Brevet FR2959584A1 — publié le 20111104

DOMAINE TECHNIQUE GENERAL L'invention concerne le domaine de l'imagerie médicale et plus particulièrement celui de la radiologie et trouve application dans le domaine de l'imagerie interventionnelle radiologique vasculaire. ETAT DE LA TECHNIQUE La radiologie interventionnelle vasculaire inclut les actes pratiqués sous contrôle de l'imagerie et permet notamment de traiter l'artériosclérose. io L'artériosclérose se traduit par un rétrécissement local du diamètre d'un vaisseau et une obstruction du vaisseau qui gène la circulation du flux sanguin. L'opération d'angioplastie consiste à déployer au niveau de la zone de rétrécissement un ballonnet gonflable de manière à élargir le diamètre du vaisseau. Une prothèse endovasculaire (ou stent) peut également être 15 implantée dans le vaisseau pour maintenir l'ouverture du vaisseau. Lors de l'opération d'angioplastie, le chirurgien introduit dans le vaisseau un fil guide qui permet d'amener un cathéter supportant le ballonnet gonflable ou le stent jusqu'à la zone de rétrécissement. Le chirurgien doit positionner le stent à un emplacement précis. 20 Le chirurgien contrôle le déroulement de l'opération en visualisant une image radiologique de la zone traitée. L'image radiologique est une image acquise en temps réel qui permet au chirurgien de visualiser le positionnement des différents outils utilisés dans la zone à traiter. 25 Afin de pouvoir contrôler le positionnement de la prothèse dans la zone à traiter, le chirurgien doit pouvoir disposer d'une image dans laquelle le stent est bien visualisé. Or, dans l'image obtenue après déploiement du stent, le fil guide se superpose au stent. La présence du fil guide gène donc la visualisation du stent. Néanmoins, ce fil guide doit rester en place jusqu'à la fin de l'intervention pour des raisons médicales. En effet, dans le cas de la pose d'un stent, étant donné que le stent est un grillage fin de très faible contraste par rapport au reste de l'image et que le fil guide est de contraste plus élevé, le fil guide peut masquer certaines parties du stent qui présentent de l'intérêt pour le chirurgien. Ainsi, pour que le chirurgien ait accès à un maximum d'information, io il convient de supprimer le fil guide afin qu'il ne voie que le stent dans la zone à traiter. On connait des techniques qui permettent de supprimer des objets d'une image sans en altérer l'aspect visuel. Ces techniques sont connues sous le nom anglo-saxon d'inpainting. Toutefois, ces techniques procèdent 15 par interpolation de l'image autour de l'objet pour reconstruire la partie supprimée. Avec une telle technique, il y a une perte d'information incompatible avec un diagnostic dans le domaine médical. 20 PRESENTATION DE L'INVENTION Un objectif de l'invention est d'obtenir une image radiologique d'une zone à traiter au moyen d'une prothèse et d'un outil dans laquelle l'outil est supprimé, l'image obtenue étant utilisable à des fins de diagnostic. 25 Un tel objectif est atteint par un premier aspect de l'invention qui concerne un procédé de traitement d'images radiologiques comprenant les étapes consistant à : décomposer une image radiologique d'une zone à traiter, comprenant au moins une première structure et une seconde structure, en une superposition de couches, une couche comprenant uniquement une partie de la première structure à isoler du reste de l'image, la couche comprenant uniquement la partie de la première structure à isoler du reste de l'image étant déterminée au moyen d'un modèle paramétrique de la première structure ; déterminer à partir de la décomposition ainsi obtenue une image de la zone à traiter dans laquelle la partie de la première structure isolée est supprimée. L'invention permet de faire cela à partir d'une seule image en décrivant l'une des couches par un modèle paramétrique que l'on peut io estimer à partir de l'image acquise. L'invention permet à un praticien d'obtenir toute l'information nécessaire à son acte et est facile à mettre en oeuvre dans les systèmes d'imagerie connus. Le procédé selon le premier aspect de l'invention peut comprendre 15 un ou plusieurs des caractéristiques suivantes : l'étape de détermination consiste à soustraire de l'image radiologique de la zone à traiter la couche comprenant la partie à isoler du reste de l'image de manière à obtenir une image de la zone à traiter dans laquelle la partie de la première structure 20 isolée est supprimée ; il comprend une étape de pré-traitement de l'image acquise de manière à éliminer la composante du fond de l'image, c'est-à-dire le contenu correspondant qui est plus grand que la première structure et la second structure ; 25 l'étape de pré-traitement consiste à filtrer l'image acquise au moyen d'un filtre basse bas ou un filtre morphologique ; le modèle paramétrique de la première structure est au moins fonction de la distance à la ligne centrale, ou au centre de la première structure ; l'image radiologique de la zone à traiter représente une 5 structure vasculaire ; la première structure est un outil, typiquement un fil guide ou un cathéter et dans lequel la seconde structure est une prothèse vasculaire, typiquement un stent et les structures associées au vaisseau, telles que des calcifications ; io Il comprend une étape d'affichage de l'image de la zone à traiter dans laquelle la partie de la première structure isolée est supprimée ; l'image radiologique est issue d'une séquence d'images radiologiques préalablement acquises et enregistrées. 