédé d'aide à la navigation selon l'invention va réévaluer l'intensité de l'ensemble des points formant le premier masque PO brut d'une valeur égale (m L-mpo) environ On obtient ainsi un premier masque PO corrigé. De même dans une sous étape 6, le procédé d'aide à la navigation vasculaire selon l'invention va dévaluer 5 l'intensité de l'ensemble des points formant le deuxième masque M brut d'une valeur égale (m M-m L) environ On obtient ainsi un deuxième masque M corrigé. Les deux masques ainsi corrigés servent comme 10 données d'entrée pour la troisième étape précédemment décrite du procédé d'aide à la navigation vasculaire selon l'invention permettant de déterminer une image à visualiser Iv. Il est entendu, que pour la mise en oeuvre de l'ensemble du procédé d'aide à la navigation vasculaire selon l'invention précédemment décrit, ni le patient 200 ni l'arceau 107 ne sont sensés bouger entre l'acquisition de l'ensemble des images In formant la 20 série d'images et les prises successives à la discrétion du chirurgien d'images en direct IL Toutefois, s'il y a déplacement soit du patient 200, soit de l'arceau 107, le procédé d'aide à la navigation vasculaire selon l'invention peut imposer automatiquement y = O et X = 1. 25 Dans une variante de réalisation, le procédé selon l'invention mémorise, dans des moyens de mémorisation contenu dans le dispositif de radiographie la valeur des trois coefficients a, y et X en cours avant déplacement. 30 Ainsi, dès que le dispositif retrouve la position d'avant déplacement, le procédé selon l'invention peut reprendre les mêmes valeurs de coefficients pour afficher l'image à visualiser correspondant à cette position Ce retour à la position d'avant déplacement peut être faite automatiquement par le dispositif de 5 radiographie, ce qui assure un repositionnement parfait, de manière à ce que les images en direct IL correspondent bien à l'ensemble des images In de la série d'images initialement acquise Toutefois, si ce retour est effectué par le chirurgien, il ne peut être 10 qu'approximatif et le procédé d'aide à la navigation selon l'invention effectue un ajustage de l'ensemble des masques PO et M par des techniques de recadrage d'image par décalage de point bien connues en soi. REVENDICATIONS 1 Procédé d'aide à la navigation vasculaire destiné à 5 un dispositif de radiographie ( 100) de type comportant une source de rayon X ( 103), des moyens d'enregistrement ( 102) disposés en regard de la source, et un support disposé entre la source et les moyens d'enregistrement sur lesquels un patient ( 200) 10 dont une région d'intérêt ( 104) est à radiographier est destiné à être positionné, caractérisé en ce que le procédé comporte des étapes de: a) acquisition par les moyens d'enregistrement d'une série d'images successives In de la 15 région d'intérêt, b) détermination ( 1,2) à partir de la série d'images In ainsi acquises d'un premier masque PO présentant des structures dites de fond ( 10) et des vaisseaux sanguins ( 20) de la 20 région d'intérêt, et d'un deuxième masque M présentant seulement les structures dites de fond, c) acquisition d'une image fluoroscopique IL présentant au moins un instrument ( 30) 25 introduit dans l'un des vaisseaux de la région d'intérêt, d) détermination ( 3) d'une image à visualiser Iv par combinaison des premier et deuxième masques et de l'image fluoroscopique, e) affichage sur des moyens d'affichage ( 4) de l'image à visualiser ainsi déterminée. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier masque PO est déterminé par les étapes de: initialisation du premier masque PO avec la 5 première image Io de la série d'images ainsi acquise, pour chaque image suivante In de la série d'images, l'intensité de chaque point (i,j) de l'image In de la série est comparée à l'intensité du point (i,j) 10 correspondant du premier masque PO, le point (i,j) le moins intense devenant le point (i,j) du premier masque PO. 3 Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en 15 ce que le deuxième masque M est déterminé par les étapes de: initialisation du deuxième masque M avec la première image Io de la série d'images ainsi acquise, pour chaque image suivante In de la série, l'intensité de chaque point (i,j) de l'image In de la série est comparée à l'intensité du point (i,j) correspondant du deuxième masque M, le point (i,j) le plus intense devenant le point (i,j) du deuxième 25 masque M. 4 Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'image à visualiser est déterminée par une combinaison pondérée des premier 30 et deuxième masques et de l'image en direct. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'image à visualiser est déterminée par une formule de type Iv = a(IL-M) + y(M-PO)+ XM o a,y et X sont des réels positifs, (IL-M) est l'image 5 représentant l'instrument seul et (M-PO) est l'image présentant la carte des vaisseaux seulement. 6 Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que lors de la détermination des 10 masques, le procédé comporte une étape de correction du bruit présent dans lesdits masques. 7 Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la correction comporte des étapes de: détermination d'une intensité moyenne m L de la région d'intérêt à partir de la série d'images In, détermination des premier et deuxième masques PO,M bruts à partir de la série d'images précédemment, détermination d'une intensité moyenne des premier 20 et deuxième masques bruts, mpo et m M respectivement, correction des premier et deuxième masques bruts à partir des intensités moyennes (m L,mpo m M) précédemment calculées. 8 Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que lors de la correction, l'intensité de chaque point du premier masque PO brut est réévaluée d'une valeur équivalente à m L-mp O environ, l'intensité de chaque point du deuxième masque M brut est dévaluée d'une valeur équivalente m M-m L environ. 9 Dispositif de radiographie de type comportant une 5 source de rayons X, des moyens d'enregistrement disposés en regard de la source et un support disposé entre la source et les moyens d'enregistrement sur lesquels un patient dont une région d'intérêt est à radiographier est destiné à être positionné, 10 caractérisé en ce que le dispositif comprend des moyens de mise en oeuvre d'un procédé selon l'une des revendications 1 à 8.