Brevet FR3092239A1 — publié le 20200807

Description Titre de l'invention : Procédé de détermination virtuelle de la dose de rayonnement X reçue par la peau d'un sujet [0001] La présente invention concerne le domaine médical, en particulier de l'imagerie médicale utilisant les rayons X, et a pour objet un procédé de détermination virtuelle de la dose reçue ou à recevoir par la peau d'un sujet, et éventuellement par au moins certains organes de ce dernier. [0002] Actuellement, avec la multiplication des expositions des sujets soumis à des prises de vues extra- et intraopératoires à l'aide d'imageurs à rayons X, la dose cumulée reçue par les sujets augmente fortement et peut aboutir à une nécrose locale de la peau, voire des tissus sous-jacents. [0003] En effet, bien que les imageurs X mis en oeuvre fournissent des informations sur la dose émise et sur la dose délivrée au niveau d'un point de référence spécifique, il ne s'agit là que de données indirectes, qui ne livrent pas de renseignements sur la dose effectivement reçue par la peau, ni sur sa répartition. [0004] De plus, en termes de règles et de recommandations officielles, il est prévu qu'un suivi du sujet est assuré dès qu'une valeur seuil est atteinte. [0005] Un autre aspect à prendre en considération est le décalage temporel important (jusqu'à plusieurs semaines) entre l'application des rayons X et l'apparition des conséquences d'une dose cumulée importante au niveau de la peau. [0006] Il serait par conséquent très utile, voire vital d'un point de vue sanitaire et médical, de pouvoir connaître la dose effectivement reçue par la peau d'un sujet, ainsi que sa répartition géographique, au moins au niveau d'une zone d'intérêt, avant, durant et/ou après chaque examen ou prise de vue, ainsi que la dose cumulée résultant de prises de vues successives antérieures, sur une période donnée éventuellement (durant laquelle le caractère cumulatif des effets est vérifié). [0007] Il existe ainsi une forte demande pour pouvoir disposer, préférentiellement en temps réel, d'une information fiable relative à la valeur de la dose de rayons X reçue et à sa distribution ou répartition au niveau de la peau, de la dose reçue durant une phase de prise(s) de vue, ainsi que la dose cumulée après des phases massives de mises d'images, au cours d'examens ou d'interventions, que les imageurs utilisés soient fixes ou mobiles. [0008] De plus, une cartographie avec historique des doses reçues par une région d'intérêt d'un sujet présente un intérêt médical évident. [0009] En outre, il pourrait également être intéressant de disposer d'une illustration simple et parlante de l'interaction du faisceau avec la peau du sujet, par le biais de la réalité 2 augmentée. [0010] Enfin, une éventuelle connaissance de la dose reçue ou à recevoir par un ou plusieurs organes internes affecté(s) par l'irradiation X peut être une information importante en cas d'expositions répétées. [0011] L'invention a pour objet d'apporter une solution au moins aux principales demandes évoquées précédemment, en vue de surmonter les limitations essentielles de l'état de la technique. [0012] A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de détermination virtuelle, antérieure ou postérieure à une intervention ou à une prise d'image(s) sous rayonnement X, de la dose reçue par la peau recouvrant une zone d'intérêt du corps d'un sujet donné, durant au moins une phase ou la totalité de l'acte considéré, et/ou de manière cumulée sur une période définie, ainsi que de la répartition de cette dose sur la peau dudit sujet, connaissant la géométrie, les dimensions et la répartition de l'intensité de rayonnement du faisceau de rayons X projeté par r imagcur utilisé, le sujet étant allongé sur le dos sur une table durant la prise d'image, préférentiellement sur son dos, procédé caractérisé en