FR2833100A1 - Procede de reconstitution d'une image d'un organe - Google Patents
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Abstract
L'invention se rapporte à un procédé de reconstitution d'une image d'un organe (18) à partir d'au moins deux images radiographiques de l'organe prises à l'aide d'un appareil de radiographie (12, 14) dans deux positions de l'organe séparées par un mouvement de roulement de l'organe, le procédé comprenant les étapes de :- détermination du mouvement de roulement de l'organe (18) entre les deux positions,- extraction de vecteurs de mouvement (24) de la surface de l'organe (18),- interpolation des vecteurs de mouvement entre les vecteurs de mouvement extraits (24),- reconstitution de l'organe. Le procédé permet de reconstituer la structure tridimensionnelle des tissus en réduisant les ambiguïtés sur la présence d'une lésion, dues à la superposition des tissus.
Description
ventilé (19).
PROCEDE DE RECONSTITUTION D'UNE IMAGE D'UN ORGANE
DOMAINE DE L' INVENTION
L'invention concerne un procédé de reconstitution d'une image d'un organe.
ARRIERE PLAN DE L'INVENTION
Les app areils de mammographie p ermettent de réaliser à l' aide de rayons X des examens d'organes de patients. L'image est acquise à l'aide d'un récepteur
d'image comprenant soit une plaque photographique, soit un capteur numérique.
Pour la prise de vue, l'organe du patient est maintenu contre le récepteur d'image à l'aide d'une pelote de compression; la pelote appuie l'organe contre le récepteur, en le comprimant suivant la direction de propagation des rayons X. Les examens pratiqués avec de tels appareils comprennent les prises de vue cranio-caudale et latérale. La prise de vue cranio-caudale consiste à irradier l'organe par le dessus, de sorte à obtenir une vue de l'organe dans l'axe allant de la tête aux pieds de la patiente. La prise de vue latérale consiste à irradier l'organe par le côté, de sorte à
obtenir une vue de l'organe dans un axe kansverse au corps du patient.
Classiquement en mammographie, la pelote de compression est mobile non seulement dans une direction parallèle à la direction des rayons X, mais aussi suivant une direction perpendiculaire à la direction de propagation des rayons X (ex: Senographe de GE Medical System). Ceci permet un positionnement libre de la pelote avant de la fixer dans la position de compression du sein. En position de
compression du sein, la pelote est immobile.
La société Planmed propose sous la référence Max View un système de compression qui présente une pelote de compression associée à un film mobile, dans une direction perpendiculaire à la direction de propagation des rayon X et perpendiculaire au grill costal. Cet appareil permet au sein à radiographier d' eke alternativement comprimé et tiré, éventuellement plusieurs fois, avant la prise de
vue et/ou enhe différentes prises de vue.
Dans les appareils décrits ci-dessus, lors des prises de vue, l'agencement
tridimensionnel des tissus dans le sein de la patiente est projeté sur un plan image.
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Dans le cas de l'examen d'un sein dense ou d'un sein avec de nombreuses structures fibreuses, la superposition des tissus lors de la prise de vue conduit à
des ambiguités dans l'interprétation de la prise de vue.
Des images d'organes peuvent aussi étre obtenues par la technique de la tomographie. La tomographie permet d'obtenir la radiographie d'une mince couche d'organe à une profondeur voulue. Dans ce procédé, l'organe est fixe entre le récepteur d'image et la pelote de compression et la source de rayonnement est mobile autour de l'organe. Dans le cas de l'examen d'un organe dense ou d'un organe avec de nombreuses structures fibreuses, la superposition des tissus lors de
la prise de vue conduit à des ambiguïtés dans l'interprétation de la prise de vue.
Il existe donc un besoin en un procédé permettant de lever les ambiguités
dans l'interprétation de l'imagerie.
BREF RESUME DE L'INVENTION
En résumé, selon un mode de réalisation de la présente invention, la reconstitution d'une image d'un organe à partir d'au moins deux images radiographiques de l'organe prises à l'aide d'un appareil de radiographie dans deux positions de l'organe séparces par un mouvement de roulement de l'organe, est réalisée par un procédé comprenant les étapes de: détermination du mouvement de roulement de l'organe entre les deux positions, - extraction de vecteurs de mouvement de la surface de l'organe, - interpolation des vecteurs de mouvement entre les vecteurs de mouvement extraits,
- reconstitution de l'organe.
Le procédé permet de reconstituer la structure tridimensionnelle des tissus en réduisant les ambiguïtés sur la présence d'une lésion, dues à la superposition
des tissus.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
La figure 1 montre une vue schématique de côté d'un appareil de radiographie;
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Les figures 2, 3 et 4 montrent une vue schématique de côté de l'appareil de la figure 1 selon des prises de vue dans différentes positions de l'organe; La figure 5 montre une vue schématique du roulement d'une pelote de compress1on; Les figures 6 à 8 montrent une vue schématique des mouvements de l'organe.