15 Selon un second aspect, l'invention concerne un système d'imagerie médicale comprenant une unité de traitement comprenant des moyens pour la mise en oeuvre d'un procédé selon le premier aspect de l'invention. Selon un troisième aspect, l'invention concerne un programme d'ordinateur comprenant des instructions machine pour la mise en oeuvre 20 d'un procédé selon le premier aspect de l'invention. PRESENTATION DES FIGURES D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront encore de la description qui suit laquelle est purement illustrative et non 25 limitative et doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 illustre un système d'imagerie médicale conforme à l'invention ; - la figure 2 illustre schématiquement les étapes du procédé de l'invention - la figure 3 illustre schématiquement une couche P conforme à l'invention - la figure 4 illustre schématiquement une superposition de trois couches qui modélisent une image d'une zone à traiter conforme à l'invention - la figure 5 illustre schématiquement une image radiologique d'une zone à traiter conforme à l'invention ; io - la figure 6 illustre schématiquement une couche estimée conforme à l'invention ; - la figure 7 illustre schématiquement l'image de la zone à traiter dans laquelle la portion du fil de guide a été supprimée conformément à l'invention 15 - la figure 8 est un schéma du fil de guide conforme à l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION Système d'imagerie médicale Sur la figure 1, l'appareil d'imagerie radiologique comprend une 20 source 1 apte à émettre un faisceau 2 de rayons X, un détecteur 3 disposé en face de la source 1 et configuré pour détecter les rayons émis par la source 1, un support 8 disposé entre la source 1 et le détecteur 3, une unité de traitement 4, une unité de stockage 5 et une unité d'interface 6. Le support 8 est destiné à recevoir un patient 7 sur lequel un 25 chirurgien doit pratiquer une opération, telle qu'une angioplastie en vue de traiter une athérosclérose. L'unité de traitement 4 est configurée pour commander l'émission de rayons X par la source 1 et le déplacement de la source 1 par rapport au détecteur 3. En outre, l'unité de traitement 4 est configurée pour commander la lecture d'une image par le détecteur 3 et à recevoir des données acquises par le détecteur 3. L'unité de traitement 4 est par exemple un/des ordinateur(s), un/des processeur(s), un/des microcontrôleur(s), un/des microordinateur(s), un/des automate(s) programmable(s), un/des circuit(s) io intégré(s) spécifique(s) d'application, d'autres circuits programmables, ou d'autres dispositifs qui incluent un ordinateur tel qu'une station de travail. L'unité de traitement 4 est couplée aux moyens de stockage 5 qui peuvent être intégrés ou séparés de l'unité de traitement 4. Ces moyens peuvent être formés par un disque dur ou tout autre moyen de stockage 15 amovible (un cd-rom, une disquette etc.). Ces moyens de stockage 5 peuvent servir à stocker une image radiologique de la zone à traiter acquise ou traitée. Il peut s'agir d'une mémoire ROM/RAM de l'unité de traitement 4, un CD-ROM, une clé USB, une mémoire d'un serveur central. L'unité de traitement 4 peut comprendre un dispositif de lecture (non 20 représenté) par exemple un lecteur de disquettes ou un lecteur de CD-ROM, pour lire des instructions d'un procédé de traitement d'images radiologiques (qui va être décrit dans la suite) d'un support d'instructions (non montré), comme une disquette ou un CD-ROM. En variante, l'unité de traitement 4 exécute les instructions du procédé de traitement (qui va être 25 décrit dans la suite) stockées dans des micrologiciels (non représentés). L'unité d'interface 6 comprend un dispositif d'affichage 9. L'unité d'interface 6 permet au chirurgien de contrôler son acte. Plus précisément, au cours de l'opération, le chirurgien visualise sur le dispositif d'affichage 9 les structures vasculaires de la zone opérée. Le dispositif d'affichage 9 est par exemple un écran d'ordinateur, un moniteur, un écran plat, un écran plasma ou tout type de dispositif d'affichage connu du commerce. Le dispositif d'affichage 9 permet à un chirurgien de visualiser les structures vasculaires de la zone opérée. Description du procédé La figure 2 illustre schématiquement les étapes du procédé. io Le