ce qu'il consiste : a) à placer le sujet sur la table, b) à réaliser une acquisition 3D de la surface visible du sujet allongé et d'au moins une partie de la table, au moyen d'une caméra RGBD mobile pourvue d'un marqueur optique et à générer un modèle 3D de cette surface visible, tout en déterminant la position dudit modèle 3D dans le référentiel de la caméra ROB fixe, c) à superposer le modèle 3D, reconstruit à partir des prises de vues de la caméra RGBD mobile, à l'image réelle du sujet fournie par une caméra ROB fixe pour aboutir à une représentation 3D, en réalité augmentée, d) à générer un modèle 3D circonférentiel de la totalité de la peau enveloppant la zone d'intérêt considérée du corps du sujet, e) à recueillir des données d'orientation(s), de position(s) et de valeur(s) de dose du faisceau émis par l'imageur durant la phase ou l'acte considéré(e), t) à calculer la dose reçue durant cet(te) phase ou acte par des unités de surface élémentaires de la peau de la zone (l'intérêt, g) à afficher, sur le modèle 3D de la peau de la zone d'intérêt, la répartition des niveaux d'irradiation par régions en fonction de la dose reçue ou à recevoir durant la phase ou l'acte considéré(e), seul(e) ou de manière cumulée avec la ou les dose(s) reçue(s) durant un(e) ou plusieurs acte(s) ou phase(s) précédent(e)s. [0013] L'invention sera mieux comprise, grâce à la description ci-après, qui se rapporte à des modes de réalisation préférés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, et expliqués avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels : [0014] [fig.1] 3 est une vue en perspective d'une pièce équipée d'un imageur fixe à bras en C, ainsi que d'une table et d'une caméra ROB fixe ; [0015] [fig.2] est une vue en perspective d'une pièce équipée d'un imageur mobile à bras en C, ainsi que d'une table et de caméras fixes ROB et RGBD ; [0016] [fig.3] est une vue partielle illustrant l'acquisition au moyen d'une caméra RGBD mobile de prises de vue du sujet (porc) et de la table sur laquelle il est allongé ; [0017] [fig.4A] et [0018] [fig.413] sont des vues selon deux directions différentes du modèle 3D de la surface visible du sujet et de son environnement immédiat obtenu par reconstitution des prises de vue de la figure 3 ; [0019] [fig.5] est une représentation 3D en réalité augmentée du sujet par superposition de l'image réelle de la caméra ROB avec le modèle 3D de la zone d'intérêt obtenu par traitement des prises de vue de la caméra mobile ROB ; [0020] [fig.6A] et [0021] [fig.6B] sont des vues recto et verso du modèle 3D circonférentiel de la totalité de la peau enveloppant la zone d'intérêt du corps du sujet, obtenu à partir des prises de vue effectuées avec la caméra RGBD mobile suivi soit d'un calcul effectué à l'aide d'un algorithme adapté pour compléter le maillage du patient pour les portions en contact avec la table (et qui ne sont pas visibles par la caméra RGBD), soit d'un recalage avec un modèle 3D préopératoire (qui permet également d'obtenir le maillage de la peau du patient qui est en contact avec la table) ou d'un modèle 3D préopératoire ; [0022] [fig.7] est une vue similaire à celle de la figure 5, avec affichage additionnel des zones cor- respondant aux régions à irradiations différentes de la peau de la zone d'intérêt ; [0023] [fig.8A] et [0024] [fig.8B] sont des représentations graphiques, respectivement sous forme de tracé (8A) et d'impression écran (8B), permettant de comparer la courbe théorique (obtenue par mise en oeuvre procédé) et la courbe des mesures effectives de la dose reçue par le sujet, et, [0025] [fig.9] est une représentation 3D en réalité augmentée, similaire à celle de la figure 5, d'un sujet humain. [0026] L'invention concerne un procédé de détermination virtuelle, antérieure ou postérieure à une intervention ou à une prise