FR2845185A1 - Procede et systeme de traitement d'une image, programme d'ordinateur et dispositif de radiologie associe - Google Patents

Procede et systeme de traitement d'une image, programme d'ordinateur et dispositif de radiologie associe Download PDF

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Abstract

Procédé et système de traitement d'une image d'entrée représentative d'une partie d'un organisme vivant, ladite partie présentant des zones d'intérêt localisées sur au moins une surface gauche de ladite partie, dans lequel on élimine de l'image d'entrée des petites structures tout en conservant des grandes structures pour obtenir une image des grandes structures, on soustrait l'image des grandes structures de l'image d'entrée pour obtenir une image soustraite représentative des petites structures, on traite l'image des grandes structures par une table en éliminant les structures de faibles niveaux de gris et en conservant les structures de niveaux de gris intermédiaires pour obtenir une image des niveaux de gris intermédiaires, et on multiplie l'image des niveaux de gris intermédiaires par l'image soustraite représentative des petites structures pour obtenir une image de sortie représentative des petites structures présentes dans un fond de niveaux de gris intermédiaires.

Description

Procédé et système de traitement d'une image, programme
d'ordinateur et dispositif de radiologie associé.
La présente invention relève du domaine du traitement d'images, notamment d'images radiologiques représentatives d'une
partie d'un organisme vivant, tel que le corps humain ou animal.
Plus particulièrement, l'invention concerne le domaine de
l'imagerie radiologique cardiaque, notamment pour la visualisation des 10 artères coronaires.
Il est possible d'obtenir des images des vaisseaux coronaires grâce aux techniques de tomographie numérique et de résonance magnétique. Ces techniques fournissent des données
tridimensionnelles qui peuvent aider le praticien.
Les vaisseaux coronaires sont situés sur la surface extérieure
du coeur, qui est approximativement une ellipsode. Il n'est donc pas possible de trouver un plan ou une coupe qui contiendra en totalité un vaisseau. La détermination du meilleur plan de coupe pour définir une étendue significative d'un vaisseau donné, est une tâche nécessitant 20 beaucoup de temps pour un opérateur.
Par ailleurs, les techniques de tomographie numérique et de résonance magnétique font appel à une injection non sélective de produit de contraste qui se répand de façon relativement uniforme dans
le système sanguin du corps que l'on examine.
Il en découle que les ventricules et les vaisseaux les plus
importants sont également visibles dans les images tridimensionnelles obtenues avec le même niveau de signal que les vaisseaux coronaires.
Ces derniers risquent donc de se trouver cachés dans l'image par les ventricules et les vaisseaux les plus importants, ce qui empêche 30 l'utilisation de la méthode de projection du pixel d'intensité maximum, qui, sans cela, pourrait produire une vue complète et fiable des vaisseaux coronaires avec leurs calcifications éventuelles associées. Il en découle que produire de telles images tridimensionnelles des vaisseaux coronaires requiert une définition précise par un opérateur d'un volume d'intérêt de dimensions réduites, ce qui
nécessite un temps de travail relativement long.
En outre, les difficultés supplémentaires pour les outils de
traitement d'images proviennent de ce que le fond et le niveau de signal des vaisseaux coronaires ne sont pas constants ou homogènes. Il est particulièrement difficile de visualiser les vaisseaux de petites dimensions dont la visibilité peut se perdre dans le niveau de signal 10 des tissus formant le fond.
La présente invention cherche à remédier à ces difficultés.
La présente invention propose un procédé et un système de traitement d'images, permettant une bonne visualisation des vaisseaux
coronaires à partir d'une image d'entrée.
Le procédé de traitement, selon un aspect de l'invention, destiné à une image d'entrée représentative d'une partie d'un organisme vivant, ladite partie présentant des zones d'intérêt localisées sur au moins une surface gauche de ladite partie, comprend des étapes - d'élimination de l'image d'entrée des petites structures tout 30 en conservant des grandes structures pour obtenir une image des grandes structures, de soustraction de l'image des grandes structures de l'image d'entrée pour obtenir une image soustraite représentative des petites structures, de traitement de l'image des grandes structures par une table en éliminant les structures de faibles niveaux de gris et en conservant les structures de niveaux de gris intermédiaires pour obtenir une image des niveaux de gris intermédiaires, et de multiplication de l'image des niveaux de gris intermédiaires par l'image soustraite représentative des petites structures pour obtenir une image de sortie représentative des petites structures présentes dans un fond
de niveaux de gris intermédiaires.