procédé de traitement d'images exploite le principe qu'une image radiologique est par nature transparente et qu'elle peut être modélisée comme une superposition de plusieurs couches. On entend par couche un plan dans lequel chaque pixel de ce plan (I v correspond à une valeur d'absorbance ,u telle que ,u = log ° où Io est I~ 15 l'intensité du faisceau de rayon X transmis et où I est l'intensité du faisceau de rayon X incident à la couche considérée. La figure 3 illustre schématiquement une couche P avec le faisceau incident I et transmis Io. En partant de l'hypothèse que l'on peut modéliser une image 20 radiologique par une superposition de plusieurs couches, pour chaque pixel, l'intensité du faisceau transmis par toutes les couches s'exprime en i vertu de la loi de Beer-Lambert par limage = Le , où lest l'intensité du faisceau de rayon X incident limage est l'intensité du faisceau de rayon X après passage au travers de chaque couche i et où,u, est l'absorbance. 25 La figure 4 illustre schématiquement la superposition de trois couches qui modélisent une image d'une zone à traiter. Dans le cas où l'image radiologique est l'image d'une zone à traiter comprenant au moins un outil et une prothèse vasculaire, les rayons X vont traverser l'outil et la prothèse de sorte que chaque pixel de l'image radiologique comprend toute l'information relative à la zone à traiter. La figure 5 illustre schématiquement une image radiologique d'une zone à traiter. Cette image 20 comprend un stent 202, un fil guide 203 et des marqueurs 2030, 2031. Ces marqueurs 2030, 2031 sont disposés respectivement aux deux extrémités du stent 202 et permettent de repérer facilement le stent 202 dans l'image 20. io Il est à noter que le vaisseau sanguin dans lequel se trouvent le stent 202, le fil guide 203 et les marqueurs 2030, 2031 est présente des propriétés d'absorption du rayonnement qui ne sont pas très différentes de celles des tissus environnants et ne génère donc pas de contraste dans l'image et est par conséquent invisible dans l'image radiologique. 15 Le procédé de traitement d'images radiologiques ici décrit vise à supprimer une partie du fil guide 203. La partie du fil guide 203 est celle qui est située entre les marqueurs 2030, 2031, c'est-à-dire à l'intérieur du stent 202. De manière similaire on pourrait supprimer n'importe quelle autre partie, ou la totalité du guide. 20 Dans une première étape 100, on acquiert l'image radiologique 20 de la zone à traiter et dans une seconde étape 200 on décompose l'image radiologique acquise en une superposition de couches, une couche comprenant uniquement la partie d'outil à isoler du reste de l'image. De manière plus générale, l'image radiologique ici traitée peut être 25 issue d'une séquence d'images radiologiques préalablement acquises et enregistrées ou bien encore être issue de la combinaison de plusieurs images entre elles, par exemple trente images. La figure 6 illustre la couche 21 avec la partie du fil guide 203 disposée entre les deux marqueurs 2030, 2031 isolée du reste de l'image 20. Une fois obtenue cette modélisation en couche, dans une troisième étape 300, on soustrait de l'image 20 radiologique de la zone à traiter la couche 21 comprenant l'outil isolé du reste de l'image. On obtient ainsi l'image 22 de la zone à traiter dans laquelle la portion d'outil est supprimée. La figure 7 illustre l'image 22 de la zone à traiter dans laquelle la io portion d'outil située entre les deux marqueurs 2030, 2031 est supprimée. La visualisation du stent 202 n'est ainsi plus altérée par la présence du fil guide 203. En outre, avec un tel procédé, compte tenu que l'image radiologique de la zone à traiter est transparente on ne perd pas d'informations, 15 notamment autour de la zone dans laquelle la partie du fil guide 203 est supprimée. La modélisation en couche de l'image acquise est rendue possible du fait que l'on peut décrire une couche selon un modèle paramétrique. On décrit ci-dessous l'estimation de la couche comprenant 20 uniquement la portion du fil guide 203 que l'on souhaite supprimer. Pour estimer la couche comprenant la partie du fil guide 203 à supprimer, on met en oeuvre un modèle paramétrique de la couche à estimer. Une telle couche (sa cartographie d'intensité) est 25 mathématiquement décrite par la fonction f(p) où p est un vecteur de paramètres et f la fonction permettant d'obtenir les valeurs des intensités décrivant la couche sachant p. Pour estimer p à partir de l'image, on peut utiliser plusieurs techniques d'estimation connues comme par exemple la technique MAP (en anglais, « Maximum a Posteriori »). La figure 8 illustre le fil guide de la couche à estimer. On définit la couche comme une image paramétrique f(p) où p =[c,profil], avec c la ligne centrale de l'ensemble de pixel définissant le fil guide 203 et profil une fonction qui à une distance d associe la valeur du fil guide 203 pour tout pixel