Brevet FR2884950A1 — publié le 20061027

L'invention concerne un procédé de reconstruction d'une image tridimensionnelle d'une endoprothèse vasculaire insérée dans une artère ou un vaisseau d'un patient. Ces endoprothèses, ou élargisseurs vasculaires (en anglais: stents) sont déployées dans des artères pour élargir leur diamètre à l'endroit où celles-ci présentent des sténoses. On élimine ainsi l'effet d'une sténose sur la circulation du sang. Toutefois, les bénéfices de cette méthode peuvent disparaître dans les mois ou les années suivants si la maladie reprend. Divers facteurs peuvent provoquer une prolifération des tissus au niveau de l'endoprothèse. On peut lutter contre cette prolifération intime des tissus au niveau de l'endoprothèse en prévoyant des endoprothèses actives libérant une substance dans le vaisseau sanguin. Les techniques d'imagerie par ultrasons intra-vasculaires ont montré que de nombreuses endoprothèses peuvent être mal posées le long de la paroi du vaisseau sanguin et qu'il était nécessaire de dilater l'endoprothèse avec un niveau de pression plus élevé dans le ballon pour poser correctement le dispositif Une dilatation avec une haute pression est maintenant largement utilisée et la combinaison des endoprothèses actives et de la dilatation à haute pression a permis de réduire considérablement les resténoses internes à l'endoprothèse. Il existe toutefois encore un pourcentage non négligeable de cas problématiques. En effet, certains patients peuvent avoir une plaque très calcifiée à l'endroit de l'endoprothèse. Cette plaque empêche un déploiement satisfaisant de l'endoprothèse, même avec une dilatation à haute pression régulière. Il peut également arriver que certaines des traverses de l'endoprothèse ne soient pas posées correctement le long de la paroi du vaisseau et obstruent partiellement la circulation dans celuici. Ces traverses peuvent engendrer une thrombose et déclencher un évènement clinique mortel. On a donc besoin d'un outil permettant d'analyser de manière détaillée la forme de l'endoprothèse déployée dans le vaisseau sanguin du patient. L'image projective fournie par les équipements vasculaires actuels ne satisfait pas à ce besoin, parce que les différentes structures de l'endoprothèse sont superposées du fait de la nature projective des images. De plus, les endoprothèses ont un contraste très bas sur les images. Par conséquent, leur structure est difficile à analyser. Une solution pour résoudre ces problèmes est de reconstruire une image des endoprothèses à partir d'images obtenues par rayons X. Il peut être envisagé d'appliquer un algorithme tomographique, ou une approche analytique ou itérative à un ensemble d'images de projection obtenues à partir de plusieurs points de vue. Ces images de projection peuvent être obtenues par exemple par un appareillage d'acquisition d'images tournant autour du patient, la cadence d'acquisition étant par exemple typiquement de 30 images par seconde. Une solution consiste à suivre les endoprothèses dans les images. Toutefois, cette solution n'est pas applicable en pratique, du fait que les endoprothèses présentent un très faible contraste et qu'il est extrêmement difficile de trouver un algorithme pour localiser les endoprothèses sur les images. Le document US-Bl-6,385,285 décrit un procédé de reconstruction d'une image tridimensionnelle d'une endoprothèse vasculaire dans un vaisseau sanguin dans lequel les images sont acquises par rotation d'une caméra autour du patient. Dans ce procédé, la position de l'endoprothèse vasculaire est repérée d'une image à l'autre, ce qui permet de prédire la position de l'endoprothèse d'une image à la suivante. L'image tridimensionnelle de l'endoprothèse est alors reconstruite à partir des images acquises et des positions de l'endoprothèse ayant été successivement localisée dans les images successives. Le procédé de reconstruction enseigné par ce document est difficile à mettre en oeuvre en pratique, étant donné que l'endoprothèse