En d'autres termes, on effectue un filtrage de l'image qui permet d'augmenter la visibilité des petites structures par rapport à 5 leur fond et d'atténuer la visibilité des structures lorsque la valeur de leur fond filtré se trouve en-dehors d'une plage sélectionnée sur
l'échelle de Hounsfield.
Dans un mode de réalisation de l'invention, on traite l'image
soustraite par une table en éliminant les structures de faibles niveaux 10 de gris, préalablement à l'étape de multiplication.
Dans un mode de réalisation de l'invention, on traite l'image des grandes structures par une table en éliminant les structures de niveaux de gris faibles, en conservant les structures de niveaux de gris intermédiaires et en atténuant les structures de niveaux de gris élevés. 15 Dans un mode de réalisation de l'invention, l'étape d'élimination des petites structures est effectuée par une érosion de niveaux de gris suivie d'une reconstruction de niveaux de gris pour
conserver les grandes structures.
Dans un autre mode de réalisation de l'invention, l'étape 20 d'élimination des petites structures est effectuée par une érosion de niveaux de gris suivie d'une soustraction du résultat d'un filtrage de
taille K et d'un filtrage de taille K-a. Le chiffre a peut être égal à 2.
Avantageusement, l'image d'entrée est obtenue par un scanner à rotation continue, avantageusement par un scanner comprenant 25 plusieurs rangs de détecteurs afin d'assurer une redondance des données. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, l'image
d'entrée est obtenue par imagerie à résonance magnétique.
Avantageusement, l'image d'entrée est représentative du coeur 30 d'un être humain.
L'invention propose également un programme d'ordinateur comprenant des moyens de code-programme pour mettre en oeuvre les étapes du procédé tel que décrit ci-dessus lorsque ledit programme
fonctionne sur un ordinateur.
Le système de traitement, selon un aspect de l'invention, est destiné à une image d'entrée représentative d'une partie d'un organisme vivant, ladite partie présentant des zones d'intérêt localisées sur au moins une surface gauche de ladite partie. Le système 5 comprend au moins une unité de calcul apte au traitement d'image et au moins une mémoire apte au stockage d'image et reliée à l'unité de traitement. Le système comprend un module pour éliminer de l'image d'entrée des petites structures tout en conservant les grandes 10 structures pour obtenir une image des grandes structures, un module de soustraction de l'image des grandes structures de l'image d'entrée pour obtenir une image soustraite représentative des petites structures, un module de traitement de l'image des grandes structures, comprenant une table, pour éliminer les structures de faibles niveaux de gris, et 15 conserver les structures de niveaux de gris intermédiaires pour obtenir
une image des niveaux de gris intermédiaires, et un module de multiplication de l'image des niveaux de gris intermédiaires par l'image soustraite représentative des petites structures pour obtenir une image de sortie représentative des petites structures présentes dans 20 un fond de niveaux de gris intermédiaires.
Avantageusement, le système comprend une table pour traiter l'image soustraite en éliminant les structures de faibles niveaux de
gri s.
Dans un mode de réalisation de l'invention, le module de 25 traitement de l'image des grandes structures est prévu pour éliminer les structures de niveaux de gris faibles, conserver les structures de niveaux de gris intermédiaires et atténuer les structures de niveaux de
gris élevés.
Dans un mode de réalisation de l'invention, le module 30 d'élimination des petites structures comprend un élément d'érosion de niveaux de gris et un élément de reconstruction de niveaux de gris
pour conserver les grandes structures.
Alternativement, le module d'élimination des petites structures peut comprendre un élément d'érosion de niveaux de gris, un filtre de taille K, un filtre de taille K-a et un élément de soustraction monté en
sortie des deux filtres.
L'invention propose également un dispositif de radiologie, notamment un scanner, comprenant au moins une source de rayons X, 5 au moins un récepteur de rayons X ou ensemble détecteur et un système de traitement d'image tel que décrit ci-dessus, relié à la sortie du récepteur de rayons X. Grâce à l'invention, on bénéficie d'un filtre de rehaussement pour la visualisation des vaisseaux coronaires particulièrement bien 10 adapté pour faire ressortir des petits vaisseaux dans un fond de niveaux de gris hétérogène et pour supprimer les grandes structures, notamment représentatives des vaisseaux principaux du coeur et des ventricules.