DESCRI1PTION DETAILLEE DE L'INVENTION
En référence aux figures, est décrit un procédé selon un mode de réalisation
de l'invention. Sur les figures appara^t le contour d'un organe 18 d'un patient.
L' invention concerne un procédé de reconstitution d'une image d'un organe à partir d'au moins deux images radiographiques de l'organe prises à l'aide d'un appareil de radiographie. Les images sont obtenues dans deux positions de
l'organe 18 séparées par un mouvement de roulement de l'organe 18.
La figure 1 montre une vue schématique de côté d'un appareil de radiographie 10. L'appareil 10 comprend un tabe 11 à rayon X, un récepteur d'image 12 et une pelote de compression 14. Le tube 11 émet des rayons X dans une direction de propagation. Le récepteur d'image 12 est adapté à recevoir les rayons provenant du tube 11. Le récepteur 12 comprend un bord 16 de contact avec la patiente. La pelote de compression 14 est entre le tube 11 et le récepteur 12. Elle est mobile en translation le long de la direction de propagation des rayons X, selon la flèche 19. L'appareil comprend également un organe 13 de maintien de la pelote 14 le long de la direction de propagation des rayons dans une position de compression. Dans la position de compression, la pelote 14 est mobile en projection suivant au moins une direction perpendiculaire à la direction de propagation des rayons X et parallèle au bord de contact 16 du récepteur d'image 12. Dans un mode de réalisation, le récepteur d'image 12 est également mobile en projection suivant au moins une direction perpendiculaire à la direction de
propagation des rayons X et parallèle au bord de contact 16.
L'appareil de la figure 1 permet de comprimer l'organe 18 entre le récepteur 12 et la pelote 14 et de rouler l'organe pour effectuer des prises de vue de l'organe
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18 dans deux positions séparées par le mouvement de roulement. L'appareil présente l'avantage de faire des prises de vue différentes alors que le tube à rayons X est immobile et que le patient ne change pas de position. Sur les différentes
images obtenues, l'épaisseur de l'organe demeure identique.
Les figures 2, 3, 4 monhent une vue schématique de côté de prises de vue
dans différentes positions de l'organe.
La figure 2 monke une prise de vue de l'organe 18 dans la position de compression entre le récepteur 12 et la pelote 14. La prise de vue est effectuée avant le roulement. Cette prise de vue permet d'obtenir une image dans laquelle
les positions des tissus référencés A, B et C se superposent.
La figure 3 montre une prise de vue dans laquelle le récepteur 12 et la pelote 14 ont subi un mouvement de roulement, respectivement vers la gauche selon la flèche 17 et vers la droite selon la flèche 15. Grâce à ce mouvement de roulement, les tissus de l'organe sont déformés et les positions des tissus A, B et C sont
modifiées lors de la prise de vue.
La figure 4 monke une prise de vue dans laquelle le récepteur 12 et la pelote 14 ont subi un mouvement de roulement, respectivement vers la droite (flèche 17) et vers la gauche (flèche 1 S). Sur la prise de vue, les postions A, B et C sont
modifiées d'une autre manière par rapport aux prises de vue précédentes.
Les figures 2, 3 et 4 montrent non limitativement le roulement du récepteur 12 et de la pelote 14. Il est envisageable de ne rouler que la pelote. L'avantage de rouler le récepteur 12 et la pelote 14 est que les positions de tous les tissus sont modifiées, en particulier les positions des tissus situés à proximité du récepteur 12. I1 est aussi envisageable de prendre plus de deux images les unes après les autres en effectuant un mouvement de roulement entre chaque prise de vue. I1 est également possible, entre chaque prise de vue après roulement, de revenir à la
position dans laquelle le récepteur 12 et la pelote 14 ne sont pas roulés.
Le procédé de reconstitution d'une image d'un organe est effectué à partir d'au moins deux images radiographiques de l'organe prises avec un appareil du type l'appareil 10 de radiographie. Les deux images correspondent à deux
positions de l'organe séparces par un mouvement de roulement de l'organe.
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L' image qui sert d' image de rétérence est librement déterminée. Les deux images peuvent êke par exemple obtenues aux figures 2 et 3, ou 2 et 4, ou 3 et 4... Le procédé comporte une étape de détermination du mouvement de roulement de l'organe entre les deux positions. Cette étape permet de connâître la quantité de déplacement du récepteur 12 et de la pelote 14 effectuée entre chaque prise de vues. Le déplacement du récepteur 12 et de la pelote 14 peut êke effectué manuellement. Avantageusement le déplacement est motorisé, ce qui permet de ma^triser leur déplacement. Le mouvement de roulement peut être également
mesuré par des capteurs de position ou des marqueurs visibles sur les images.