elle-même apparaît avec un faible contraste dans les images acquises. Un objectif de l'invention est d'obtenir un procédé permettant de reconstruire une image tridimensionnelle d'une endoprothèse à partir d'images de projection acquises depuis des directions différentes, qui pallient les inconvénients de l'état de la technique. Un premier objet de l'invention est un procédé de reconstruction d'une image tridimensionnelle d'une endoprothèse vasculaire, présente dans une région d'intérêt d'un patient, à partir d'une pluralité d'images de projection acquises depuis une pluralité de points de vue différents autour de la région d'intérêt, caractérisé en ce que - la position réelle d'un repère du fil guide de l'endoprothèse est 35 détectée dans chaque image de projection, - chaque image de projection est corrigée par un décalage correspondant au déplacement calculé, allant de la position réelle détectée du repère du fil guide de l'endoprothèse sur cette image de projection à une position virtuelle du repère du fil guide de l'endoprothèse sur cette image de projection, correspondant à une position virtuelle et fixe du repère du fil guide de l'endoprothèse, laquelle position virtuelle du repère du fil guide de l'endoprothèse est calculée dans l'espace et identique pour toutes les images de projection, - une image tridimensionnelle de l'endoprothèse est reconstruite sur la base des images de projection corrigées de leur décalage associé. L'invention permet ainsi de détecter la position de l'endoprothèse ellemême dans chaque image de projection et utilise le repère du fil guide déjà présent avec l'endoprothèse, présentant un contraste bien meilleur que celle-ci, pour compenser dans chaque image de projection les déplacements du vaisseau dans lequel se trouve l'endoprothèse. Suivant d'autre caractéristiques de l'invention, - les images de projection sont acquises par rotation d'un système d'acquisition d'images par rapport à un support du patient; - le système d'acquisition d'images comprend une source de rayons X, qui forme chaque point de vue et qui est orientée vers et fixe par rapport à des moyens de prise de clichés radiographiques, l'ensemble formé par la source de rayons X et les moyens de prise de clichés radiographiques étant mis en rotation par rapport au support du patient, pour que la pluralité d'images de projection soit acquise par les moyens de prise de clichés radiographiques lorsque la source de rayons X occupe lesdits points de vue différents; - la position virtuelle du repère du fil guide de l'endoprothèse est calculée pour se trouver sur l'axe de rotation du système d'acquisition d'images par rapport au support du patient; - ou la position virtuelle du repère du fil guide de l'endoprothèse est calculée pour être située à l'intérieur de la région définie par les droites de projection des positions réelles du repère du fil guide de l'endoprothèse sur les images de projection; - ou la position virtuelle du repère du fil guide de l'endoprothèse est calculée pour être le plus proche d'au moins trois des droites de projection des positions réelles du repère du fil guide de l'endoprothèse sur les images de projection; - ou la position virtuelle du repère du fil guide de l'endoprothèse est calculée pour être située au centre du cercle inscrit dans au moins trois droites de projection des positions réelles du repère du fil guide de l'endoprothèse sur les images de projection; - les images de projection sont acquises avec un collimateur fixe pour la pluralité de points de vue; - ou les images de projection sont acquises avec un collimateur appliquant un champ de collimation variant pour la pluralité de points de vue, pour être ajusté aux contours de la région d'intérêt. Un deuxième objet de l'invention est un dispositif d'imagerie médicale, comportant des moyens d'acquisition d'images depuis une pluralité de points de vue différents, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour la mise en oeuvre du procédé de reconstruction d'une image tridimensionnelle tel que décrit ci-dessus. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une vue schématique en coupe longitudinale d'une artère d'un patient, dans laquelle une endoprothèse est déployée, - la figure 2 représente un système d'acquisition d'images de l'endoprothèse de la figure 1 depuis des points de vue différents. A la figure 1, une endoprothèse ou élargisseur vasculaire 1 a été déployé(e) contre la paroi interne d'une artère 2 d'un patient. L'endoprothèse 1 comporte un passage central pour le sang, dans lequel se trouve un fil guide 3 s'étendant le long de l'artère 2 et traversant l'endoprothèse 1. Suivant l'invention, on munit le fil guide 3 d'un ou de plusieurs repères M qui sont représentés schématiquement par des points aux figures. Ces repères M se trouvent sur une portion du fil guide 3 située à l'intérieur de l'endoprothèse 1 ou en dehors de celle-ci. Ces repères M ont bien entendu la même épaisseur que le fil guide 3. L'endoprothèse 1 est représentée à la figure 1 par des traits interrompus, étant donné qu'elle présente un contraste très faible sur les images prises de la région ROI d'intérêt du patient incluant l'artère 2 et apparaît très sombre, ou du moins aussi sombre que le reste de l'artère 2. En revanche, les repères M présentent sur les images prises un contraste beaucoup plus important que 10 l'endoprothèse 1. Les repères M présentent également un contraste différent de celui du reste du fil guide 3, afin qu'ils puissent être détectés sur les images prises. A la figure 2, le système d'acquisition des images est par exemple rotatif autour de la région d'intérêt ROI du patient, contenant l'artère 2 et l'endoprothèse 1. Il comporte une source S de rayons X orientée vers des moyens MI de prise de clichés radiographiques. Ces moyens MI de prise de clichés radiographiques sont solidaires et fixes par rapport à la source S de rayons X, et sont reliés l'un à l'autre par un bras porteur non représenté, situé en dehors du trajet des rayons X de la source S vers les moyens MI. Le bras porteur est apte à être mis en mouvement par tout moyen approprié pour déplacer ensemble la source S et les moyens MI de prise de clichés radiographiques, par exemple autour d'un axe de rotation situé entre la source S et les moyens MI de prise de vue. Le système peut ainsi occuper par exemple successivement les n positions (Si, MIl), (S2, MI2), ..., (Sn, MIn), où n est un entier naturel supérieur ou égal à deux. Le patient est positionné sur un support fixe par rapport à la source S et aux moyens MI, de manière à ce que la région d'intérêt ROI se trouve dans le champ d'émission de la source S en les différentes positions de celle-ci et puisse être globalement visulisée par les moyens MI. Pour chaque position de la source S et des moyens MI, la source S projette donc une image de la région ROI d'intérêt sur les moyens MI suivant des angles de vue Al, A2, ..., An d'orientations différentes, correspondant aux différentes positions S1, S2, ..., Sn de la source S par rapport au référentiel fixe du support du patient. L'axe de rotation de la source S et des moyens MI passe par exemple dans la région ROI d'intérêt. Dans la première position (Si, MIl) du système de projection, les moyens MI1 font l'acquisition d'une première image Il de la région ROI d'intérêt, projetée par la source S située au point de vue S1. Dans cette première position (Si, MI1), le repère M du fil guide 3 de l'endoprothèse 1 se trouve dans l'espace en une première position réelle M1 et est projeté depuis la source S1 sur la première image I1 en une première projection réelle Pl suivant une première droite R1 de projection. Dans la deuxième position (S2, MI2) du système de projection, les moyens MI2 font l'acquisition d'une deuxième image I2 de la région ROI d'intérêt, projetée par la source S située au point de vue S2. Dans cette deuxième position (S2, MI2), le repère M du fil guide 3 de l'endoprothèse 1 se trouve dans l'espace en une deuxième position