d'image(s) sous rayonnement X, de la dose reçue par la peau 1 recouvrant une zone d'intérêt 2 du corps d'un sujet 3 donné, durant au moins une phase ou la totalité de l'acte considéré, et/ou de manière cumulée sur une période définie, ainsi que de la répartition de cette dose sur la peau 1 dudit sujet 3, connaissant la géométrie, les dimensions et la répartition de r intensité de rayonnement du faisceau 4 de rayons X projeté par l'imageur 5 utilisé, le sujet 3 étant allongé sur une table 6 durant la prise d'image, préférentiellement sur son dos. [0027] Conformément à l'invention, ce procédé consiste essentiellement : a) à placer le sujet 3 sur la table 6, b) à réaliser une acquisition 3D de la surface visible 8 du corps du sujet 3 allongé et d'au moins une partie de la table 6, au moyen d'une caméra RGBD 9 mobile, le cas échéant pourvue d'un marqueur optique 9', et à générer un modèle 3D de cette surface visible 8, c) à superposer le modèle 3D, reconstruit à partir des prises de vues de la caméra RGBD mobile 9, à une image réelle du sujet 3 fournie par une caméra ROB ou RGBD fixe 7 pour aboutir à une représentation 3D 8', en réalité augmentée, dudit corps du sujet 3, d) à générer un modèle 3D circonférentiel 10 de la totalité de la peau enveloppant la zone d'intérêt 2 considérée du corps du sujet 3, e) à recueillir des données d'orientation(s), de position(s) et de valeur(s) de dose du faisceau 4 émis par l'imageur 5 durant la phase ou l'acte considéré(e), f) à calculer la dose reçue durant cet(te) phase ou acte par des unités de surface élémentaires de la peau 1 de la zone (l'intérêt 2, g) à afficher, sur le modèle 3D 10 de la peau 1 de la zone d'intérêt 2, la répartition des niveaux d'irradiation par régions en fonction de la dose reçue ou à recevoir durant la phase ou l'acte considéré(e), seul(e) ou de manière cumulée avec la ou les dose(s) reçue(s) durant un(e) ou plusieurs acte(s) ou phase(s) précédent(e)s. [0028] Grâce à l'invention, il est ainsi possible de disposer, pour un sujet 3 donné ou au moins pour une zone ou région d'intérêt 2 d'un tel sujet : - d'une information en temps réel sur la distribution de la dose individuelle appliquée/reçue durant un acte donné ; - d'une information sur la dose cumulée reçue suite à des actes répétés, réalisés ou prévus ; - d'une visualisation dynamique de l'interaction du faisceau de rayons X avec la peau et/ou les organes du sujet. [0029] Ces éléments permettent, dans le cadre de la réalisation d'un acte à exécuter ou en cours d'exécution, d'optimiser la dose délivrée et/ou d'ajuster la balistique d'application de la dose, et, dans le cadre de simulations de systèmes/procédés virtuels, de réaliser des planifications préopératoires et d'estimer et d'optimiser l'angle d'application des rayons X sur la zone d'intérêt 2, pour réduire au maximum la dose reçue par le sujet 3. [0030] En accord avec un premier mode de réalisation, l'image réelle du sujet 3 est fournie par une caméra ROB fixe 7, avantageusement située en hauteur et au-dessus de r imagcur 5, le modèle 3D est fourni par une caméra RGBD mobile 9 pourvue d'un marqueur optique 9' et une étape de détermination de la position du modèle 3D dans le référentiel de la caméra ROB fixe 7 est effectuée avant superposition dudit modèle 3D et de l'image réelle. [0031] En accord avec un second mode de réalisation, l'image réelle du sujet 3 est fournie par une caméra RGBD fixe 7, avantageusement située en hauteur et au-dessus de r imagcur 5, le modèle 3D est fourni par une caméra RGBD et une étape de recalage des nuages de points respectifs de l'image réelle et du modèle 3D est effectuée avant superposition dudit modèle 3D et de ladite image réelle. [0032] Le cas échéant, il peut être prévu d'acquérir au préalable les positions relatives de la table 6 et de l'imageur 5 au moyen de la caméra ROB 7 