Brevet FR2915867A1 — publié le 20081114

PROCEDE ET SYSTEME D'IMAGERIE PAR TOMOGRAPHIE CT DOMAINE TECHNIQUE GENERAL DE L'INVENTION La présente invention est relative à l'imagerie par tomographie CT. Elle trouve notamment avantageusement application dans le cas de l'imagerie cardiaque, mais ne se veut pas limitée à celle-ci et pourrait également trouver à s'appliquer pour l'imagerie CT d'autres organes. On sait qu'une technique classique pour l'acquisition d'images en tomographie CT consiste à injecter en plus du produit de contraste une solution saline qui est d'une plus grande densité que le produit de contraste. Dans le cas où l'acquisition se fait sur un organe û tel que le coeur, la solution saline repousse le produit de contraste dans les cavités du coeur, et plus particulièrement dans la cavité gauche, ce qui permet pour cette cavité un contraste plus important et une acquisition d'images plus rapide. Les images ainsi plus nettes présentent moins d'artefacts tandis que l'artère 20 coronaire est visualisée avec un très bon contraste. Cette technique, qui est désormais utilisée par un nombre important de radiologues, présente toutefois l'inconvénient majeur de ne pas être compatibles avec certains traitements d'images que l'on réalise 25 classiquement postérieurement à l'acquisition (par exemple, et de façon non limitative pour l'imagerie cardiaque : analyse coronaire, analyse fonctionnelle du coeur, détection des volumes, etc.). De tels traitements nécessitent en effet généralement de pouvoir disposer 30 d'un contraste suffisant. La segmentation du coeur nécessite par exemple un contraste minimum dans chacune des deux cavités du coeur. Or, l'utilisation d'une solution saline a tendance à repousser l'ensemble du produit de contraste vers la cavité gauche, la cavité droite n'étant quant à elle visible qu'avec un contraste beaucoup plus faible. Le volume cardiaque résultant ne contient alors pas les cavités et coronaires droites. La figure 1 est une illustration d'une image d'acquisition cardiaque obtenue 5 avec injection d'une solution saline. On voit sur cette figure que la cavité gauche apparaît beaucoup plus contrastée que la cavité droite. Or, les logiciels des systèmes d'imagerie actuelles sont aujourd'hui programmés pour mettre systématiquement en oeuvre ces post-traitements 10 et ce que l'on soit ou non dans un cas où le praticien aura à utiliser des solutions salines. Il en résulte un taux d'erreur important dans les post-traitements, qui n'est pas satisfaisant pour les praticiens. RESUME DE L'INVENTION Un but de l'invention est donc de palier cet inconvénient. 20 A cet effet, l'invention propose un procédé d'imagerie par radiographie CT, caractérisé en ce qu'on met en oeuvre un traitement sur les images pour détecter l'utilisation d'une solution saline, et lorsqu'une solution saline est détectée, on met en oeuvre un traitement pour extraire un organe ou une partie d'un organe n'apparaissant pas de manière contrastée sur les images 25 initiales. En particulier, dans le cas d'un procédé d'imagerie cardiaque, le traitement mis en oeuvre extrait une composante d'images correspondant à la cavité droite d'un coeur. Pour déterminer l'utilisation d'une solution saline, on peut traiter les images pour en déduire le volume de la plus grande composante contrastée cardiaque de ces images, ainsi que le volume de la boîte englobante de 15 30 cette composante et déterminer l'utilisation ou non d'une solution saline en fonction du rapport entre ces deux volumes. Egalement, on peut déterminer l'utilisation d'une solution saline en fonction 5 du volume. PRESENTATION DES FIGURES 10 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront encore de la description qui suit, laquelle est illustrative et non limitative, et doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels : - la figure 1, déjà discutée, illustre un exemple de vue en coupe 2D 15 obtenue après injection d'une solution saline ; - les figure 2 et 3 illustrent un dispositif d'acquisition CT ; la figure 4 illustre différentes étapes d'un procédé de traitement conforme à un mode de mise en oeuvre de l'invention ; les figures 5a et 5b illustrent une vue 3D et une coupe 2D de la plus 20 grande composante contrastée cardiaque d'un jeu d'images obtenues dans le cas d'un examen avec solution saline ; la figure 6 (vue coronal) illustre la détermination du volume de la boite englobante de la plus grande cavité contrastée ; la figure 7 illustre les tests mis en oeuvre pour mettre en évidence 25 l'utilisation d'une solution saline par le praticien ; la figure 8 illustre le traitement de dilatation dans un masque mis en oeuvre pour permettre de récupérer une image de la cavité droite ; les figures 9a et 9b sont une vue 3D et une coupe 2D obtenues à l'issue d'une étape de dilatation; 30 - les figures 10a et 10b sont une vue 3D et une coupe 2D obtenues après soustraction des vues des figures 9a et 9b de la cavité gauche contrastée ; - les figures 11 et 12 sont des vues en coupe 2D de la cavité droite de 5 la figure 10b après traitement de filtrage et opération de morphologie ; - les figures 13a et 13b illustrent une vue 3D et une coupe 2D telles qu'obtenues après addition des images de la cavité droite et de la cavité gauche. 