réelle M2 et est projeté depuis la source S2 sur la deuxième image I2 en une deuxième projection réelle P2 suivant une deuxième droite R2 de projection. Dans la troisième position (Sn, MIn) du système de projection, les moyens MIn font l'acquisition d'une troisième image In de la région ROI d'intérêt, projetée par la source S située au point de vue Sn. Dans cette troisième position (Sn, MIn), le repère M du fil guide 3 de l'endoprothèse 1 se trouve dans l'espace en une troisième position réelle Mn et est projeté depuis la source Sn sur la troisième image In en une troisième projection réelle Pn suivant une troisième droite Rn de projection. On obtient donc n projections réelles Pl, P2, ..., Pn du point M1, M2, ... , Mn sur les images Ii, I2, ..., In. Etant donné que le patient et/ou l'artère 2 ont pu bouger d'une prise de vue à l'autre, par exemple du fait du battement du coeur du patient, les positions réelles successives M1, M2, ..., Mn du repère M ne sont pas forcément identiques 15 pour chaque image Il, I2, ..., In de projection. On détecte la position Pl, P2, ..., Pn de la projection du même repère M du fil guide 3 de l'endoprothèse 1 sur les n images Il, I2,..., In. La géométrie d'acquisition des différentes images Il, 12,..., In est calibrée pour chacune des positions P1, P2, ..., Pn du système d'acquisition. Le but de cette étape est de décrire chaque projection par une matrice de projection qui établit le lien entre une description de la région d'intérêt dans un système de coordonnées tridimensionnelles et sa représentation projetée. Les angles de vue Al, A2, ..., An sont égaux en amplitude, étant donné que la source S est fixe par rapport aux moyens MI, mais ont des directions d'orientation, définies par exemple par leur première bissectrice, différentes dans l'espace, par exemple à sensiblement 120 l'une de l'autre dans l'exemple de la figure 2 pour Al, A2 et An. Bien entendu, un plus grand nombre de directions d'orientation de la source S vers les moyens MI peut être prévu autour de la région d'intérêt ROI, correspondant à des positions (Si, MIi) en plus de celles correspondant aux positions (S 1, MI1), (S2, MI2), (Sn, MIn) illustrées à la figure 2, et situées entre celles-ci. Les images obtenues forment une séquence en des points de vue successifs différents. On calcule ensuite la position dans l'espace d'un point MO virtuel, fixe et unique pour toutes les images Il, I2, ..., In de projection et pour les différentes positions (S i, MI1), (S2, MI2), ..., (Sn, MIn) du système d'acquisition de ces images. Ce point MO correspond à une position virtuelle et fixe du repère M du fil guide 3 de l'endoprothèse 1 dans l'espace, identique pour toutes les images Il, I2, ..., In de projection. Ce point MO est par exemple calculé comme étant situé à l'intérieur de la région définie par les droites R1, R2, ..., Rn de projection des points successifs M1, M2, ..., Mn depuis respectivement les sources S1, S2, ..., Sn jusqu'aux projections P1, P2, ..., Pn. Le point MO est par exemple calculé comme étant le plus proche d'au moins trois des droites R1, R2, .. ., Rn de projection successives des repères M1, M2, ..., Mn. Le point MO est par exemple calculé comme étant au centre du cercle inscrit dans trois droites R1, R2, Rn de projection formant un triangle. Le point MO ayant été calculé, on recalcule sa projection Q1, Q2, . .., Qn sur les images I1, I2, ..., In depuis la source S1, S2, ..., Sn. Ainsi, les n projections Q1, Q2, ..., Qn sur les n images Il, I2, ..., In correspondent à une position virtuelle sur chaque image [1, I2, ..., In du point virtuel et fixe MO, commun à toutes les images I1, I2, ..., In de projection. On calcule la position des projections Q1, Q2, ..., Qn sur les images I1, I2, ..., In. Puis on calcule, pour chaque image I1, I2, ..., In de projection, un décalage d'images Dl, D2, ..., Dn, allant de la position réelle détectée Pl, P2, ..., Pn du repère M dans les images Il, I2, ..., In de projection à la position virtuelle calculée