fixe, pourvue d'un référentiel. [0033] Avantageusement, le procédé peut consister, lors de l'étape d), à extraire de la repré- sentation 3D partielle 8' obtenue à l'issue de l'étape c), une première portion de l'image 3D circonférentielle de la peau 1 correspondant à la zone d'intérêt 2 concernée et à générer une image 3D circonférentielle 10 de la totalité de la peau 1 enveloppant la zone d'intérêt 2, d'abord par construction logicielle d'une seconde portion complémentaire correspondant à la surface non visible, à savoir correspondant au dos du sujet 3, puis par fusion desdites première et seconde portions. [0034] De manière préférée, le procédé peut consister, préalablement à la réalisation de l'intervention ou de la prise d'image(s), à obtenir un modèle virtuel 3D du sujet 3, ou au moins de la zone d'intérêt 2 concernée, à partir d'une image scanner ou CT préopératoire complète ou non du sujet 3, à effectuer le cas échéant une segmentation dudit modèle 3D pour en extraire une représentation 3D circonférentielle de la totalité de la surface du sujet 3 enveloppant la zone d'intérêt 2 concernée, et le cas échéant des organes internes de cette zone 2, à réaliser un recalage, et éventuellement une adaptation, de cette représentation 3D circonférentielle à l'aide de l'image 3D acquise au moyen de la caméra RGBD 9 à l'étape b), et à utiliser cette représentation 3D circonférentielle recalée pour effectuer les étapes e) à g). [0035] Selon une première variante de réalisation, et dans le cas d'un imageur 5 qui est fixe, au moins par rapport à la table 6 et à la caméra ROB fixe 7, par exemple fixée au 6 plafond de la pièce logeant r imagcur 5, on détermine la matrice de passage du référentiel de l'imagcur 5 au référentiel de la caméra RGB fixe 7 et la position de la table 6 dans ce dernier référentiel, en positionnant un marqueur 11, visible pour rimagcur 5 et pour la caméra fixe 7, sur la table 6 et en acquérant la position du marqueur 11 dans ces deux référentiels. [0036] Selon une seconde variante de réalisation, et dans le cas d'un imagcur 5 mobile, la position dudit imagcur 5 est déterminée par une caméra RGBD fixe 12. [0037] Dans le cadre d'une phase préparatoire préalable ou durant la réalisation d'un acte, le procédé peut consister, éventuellement antérieurement à la réalisation d'une phase ou d'un acte donné(e), à estimer la dose prévisible que recevrait la peau 1 dc la zone d'intérêt 2 et sa répartition, ce pour une position virtuelle donnée de l'imageur 5 par rapport au sujet 3 durant ladite phase ou ledit acte déterminé(c) et, éventuellement, à modifier la position de l'imagcur 5 et à répéter l'estimation précédente jusqu'à atteindre une valeur de dose reçue et une répartition de celle-ci jugées optimales. [0038] Afin d'aboutir à la visualisation informativement efficace et intuitive, il peut être prévu, sur un moyen d'affichage, au moins de la zone d'intérêt 2, de différencier visuellement les zones irradiées à des doses différentes, cumulatives ou non, par mise en oeuvre d'une palette de couleurs corrélées auxdites doses. [0039] A titre d'exemple, on peut mettre en oeuvre un imagcur 5 à rayons X du type à bras en C. [0040] Dans le cadre d'un suivi médical efficient, et en relation avec l'exploitation de dossiers médicaux électroniques, il peut avantageusement être prévu de créer un fichier propre à chaque sujet 3 et contenant une représentation 3D de la surface de la peau de ce dernier ou au moins de la zone d'intérêt 2 considérée, affichant la répartition des doses successives cumulées de rayons X, éventuellement affectées chacune d'un facteur réducteur fonction de l'ancienneté de l'exposition. [0041] Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et re- présentés aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention. 7 [Revendication 1] [Revendication 2]