10 DESCRIPTION D'UN OU PLUSIEURS MODES DE REALISATION ET DE MISE EN OEUVRE Rappels sur les dispositifs d'imagerie CT 15 On a représenté sur les figures 2 et 3 un exemple de dispositif d'imagerie 1. Un tel dispositif comporte classiquement un portique 2 avec une ouverture centrale 3 et une table 4 sur laquelle un patient peut s'allonger. Le portique 2 comprend une source 5 qui émet un faisceau de rayons X vers des 20 éléments de détection 6. En fonctionnement, le portique tourne autour de son centre de rotation pour permettre d'obtenir plusieurs coupes de la zone du patient à examiner. Classiquement, un tel dispositif comporte également, ainsi qu'illustré sur la 25 figure 3, un mécanisme de contrôle 7 qui permet de commander la source 5 et le déplacement du portique 2 (contrôleur de moteur de portique 7a, contrôleur de rayons X 7b). Un système 8 d'acquisition de données reçoit les signaux analogiques en sortie des éléments de détection 6. Ce système 8 échantillonne ces signaux et les convertit en des signaux numériques. Un 30 dispositif de reconstruction de l'image 9 reçoit les données numérisées par ce système 8 et réalise sur celles-ci un traitement de reconstruction d'images. Les images ainsi reconstruites sont transmises à un calculateur 10 qui les stocke dans une unité de mémorisation associée 11 et met en oeuvre un certain nombre de traitement, dont ceux qui sont décrits ci-après. Ce calculateur 10 est également associé à des interfaces 12 (console, clavier, écran, etc...) qui permettent au praticien de le commander et de visualiser les images reconstruites et le cas échéant retraitées (images 3D, coupes 2D). L'ordinateur ou calculateur 10 échange également avec un contrôleur de moteur de table 13 qu'il contrôle, ainsi qu'avec des moyens 14 qui permettent de relever les électrocardiogrammes du patient. Pour mettre en oeuvre les traitements qui vont être décrits, le calculateur utilise des programmes informatiques (logiciel, progiciel, etc...), qui mémorisent des moyens pour mettre en oeuvre les différentes étapes de ces traitements. De façon générale, ces logiciels, progiciels, peuvent être mémorisé sur tout support informatique, et notamment et de façon non limitatives sur des disquettes, des CD-ROMS, des mémoires RAM, etc. Algorithme général mis en oeuvre par les moyens de traitement On se place dans le cas où un praticien acquiert des images cardiaques au moyen d'un tel dispositif d'imagerie CT. A cet effet, le praticien aura injecté un produit de contraste à la personne dont le coeur est examiné. Le cas échéant, selon sa pratique, il pourra également avoir injecté au 25 patient une solution saline qui aura pour effet de repousser le produit de contraste. Le calculateur 10 du dispositif d'imagerie gère les images ainsi acquises en mettant en oeuvre les différentes étapes illustrées sur la figure 4. Dans une première étape (Etape I), le praticien ayant délimité le volume cardiaque sur lequel il souhaite travailler, les moyens de traitement extraient les composants contrastés des images correspondant à ce volume. Cette 30 extraction peut être par exemple mise en oeuvre par comparaison du niveau de gris des images à un seuil donné. Cette première étape permet d'isoler les cavités cardiaques contrastées. Comme on l'aura compris, et ainsi qu'illustré sur les figures 5a et 5b, dans le cas d'un examen avec solution saline, les images comportent principalement une seule composante contrastée : celle des cavités gauche. Détermination de l'utilisation d'une solution saline par le praticien Une fois les composantes contrastées isolées, on met en oeuvre sur celles-15 ci ainsi isolées des tests destinés à permettre aux moyens de traitement de déterminer automatiquement si le praticien a ou non utilisé une solution saline (Etape II). A cet effet, les moyens de traitement déterminent le volume global des 20 composantes contrastées. Egalement, et ainsi qu'illustré sur la figure 6, ils déterminent