La présente invention sera mieux comprise à l'étude de la 15 description détaillée de quelques modes de réalisation pris à titre
d'exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés, sur lesquels: -la figure 1 est une vue schématique d'une machine de radiologie; -la figure 2 est une vue schématique d'un système selon un aspect de l'invention; -la figure 3 est un organigramme d'étapes d'un procédé selon un aspect de l'invention; et
-la figure 4 est un organigramme d'étapes d'un procédé selon 25 un autre aspect de l'invention.
Dans un mode de réalisation de l'invention, des images de tomographie numérique sont utilisées. Comme on peut le voir sur les figures 1 et 2, un système d'imagerie de tomographie numérique 1 comprend un portique 2 mobile en rotation, par exemple représentatif 30 de la troisième génération de scanners de tomographie numérique. Le portique 2 comprend une source de rayons X 3 qui projettent un faisceau de rayons X 4 vers un ensemble détecteur 5 disposé sur le côté opposé du portique 2. L'ensemble détecteur 5 est formé par des éléments détecteurs 6 qui captent ensemble les rayons X projetés qui passent à travers un objet, tel qu'un patient 7. Chaque élément détecteur 6 produit un signal électrique représentatif de l'intensité d'un faisceau de rayons X incidents et en conséquence de l'atténuation du faisceau lorsqu'il passe à travers l'objet ou le patient 7. Lors d'un 5 balayage (en langue anglaise " scan ") pour acquérir des données de projection de rayons X, le portique 2 et les composants qu'il supporte
tournent autour d'un axe de rotation 8.
Dans un mode de réalisation, voir figure 2, les éléments détecteurs 6 sont disposés en une rangée de façon que les données de 10 projection correspondant à une image de coupe soient acquises durant
un balayage. Dans un autre mode de réalisation, les éléments détecteurs 6 sont disposés en une pluralité de rangées parallèles, de façon que les données de projection correspondant à une pluralité de coupes parallèles puissent être acquises simultanément lors d'un 15 balayage.
La rotation du portique 2 et le fonctionnement de la source de rayons X 3 sont commandés par un organe de commande 9 du système 1. L'organe de commande 9 comprend un élément de commande des rayons X 10 qui fournit les signaux de puissance et de séquencement à 20 la source de rayons X 3 et un élément de commande 11 du moteur du portique 2 qui commande la vitesse de rotation et la position du portique 2. Un système d'acquisition de données 12 faisant partie de l'organe de commande 9 échantillonne les données analogiques en provenance des éléments détecteurs 6 et convertit lesdites données 25 analogiques en des signaux numériques en vue d'un traitement ultérieur. Un reconstructeur d'images 13 reçoit les données radiologiques échantillonnées et numérisées en provenance du système d'acquisition de données 12 et effectue une reconstruction d'images à haute vitesse. L'image reconstruite est envoyée en entrée d'un 30 ordinateur 14 ou unité de calcul qui stocke l'image dans un dispositif
de stockage à grande capacité 15, notamment une mémoire.
L'ordinateur 14 reçoit également des commandes et des
paramètres de balayage en provenance d'un opérateur par l'intermédiaire d'une console 16 équipée d'un clavier non représenté.
Un moniteur 17 d'affichage, par exemple à écran cathodique, permet à l'opérateur d'observer l'image -reconstruite et d'autres données en provenance de l'ordinateur 14. Les commandes et paramètres fournis par l'opérateur sont utilisés par l'ordinateur 14 pour fournir des 5 signaux de commande et des informations au système d'acquisition de données 12, à l'élément de commande de rayons X 10 et à l'élément de commande 11 du moteur de portique 2. En outre, l'ordinateur 14 commande un élément de contrôle 18 de moteur de table qui commande une table motorisée 19 pour positionner le patient 7 dans le portique 2. 10 En particulier, la table 19 permet de déplacer une partie du patient 7 à
travers l'ouverture 20 du portique 2.
L'ordinateur 14, la console 16 et le moniteur 17 sont utilisés
dans les étapes qui suivent en conjonction avec un dispositif pointeur.
Le dispositif pointeur est, par exemple, une commande sur la console 15 16 ou un dispositif distinct tel qu'une souris, non représentée.