Q1, Q2, ..., Qn du point MO calculé pour toutes les images Il, I2, ..., In de projection. Les n décalages Dl, D2, . .., Dn associés respectivement aux n images Il, I2, ... , In de projection sont le plus souvent différents les uns des autres. On applique ensuite à chaque image son décalage associé, c'est-à-dire à l'image Il le décalage DI allant de P1 à Q1, à l'image I2 le décalage D2 allant de P2 à Q2 et à l'image In le décalage Dn allant de Pn à Qn. Ainsi l'ensemble de chaque image Il, I2, ..., In est déplacé du même décalage respectif Dl, D2, ..., Dn. Il est ainsi effectué un réajustement des matrices de projection, de telle sorte que la localisation du fil guide 3 concorde avec la description de la projection donnée par les matrices de projection. On construit ensuite une image tridimensionnelle à partir des images Il, I2, ..., In de projection ayant été décalées de leur décalage propre Dl, D2, ..., 35 Dn précédemment calculé. On utilise pour cette reconstruction par exemple un algorithme tomographi que. De nombreuses techniques sont connues de l'homme du métier pour reconstruire une image tridimensionnelle d'un objet à partir d'images de projection 5 de celui-ci sur des plans. On peut ainsi décrire par exemple l'image tridimensionnelle à obtenir par une grille régulière d'éléments volumiques élémentaires appelés voxels. Chaque voxel a son propre niveau d'intensité lumineuse. Les pixels de chaque image de projection ont comme niveau d'intensité lumineuse des niveaux d'intensité lumineuse déterminés en fonction de ceux des voxels. En faisant la transformation inverse à l'aide des matrices de projection déterminées pour chaque image de projection, on recalcule les niveaux d'intensité lumineuse des voxels de l'image tridimensionnelle. On pourra se reporter au document US-B 1-6,320,928 pour reconstruire l'image tridimensionnelle. Il peut être prévu, afin de limiter le plus possible l'émission de rayons X ionisants vers le patient due à l'acquisition des images, de collimater l'émission des rayons X depuis la source S. A cet effet, il peut être prévu un champ de collimation fixé. Ce champ de collimation est suffisamment large pour s'adapter aux mouvements de l'endoprothèse tout au long de l'acquisition des images. Afin de maintenir le champ de collimation aussi petit que possible, il peut être prévu que l'endoprothèse 1 soit positionnée la plus proche possible du centre de rotation du système (S, MI) d'acquisition des images. Une autre possibilité serait d'adapter le champ de collimation tout au long de la rotation du système d'acquisition afin de projeter juste l'image limitée à 25 l'endoprothèse. Un procédé analogue peut être utilisé avec une artère dans laquelle a été injecté un produit de contraste. A l'aide de l'image tridimensionnelle ayant été reconstruite de l'endoprothèse, il sera alors possible de repositionner l'endoprothèse par rapport à l'architecture vasculaire locale du patient, avant ou après intervention. REVENDICATIONS 1. Procédé de reconstruction d'une image tridimensionnelle d'une endoprothèse vasculaire (1), présente dans une région d'intérêt (ROI) d'un patient, à partir d'une pluralité d'images (Il, I2, ..., In) de projection acquises depuis une pluralité de points (Si, S2, ..., Sn) de vue différents autour de la région (ROI) d'intérêt, caractérisé en ce que - la position réelle (Pl, P2, ..., Pn) d'un repère (M) du fil guide (3) de l'endoprothèse (1) est détectée dans chaque image (Il, I2, ..., In) de projection, - chaque image (Il, I2, ..., In) de projection est corrigée par un décalage (Dl, D2, ..., Dn) correspondant au déplacement calculé, allant de la position réelle détectée (P1, P2, ..., Pn) du repère (M) du fil guide (3) de l'endoprothèse (1) sur cette image (Il, I2, ..., In) de projection à une position virtuelle (Q1, Q2, ..., Qn) du repère (M) du fil guide (3) de l'endoprothèse (1) sur cette image (Il, I2, ..., In) de projection, correspondant à une position (MO) virtuelle et fixe du repère (M) du fil guide (3) de l'endoprothèse (1), laquelle position (MO) virtuelle du repère (M) du fil guide (3) de l'endoprothèse (1) est calculée dans l'espace et identique pour toutes les images (Il, I2, ..., In) de projection, - une image tridimensionnelle de l'endoprothèse (1) est reconstruite 20 sur la base des images (Il, I2, ..., In) de projection corrigées de leur décalage (Dl, D2, ..., Dn) associé. 