le volume d'une boite englobant les cavités contrastées du coeur. A cet effet, ces moyens de traitement identifient la cavité gauche et identifient sur celle-ci ses deux 25 points extrêmes A et B. De part la géométrie naturelle d'un coeur, la boîte englobante peut être assimilée à un cube, les deux points extrêmes A et B correspondant aux deux extrémités d'une diagonale d'une section médiane de ce cube. La 30 morphologie du coeur fait en effet que la boite englobante des cavités cardiaques contrastées englobe non seulement les cavités gauches mais également les cavités droites non contrastées et quelques veines 10 pulmonaires. On peut donc considérer ce volume `boite englobante' comme une approximation du volume cardiaque. Après identification de ces deux points A et B, les moyens de traitement 5 reconstituent la boîte englobante et détermine son volume. Les moyens de traitement (calculateur 10 et programme(s) associé(s)) mettent en oeuvre sur le volume globale des composantes contrastées et sur le volume de la boîte englobante plusieurs comparaisons (figure 7). Notamment, ils comparent à un seuil Srapport le rapport du volume des composantes contrastées sur le volume de la boîte englobante (comparaison Ila). 15 Ils comparent également à un seuil SVolume le volume des composantes contrastées (comparaison Ilb). Les moyens de traitement considèrent alors que l'on est en présence d'un examen avec solution saline lorsque le rapport des volumes et le volume 20 des composantes contrastées sont l'un et l'autre inférieur à ces deux seuils (résultat Ilc). Un examen avec solution saline se caractérise en effet par un volume de cavités contrastées plus faible que pour un examen sans solution saline et par un rapport `volume cavités contrastées' / `volume boite englobante' plus faible. 25 On notera que dans le cas d'un coeur de petite dimension (examen cardiaque d'un enfant par exemple) le volume des cavités contrastées sera de toute façon faible. L'absence d'utilisation d'une solution saline sera toutefois bien détectée, puisque le ratio `volume cavités contrastées' / 30 `volume boite englobante' sera supérieur au seuil Svolume. Bien entendu, d'autres critères de sélection avec ces paramètres ou avec d'autres pourraient être envisageables. 10 A titre d'exemple, le seuil Srapport peut être de l'ordre de 30% tandis que le seuil SVolume peut être de l'ordre de 600 cm3. A l'issue de ces tests permettant aux moyens de traitement de déterminer de façon automatique si le praticien a ou non utilisé une solution saline, les moyens de traitement mettent en oeuvre des post-traitements classiques de segmentation lorsque aucune solution saline n'a été détectée (Etape III sur la figure 2). De tels post-traitements peuvent être très divers. Ils sont par exemple des post-traitements d'analyse coronaire, d'analyse fonctionnelle du coeur, de détection de volumes, etc... De tels post-traitements sont en eux-mêmes classiquement connus. Extraction de la cavité droite et addition à la cavité gauche Lorsqu'au contraire l'utilisation d'une solution saline a été détectée, les moyens de traitement mettent en oeuvre le traitement qui va maintenant être décrit afin d'extraire la cavité droite, laquelle n'apparaît pas dans les composantes contrastées des images (Etape IV sur la figure 2). A cet effet, l'appareillage met en oeuvre un traitement de dilatation sur les 25 images 3D récupérées. Ainsi qu'illustrée sur la figure 8, ce traitement de dilatation consiste à reconstituer l'image plan par plan en complétant, pour chaque plan (en l'occurrence sur la figure 8, plan 1 à n, où n est un nombre entier) les 30 composantes contrastées par les composantes non contrastées et ce dans la limite d'un masque M permettant d'enlever les éléments tels que les poumons ou les éléments osseux. Une dilatation 2D importante des cavités gauches : - permet d'extraire les cavités droites - permet d'extraire les coronaires droites - évite d'extraire trop de foie situé sous le coeur. Le masque est calculé automatiquement. L'utilisation du masque (volume initial sans les poumons et veines pulmonaires) permet d'éviter de détecter les veines pulmonaires droite ou 10 gauche. Pour des exemples de principe de calcul de dilatation ou de calcul de masque, on pourra avantageusement se référer à l'ouvrage général suivant : SCHMITT M., MATTIOLI J. " Morphologie Mathématique " Masson, 1993 On dispose alors d'images du type de celles illustrées sur les figures 9a et 20 9b. Après soustraction de l'image de la cavité gauche, on dispose d'images de la cavité droite et éventuellement d'autres éléments (figures 10a et 10b). 