à cette distance d de la ligne centrale c. On suppose ici que la valeur des pixels du fil guide ne dépend que de la distance à la ligne centrale c . io Pour déterminer la courbe c décrivant le fil guide 203 on peut utiliser plusieurs techniques connues, comme par exemple décrite dans le document : Adrian Barbu, Vassilis Athitsos, Bogdan Georgescu, Stefan Bôhm, Peter Durlak, Dorin Comaniciu "Hierarchical Learning of Curves Application to Guidewire Localization in Fluoroscopy",2007 IEEE Computer 15 Society Conference on Computer Vision and Pattern Recognition (CVPR 2007), 18-23 June 2007, Minneapolis, Minnesota, USA, IEEE Computer Society 2007. Une fois la ligne centrale c du fil guide 203 estimée, on peut déterminer profil(d) de la manière suivante. 20 Il est à noter qu'avant de mettre en oeuvre l'estimation à proprement parler, on peut mettre en oeuvre une étape 1000 de pré-traitement de l'image acquise de manière à éliminer la composante de l'image correspondant à son fond, c'est-à-dire à des structures bien plus étendues que les structures d'intérêt, à savoir le stent 202 et le fil guide 25 203. Cette étape de pré-traitement 1000 consiste à estimer le fond de l'image au moyen d'un filtrage passe bas ou bien par une approche de morphologie mathématique de type connue. Une fois le fond de l'image estimé, on soustrait ce dernier à l'image acquise par soustraction logarithmique. Ceci peut aussi être vu comme l'estimation et la soustraction d'une couche de l'image formée par le fond. Dans l'image qui en résulte, la valeur des pixels de cette image est proportionnelle à l'absorbance des structures fines comme le fil guide 203 et le stent 202. On considère les pixels à une distance d de la ligne centrale cet on détermine une valeur représentative de tous ces pixels, comme par exemple leur moyenne ou leur médiane Ainsi, sachant c et profil(d), on io obtient les valeurs des pixels pi qui correspondent au fil guide 203. La couche contenant la portion de fil guide 203 à supprimer est enfin soustraite de l'image 20 de la zone à traiter. Il s'agit d'une soustraction logarithmique. REVENDICATIONS1. Procédé de traitement d'images radiologiques comprenant les étapes consistant à : - décomposer (200) une image radiologique d'une zone à traiter, comprenant au moins une première structure et une seconde structure, en une superposition de couches, une couche comprenant uniquement une partie de la première structure à isoler du reste de l'image, la couche comprenant uniquement la partie de la première structure à isoler du reste io de l'image étant déterminée au moyen d'un modèle paramétrique de la première structure ; - déterminer (300) à partir de la décomposition ainsi obtenue une image de la zone à traiter dans laquelle la partie de la première structure isolée est supprimée. 15 2. Procédé selon la revendication 1 dans lequel l'étape de détermination consiste à soustraire (300) de l'image radiologique de la zone à traiter la couche comprenant la partie à isoler du reste de l'image de manière à obtenir une image de la zone à traiter dans laquelle la partie 20 de la première structure isolée est supprimée. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 à 2 comprenant en outre une étape de pré-traitement (1000) de l'image acquise de manière à éliminer la composante du fond de l'image, c'est-à-dire le contenu 25 correspondant qui est plus grand que la première structure et la second structure. 25 4. Procédé selon la revendication 3 dans lequel l'étape de pré-traitement consiste à filtrer l'image acquise au moyen d'un filtre basse bas ou un filtre morphologique. 5. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel le modèle paramétrique de la première structure est au moins fonction de la distance à la ligne centrale, ou au centre de la première structure. 6. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel io l'image radiologique de la zone à traiter représente une structure vasculaire. 7. Procédé selon la revendication 6 dans lequel la première structure est un outil, typiquement un fil guide ou un cathéter et dans 15 lequel la seconde structure est une prothèse vasculaire, typiquement un stent et les structures associées au vaisseau, telles que des calcifications. 8. Procédé selon l'une des revendications précédentes comprenant une étape d'affichage de l'image de la zone à traiter dans laquelle la 20 partie de la première structure isolée est supprimée. 9. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel l'image radiologique est issue d'une séquence d'images radiologiques préalablement acquises et enregistrées. 10. Système d'imagerie médicale comprenant une unité de traitement comprenant des moyens pour la mise en oeuvre d'un procédé de traitement selon l'une des revendications précédentes. 11. Programme d'ordinateur comprenant des instructions machine pour la mise en oeuvre d'un procédé selon l'une des revendications 1 à 9.