L'ordinateur 14 comprend des moyens logiciels ou matériels de traitement des images provenant soit du reconstructeur d'image 13, soit du stockage 15, afin d'améliorer la vision que l'opérateur aura des vaisseaux coronaires en particulier de petite dimension. partir d'une 20 image originale 21provenant soit du reconstructeur d'image 13, soit du stockage 15, l'ordinateur 14 effectue une étape 22 d'érosion des niveaux de gris puis une étape 23 de reconstruction des niveaux de gris pour obtenir en sortie de l'étape 23 une image des grandes structures présentes dans l'image d'entrée 21, les petites structures, notamment 25 les vaisseaux de petite dimension, ayant été éliminées par l'étape
d'érosion 22.
L'image des grandes structures est ensuite soumise à deux traitements distincts pouvant être effectués séquentiellement ou en parallèle. D'une part à l'étape 24, on effectue un traitement de l'image 30 des grandes structures par une table numérique en éliminant les structures de faibles niveaux de gris et en conservant les structures de niveaux de gris intermédiaires pour obtenir une image des niveaux de gris intermédiaires. En outre, on peut prévoir, lors de l'étape 24, d'atténuer les structures de niveaux de gris élevés. titre d'exemple, on peut prévoir de ramener à zéro le niveau de gris des pixels de niveau de gris compris entre--1000 et -500 unités Hounsfield. Pour les pixels de niveau de gris compris entre -500 et -4 unités Hounsfield, on peut prévoir une rampe croissante jusqu'à la valeur 4095. Puis, 5 pour les pixels de niveau de gris compris entre -4 et +226 unités Hounsfield, on peut prévoir une rampe décroissante et enfin, une atténuation constante pour les pixels de niveau de gris supérieur à 226
unités Hounsfield.
D'autre part, à l'étape 25, on soustrait l'image des grandes 10 structures obtenue en sortie d'étape 23 de l'image d'entrée 21 pour
obtenir une image soustraite représentative des petites structures. En effet, lorsqu'on ôte les valeurs des pixels représentatifs des grandes structures qui seules restent sur l'image des grandes structures, des valeurs des pixels de l'image d'entrée 21, restent sur l'image 15 soustraite les valeurs des pixels représentatifs des petites structures.
En sortie de l'étape de soustraction 25, on effectue, à l'étape 26, un traitement de l'image soustraite par une table en éliminant les structures de faibles niveaux de gris par un filtrage passe-haut, ici mis en oeuvre au moyen d'une table présentant la valeur 0 pour les pixels 20 de valeur négative, une rampe croissante de 0 à 1 pour les pixels de valeur comprise entre 0 et 600 unités Hounsfield, les pixels de valeur
supérieure à 600 unités Hounsfield étant conservés inchangés.
A l'étape 27, on effectue la multiplication de l'image soustraite traitée de sortie de l'étape 26 par l'image des niveaux de gris 25 intermédiaires obtenue en sortie de l'étape 24. On obtient ainsi, à
l'issue de l'étape 27, une image de sortie représentative des petites structures présentes dans un fond de niveaux de gris intermédiaires.
Ainsi, les petites structures sont plus visibles par rapport au fond dans l'image de sortie que dans l'image d'entrée 21 et la visibilité des 30 structures est atténuée lorsque la valeur de leur fond filtrée se trouve
en dehors d'une plage sélectionnée sur l'échelle de Hounsfield.
Sur la figure 4, est illustré un autre mode de réalisation dans lequel l'image d'entrée 21 subit un traitement légèrement différent. l'étape 28, on effectue une érosion de niveaux de gris puis l'image érodée issue de l'étape 28 est soumise d'une part à une étape de filtrage 29 de taille K et, d'autre part, à une étape de filtrage 30 de taille K-a. Avantageusement, on prendra a=2. Puis on effectue l'étape 31 dans laquelle on soustrait l'image filtrée issue de l'étape 29 de 5 l'image filtrée issue de l'étape 30. On obtient ainsi une image des grandes structures que l'on traite ensuite par des étapes 32 à 35
analogues aux étapes 24 à 27 du mode de réalisation précédent.