25 L'image reconstituée ainsi obtenue peut faire l'objet d'un traitement de seuillage et de nettoyage. Une étape supplémentaire consiste à supprimer les éléments non voulus détectés : veines pulmonaires restantes, aorte descendante, colonne vertébrale, etc... 30 On réalise pour cela des opérations de morphologies mathématiques (érosion, ouverture) pour ensuite ne garder que la plus grande composante connexe, ce qui correspond aux cavités droites (ventricules et atrium droit) (figure 11 et 12). 15 De telles opérations sont elles aussi en elles-mêmes classiquement connues. On pourra à cet égard également se référer avantageusement à l'ouvrage 5 général déjà cité : SCHMITT M., MATTIOLI J. " Morphologie Mathématique " Masson, 1993 . 10 La composante correspondant au plus gros volume ainsi sélectionnée correspond à la cavité droite du coeur et est ensuite additionnée à l'image de la cavité gauche (Etape V sur la figure 2). On dispose ainsi d'images des deux cavités du coeur sur lesquels il est 15 possible de mettre en oeuvre les traitements de segmentations classiques. Le traitement qui vient d'être décrit a été testé et permet de détecter plus de 85% des examens radiologiques mis en oeuvre avec une solution saline. 20 L'extraction des composants cardiaques est passée de 18% à 93%. Le taux de succès de vues angiographiques est passé de 12% à 82%. La détection des lignes de coronaire est passée quant à elle d'un taux de 25 succès de 15% à un taux de succès de 70%. Les résultats pour les cas de traitement sans solution saline sont quant à eux inchangés. 30 Comme le comprend aisément l'homme du métier, la description qui précède a été faite dans le cadre d'une application à l'imagerie cardiaque. Toutefois, le procédé et le système proposés pourraient trouver à s'appliquer de la même façon pour l'imagerie CT de tout autre organe : foie, poumons, etc... REVENDICATIONS 1. Procédé de traitement d'images acquises par radiographie CT, caractérisé en ce que, après acquisition d'images contrastées obtenues après injection d'un produit de contraste sur la personne dont on acquiert des images des organes, on met en oeuvre un traitement sur les images pour détecter l'utilisation d'une solution saline, et lorsqu'une solution saline est détectée, on met en oeuvre un traitement pour extraire un organe ou une partie d'un organe n'apparaissant pas de manière contrastée sur les images initiales. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le traitement est un traitement qui extrait une composante d'images correspondant à la cavité droite d'un coeur. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que pour déterminer l'utilisation d'une solution saline, on traite les images pour en déduire le volume de la grande composante contrastée cardiaque de ces images, ainsi que le volume de la boîte englobante de cette composante, et on détermine l'utilisation ou non d'une solution saline en fonction du rapport entre ces deux volumes. 4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'on détermine l'utilisation d'une solution saline en fonction du volume de la ou des composantes contrastées. 5. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'on compare le rapport entre le volume de la ou des cavités(s) contrastée(s) et le volume de la boîte englobante à un seuil de l'ordre de 30%. 6. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'on compare volume de la ou des cavités contrastées à un seuil de l'ordre de 600 cm3.30 7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on met en oeuvre un traitement de dilatation dans un masque permettant de travailler sur les images sans certains organes que l'on ne souhaite pas voir sur celles-ci. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que, dans le cas de l'extraction de la cavité droite d'un coeur, le masque est destiné à enlever de l'image les pixel ou voxels correspondant aux poumons ainsi qu'aux éléments osseux de la colonne vertébrale. 9. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'on soustrait des images dilatées le volume de la composante contrastée initiale. 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'on détermine, sur l'image ainsi obtenue après soustraction, la composante correspondant au plus gros volume. 11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'image ainsi obtenue est additionnée à la composante contrastée initiale. 12. Système d'imagerie comportant un appareil d'imagerie CT caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de traitement programmé pour mettre en oeuvre les procédés selon l'une des revendications 1 à 11.