2. Procédé de reconstruction d'une image tridimensionnelle selon la revendication 1, caractérisé en ce que les images (Il, I2, ..., In) de projection sont acquises par rotation d'un système (S, MI) d'acquisition d'images par rapport à un support du patient. 3. Procédé de reconstruction d'une image tridimensionnelle selon la revendication 2, caractérisé en ce que le système (S, MI) d'acquisition d'images comprend une source (S) de rayons X, qui forme chaque point de vue (Si, S2, ..., Sn) et qui est orientée vers et fixe par rapport à des moyens (MI) de prise de clichés radiographiques, l'ensemble formé par la source (S) de rayons X et les moyens (MI) de prise de clichés radiographiques étant mis en rotation par rapport au support du patient, pour que la pluralité d'images (Il, I2, ..., In) de projection soit acquise par i0 les moyens (MI) de prise de clichés radiographiques lorsque la source (S) de rayons X occupe lesdits points (Si, S2, ..., Sn) de vue différents. 4. Procédé de reconstruction d'une image tridimensionnelle selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que la position virtuelle (MO) du repère (M) du fil guide (3) de l'endoprothèse (1) est calculée pour se trouver sur l'axe de rotation du système (S, MI) d'acquisition d'images par rapport au support du patient. 5. Procédé de reconstruction d'une image tridimensionnelle selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la position virtuelle (MO) du repère (M) du fil guide (3) de l'endoprothèse (1) est calculée pour être située à l'intérieur de la région définie par les droites (R1, R2, ..., Rn) de projection des positions réelles (Pl, P2, ... , Pn) du repère (M) du fil guide (3) de l'endoprothèse (1) sur les images (Il, 12, ..., In) de projection. 6. Procédé de reconstruction d'une image tridimensionnelle selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la position virtuelle (MO) du repère (M) du fil guide (3) de l'endoprothèse (1) est calculée pour être le plus proche d'au moins trois des droites (R1, R2, .. ., Rn) de projection des positions réelles (P1, P2, ..., Pn) du repère (M) du fil guide (3) de l'endoprothèse (1) sur les images (Il, I2, ..., In) de projection. 7. Procédé de reconstruction d'une image tridimensionnelle selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la position virtuelle (MO) du repère (M) du fil guide (3) de l'endoprothèse (1) est calculée pour être située au centre du cercle inscrit dans au moins trois droites (R1, R2, ..., Rn) de projection des positions réelles (Pl, P2, ... , Pn) du repère (M) du fil guide (3) de l'endoprothèse (1) sur les images (I1, 12, ..., In) de projection. 8. Procédé de reconstruction d'une image tridimensionnelle selon l'une quelconque des revendication 1 à 7, caractérisé en ce que les images (Il, 12, ..., In) de projection sont acquises avec un collimateur fixe pour la pluralité de points (Si, S2, ..., Sn) de vue. 9. Procédé de reconstruction d'une image tridimensionnelle selon l'une quelconque des revendication 1 à 7, caractérisé en ce que les images (Il, I2, ..., In) de projection sont acquises avec un collimateur appliquant un champ de collimation variant pour la pluralité de points (Si, S2, ..., Sn) de vue, pour être ajusté aux contours de la région (ROI) d'intérêt. 10. Dispositif d'imagerie médicale, comportant des moyens 35 d'acquisition d'images depuis une pluralité de points (Si, S2, ..., Sn) de vue différents, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour la mise en oeuvre du procédé de reconstruction d'une image tridimensionnelle suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9.