L'invention permet une amélioration significative de la visualisation des petites structures dans une image d'entrée comportant 10 de grandes structures. L'invention est bien adaptée au traitement d'images vasculaires, par exemple obtenues au moyen d'un scanner, dans lesquelles des grandes structures telles que les ventricules ou les vaisseaux principaux cachent les vaisseaux coronaires de dimension plus faible. L'invention permet donc d'obtenir des images de meilleure 15 qualité des vaisseaux coronaires, ce qui peut faciliter le travail du praticien. En outre, l'obtention d'images sur lesquelles les vaisseaux coronaires sont mieux visibles permet de réduire le temps de travail du praticien. Bien entendu, l'invention peut s'appliquer aussi bien à des
images bidimensionnelles que tridimensionnelles.

Claims (9)

REVENDICATIONS
1-Procédé de traitement d'une image d'entrée représentative d'une partie d'un organisme vivant, ladite partie présentant des zones d'intérêt localisées sur au moins une surface gauche de ladite partie, dans lequel: - on élimine de l'image d'entrée des petites structures tout en conservant des grandes structures pour obtenir une image des grandes structures, - on soustrait l'image des grandes structures de l'image 10 d'entrée pour obtenir une image soustraite représentative des petites structures, - on traite l'image des grandes structures par une table en éliminant les structures de faibles niveaux de gris et en conservant les structures de niveaux de gris intermédiaires pour obtenir une image 15 des niveaux de gris intermédiaires, - on multiplie l'image des niveaux de gris intermédiaires par l'image soustraite représentative des petites structures pour obtenir une image de sortie représentative des petites structures présentes dans
un fond de niveaux de gris intermédiaires.
2-Procédé selon la revendication 1, dans lequel on traite l'image soustraite par une table en éliminant les structures de faibles
niveaux de gris, préalablement à l'étape de multiplication.
3-Procédé selon la revendication l ou 2, dans lequel on traite l'image des grandes structures par une table en éliminant les structures 25 de niveaux de gris faibles, en conservant les structures de niveaux de gris intermédiaires et en atténuant les structures de niveaux de gris élevés.
4-Procédé selon l'une quelconque des revendications
précédentes, dans lequel l'étape d'élimination des petites structures 30 est effectuée par une érosion de niveaux de gris suivie d'une reconstruction de niveaux de gris pour conserver les grandes structures.
-Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3,
dans lequel l'étape d'élimination des petites structures est effectuée par une érosion de niveaux de gris suivie d'une soustraction du
résultat d'un filtrage de taille K et d'un filtrage de taille K-a.
6-Procédé selon la revendication 5, dans lequel a est égal à 2.
7-Procédé selon l'une quelconque des revendications
précédentes, dans lequel l'image d'entrée est obtenue par un scanner à
rotation continue.
8-Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, 10 dans lequel l'image d'entrée est obtenue par imagerie à résonance
magnétique.
9-Procédé selon l'une quelconque des revendications
précédentes, dans lequel l'image d'entrée est représentative du coeur
d'un être humain.
10-Programme d'ordinateur comprenant des moyens de codeprogramme pour mettre en oeuvre les étapes du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, lorsque ledit programme
fonctionne sur un ordinateur.
il-Système de traitement d'une image d'entrée représentative 20 d'une partie d'un organisme vivant, ladite partie présentant des zones d'intérêt localisées sur au moins une surface gauche de ladite partie, le système comprenant au moins une unité de calcul (14) apte au traitement d'image et au moins une mémoire (15) apte au stockage d'image et reliée à l'unité de traitement, caractérisé par le fait qu'il 25 comprend un moyen pour éliminer de l'image d'entrée des petites structures tout en conservant les grandes structures pour obtenir une image des grandes structures, un moyen de soustraction de l'image des grandes structures de l'image d'entrée pour obtenir une image soustraite représentative des petites structures, un moyen de traitement 30 de l'image des grandes structures, comprenant une table, pour éliminer les structures de faibles niveaux de gris, et conserver les structures de niveaux de gris intermédiaires pour obtenir une image des niveaux de gris intermédiaires, et un moyen de multiplication de l'image des niveaux de gris intermédiaires par l'image soustraite représentative des petites structures pour obtenir une image de sortie représentative des petites structures présentes dans un fond de niveaux de gris intermédiaires. 12- Dispositif de radiologie comprenant au moins une source de 5 rayons X (3), au moins un récepteur de rayons X (5), et un système
selon la revendication 11.
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