Le procédé comprend ensuite une étape d'exkaction des vecteurs de mouvement de roulement de l'organe entre les deux positions. Cette étape est représentée sur la figure 5. La figure 5 monhe une vue schématique du roulement de la pelote de compression 14. La figure est une vue craniocaudale de l'organe placé sous la pelote 14. Ces vecteurs sont représentés par les flèches 24. Les vecteurs de mouvement sont extraits pour les points o la surface de l'organe reste en contact avec le récepteur 12 et la pelote 14 au cours du roulement. La figure 6
montre une vue schématique des mouvements de l'organe selon une vue de côté.
Les flèches 24 représentent les vecteurs de mouvement pour les points qui restent en contact de la pelote 14 et du récepteur 12. Les vecteurs de mouvement de ces points correspondent à la quantité de mouvement de déplacement de la pelote 14 et du récepteur 12. Sur la figure 5, la pelote 14 a un mouvement circulaire de centre O; localement la quantité de mouvement de la pelote est égale à la quantité de mouvement d'un point de la surface de l'organe qui reste en contact de la
pelote 14 ou du récepteur 12.
Le procédé de reconstitution comprend ensuite une étape d' interpolation de vecteurs de mouvement de l'intérieur de l'organe entre les vecteurs exkaits pour
déterminer le mouvement de l'ensemble de l'organe entre la pelote et le récepteur.
Le procédé comprend enfin une étape de reconstitution de l'organe. Ce procédé permet d'obtenir une reconstitution tridimensionnelle de l'organe et d'obtenir des renseignements plus fiables sur les éventuelles lésions et sur la différenciation
enhe lésions et tissus sains.
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Les images de l'organe reconstitué sont visualisées en utilisant des techniques connues de visualisation connues telles que les techniques MIP
(Maximum Intensity Pixel), VR (volume rendering),...
Entre les étapes d' extraction et d'interpolation, le procédé comprend en outre une étape d' extrapolation des vecteurs de mouvement de la surface de l'organe entre les vecteurs extraits; cette partie de la surface est les contours latéraux de l'organe. Cette étape est représentée sur la figure 7. Les vecteurs de mouvement déterminés à cette étape portent la rétérence 26. Ils représentent la quantité de mouvement des points de la surface de l'organe qui ne sont en contact ni avec le récepteur 12 ni avec la pelote 14. Cette étape permet de déhinir les
vecteurs de mouvement de toute la surface de l'organe.
L'étape d'interpolation comprend l'interpolation des vecteurs de
mouvement des points situés à l'intérieur de l'organe.
Avantageusement, l'étape d'interpolation ou/et l'étape d'extrapolation sont réalisces à l'aide d'un modèle élastique de l'organe. Ce modèle peut comprendre des éléments volumétriques qui modifient localement les propriétés mécaniques de l'organe (élasticité et visco-élasticité). Les éléments volumétriques simulent par exemple une lésion. Les propriétés localement différentes sont définies avant la réali sation de la radio graphie (par exemp le en suppo sant constantes les propriétés dans l'organe hors lésion). Les contraintes mécaniques définies par la compression de la pelote 14 et par le mouvement de roulement de la pelote 12 et du récepteur 14 sont appliquées au modèle en tant que conditions limites. Ce modèle permet de déterminer les vecteurs de mouvement de l'ensemble de l'organe. Alternativement, l'étape d'interpolation ou/et l'étape d'extrapolation sont effectuées avec une méthode basce sur la supposition qu'il existe un point de référence R au centre de l' organe et que la déformation des tissus de l' organe est sensiblement symétrique autour de ce point R. Le point R est par exemple le centre naturel de l'organe lorsque celui-ci n'est par roulé, ou le point à égale distance de la pelote 14 et du récepteur 12. La figure 8 montre cette méthode. La détermination du vecteur de mouvement d'un point P situé à l'intérieur de
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l'organe est effectuée comme suit. Le point R est déterminé. Une droite D1 est kacce enke ce point de référence et le point P. Cette droite D1 permet de déterminer le point S de la surface de l'organe dont le vecteur de mouvement est proportionnel à celui du point P. La droite D1 passe par l'origine du vecteur de mouvement du point S. Une droite D2 est tracée enke le point R et l'extrémité du vecteur de mouvement du point S. Le vecteur de mouvement du point P est celui qui trouve son origine au point P. qui s'étend parallèlement au vecteur de mouvement du point S et qui a son extrémité sur la droite D2. Les vecteurs de mouvement des points P et S sont proportionnels et le rapport enke les deux vecteurs correspond au rapport de leur éloignement respectif par rapport au point R. Les étapes d'exkapolation et d'interpolation peuvent êke effectuces avec encore une anke méthode similaire à la précédente, en déterminant un segment de
référence au cenhe de l'organe au lieu d'un point de réLérence.
L'ensemble des vecteurs de mouvement est appelé Di par la suite.
La reconstitution kidimensionnelle de l'organe est effectuée à l' aide d'un algorithme du type un algorithwe de reconstruction itératif (Algebric Reconstruction Technique ou ART). Toutefois, le procédé peut êke généralisé à tout algorithme itératif comprenant des opérations de projection et de rétro projection. La reconstruction de l'organe est par exemple réalisce comme suit: - initialisation de l'ensemble des données sur l'organe en utilisant des informations préalables telles que des informations sur l'organe, sur la pression exercée par la pelote 14 ou sur l'atténuation typique (capacité d'absorption des rayons X) des tissus de l'organe; - pré-kaitement des séquences d'images acquises (par ex: correction en gain, conversion en images d'épaisseur); - reconstruction itérative: chaque image Pi de projection peut être interprétée comme une combinaison linéaire d'atténnation de voxel (élément de volume) V(x, y, z) . La géométrie du procédé de projection peut êke défnie par une matrice Hi qui définit l'attribution des atténuations de voxel à chaque pixel (i représentant l'index d'image):
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Pi = Hi * V La matrice de projection Hi peut être décomposée en la matrice de projection conique Hci et la matrice de déformation Di. Puisque la matrice de proj ection conique Hci ne change pas durant l' acquisition (l 'appareil n'est pas en mouvement), les images de projections peuvent étre simplifiées: Pi =HDiV L'ensemble des données sur le volume est initialisé à V(O) en utilisant les informations préalables citées ci-dessus. La reconstitution itérative (k = numéro d'itération) est comme suit: pour chaque cycle, pour chaque image de projection, réactualisation du volume actuel V(k) en V(k+l) comme suit: application de la déformation Di au volume V(k) Vi(k) = Di V(k) projection des données Vi(k) sur l'image actuelle en appliquant Pi(k) = Hi Vi(k) estimation de l'image résiduelle entre Pi(k) et l'image acquise Ii Ei(k) = Pi(k) - Ii rétro projection de l'image résiduelle normalisée (N étant un coefficient normalisé, et le coefficient de relaxation) sur le volume en utilisant Vi(k+l) = Vi(k) + THi Ei(k)/N inversion de la matrice de déformation 3D pour estimer V(k+l) V(k+l) = Di-l Vi(k)
jusqu'à ce qu'un critère limite soit atteint.
Le procédé de reconstruction tridimensionnelle permet de reconstruire un volume en trois dimensions à partir des images de l'organe qui est roulé entre les prises de we. Le choix des images, et en particulier la première image qui fournit la forme de référence pour la reconstruction, est laissé au choix du practicien. Ce procédé permet d'obtenir des wes de l'organe selon des angles selon lesquels il
n'a pas été effectué de prise de vue.
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Avantageusement, la réalisation de la radiographie est précédée par une étape au cours de laquelle le patient déplace manuellement le récepteur 12 et la pelote de compression 14 en position de compression. Cette étape permet de définir les déplacements limites du récepteur 12 et de la pelote de compression 14 au-delà desquels les déplacements causeraient une douleur au patient. Au cours de la radiographie, les déplacements qui précèdent les prises de vue sont effectués
entre ces déplacements limites.
L' organe dont l ' image est reconstituce est par exemple le sein d 'une
patiente ou d'un patient.
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Claims (6)
1. Procédé de reconstitution d'une image d'un organe (18) à partir d'au moins deux images radio graphiques de l'organe pri s es à l'aide d'un app areil de radiographie (12, 14) dans deux positions de l'organe séparées par un mouvement de roulement de l'organe, le procédé comprenant les étapes de: - détermination du mouvement de roulement de l'organe (18) entre les deux positions, - extraction de vecteurs de mouvement (24) de la surface de l'organe (18), - interpolation des vecteurs de mouvement entre les vecteurs de mouvement extraits (24),
- reconstitution de l'organe.
2. Le procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape d'interpolation comprend l'interpolation des vecteurs de mouvement de l'intérieur
de l'organe.
3. Le procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'entre les étapes d' extraction et d'interpolation, le procédé comprend en outre une étape d' extrapolation des vecteurs de mouvement (26) de la surface de l'organe entre les
vecteurs extraits (24).
4. Le procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'étape d'extrapolation ou/et l'étape d'interpolation sont réalisées avec un modèle de l'organe.
5. Le procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que
l'appareil de radiographie comprend un récepteur d'image (12) et une pelote de compression (14), le procédé présentant une étape de compression de l'organe
(18) entre le récepteur (12) et lapelote (14).
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6. Le procédé scion la revendication 5, caractérisé en ce que l'appareil comprend un tube à rayons X, le mouvement de roulement de l'organe (18) étant réalisé par translation du récepteur (12) et la pelote (14) dans une direction
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