FR2918488A1 - Procede de traitement d'images en tomosynthese pour une detection d'opacites stellaires - Google Patents

Abstract

La présente invention a pour objet un procédé de traitement d'images de projections (19) en tomosynthèse pour une détection sélective d'opacités stellaires. Le procédé de l'invention permet de détecter automatiquement des spicules, dans des séries de données tridimensionnelles (21). L'invention met en oeuvre un algorithme permettant d'accroître les données à prendre en compte dans la détection de spicules en rassemblant toutes les informations disponibles sur lesdits spicules rendant ainsi les critères de sélection des spicules plus sélectives. Ce rassemblement est effectué par une collecte de l'ensemble des données étendues dans plusieurs coupes (40-44) consécutives.

Description

1 Procédé de traitement d'images en tomosynthèse pour une détection

d'opacités stellaires

Domaine de l'invention La présente invention a pour objet un procédé de traitement d'images de projections en tomosynthèse pour une détection sélective d'opacités stellaire. La présente invention trouve des applications particulièrement avantageuses, mais non exclusives, dans le domaine de l'imagerie médicale et plus particulièrement celui de la mammographie. La présente invention concerne également une station de revue d'images médicales comportant un logiciel de mise en oeuvre d'un tel procédé de traitement d'images. Etat de la technique La mammographie est aujourd'hui largement utilisée pour la détection de lésions et la prévention du cancer du sein. Les signes à détecter sur des images de mammographie sont des signes radiologiques associés à des lésions. Ces signes sont principalement soit des dépôts de calcium soit des d'opacités. Les opacités sont des zones denses, où les rayons X sont plus fortement absorbés que dans les zones adjacentes. Une opacité stellaire ou spiculée comporte des spicules convergeant vers un noyau plus ou moins dense. Souvent, la forme du noyau peut être grossièrement décrite par une boule ou un ellipsoïde sur l'image radiographique. Aujourd'hui, il reste difficile, même pour des praticiens, de détecter visuellement les opacités stellaires sur les images radiographiques standard. Ceci est dû d'une part à la taille et à la forme variable et irrégulière des opacités spiculées ainsi qu'à leur faible contraste. Ces difficultés rendent complexes les algorithmes actuels de détection d'opacités spiculées. En outre, il arrive que certaines zones spiculées ne soient pas repérées par le radiologue, sur les images de mammographies standard. Ce phénomène a plusieurs causes. Notamment, les images de mammographies standard étant le résultat de projections, elles représentent des structures superposées qui perturbent la visibilité des structures du sein, entraînant parfois, soit une interprétation faussement positive lorsqu'une superposition de ces structures ressemble à une lésion, soit une interprétation faussement négative, lorsque ces structures obscurcissent la visibilité d'une lésion.

Pour aider à la résolution de ces problèmes d'interprétations

2 faussement positives ou faussement négatives, il existe dans l'état de la technique de nouveaux dispositifs de mammographie produisant une image tridimensionnelle du sein de la patiente. Ce dispositif consiste à acquérir plusieurs projections d'un objet sous différents angles puis à reconstruire la répartition tridimensionnelle de cet objet à l'aide d'un algorithme de reconstruction tomographique. Ce procédé utilisant des projections acquises sur une excursion angulaire réduite. Cependant, ces nouveaux dispositifs de mammographie en tomosynthèse présentent des inconvénients. En effet, dans de tels dispositifs, on réalise une reconstruction en volume numérique de 50 à 80 coupes, pour un sein moyen. De ce fait, la quantité d'information à produire est très importante. De même, l'accès à une information présentant un intérêt clinique, prend beaucoup plus de temps du fait que cette information est recherchée séquentiellement dans le volume, coupe par coupe.

En outre l'information concernant la présence d'une opacité stellaire est souvent dispersée sur plusieurs coupes consécutives, en fonction de la taille de l'opacité à détecter ou de l'élongation des spicules à détecter ainsi que de l'espace entre les coupes. Dans un exemple, si l'espace entre les coupes est d'un millimètre, l'information concernant la présence d'une opacité stellaire peut être dispersée sur 5 à 30 coupes consécutives, en fonction de la taille de l'opacité ou de l'élongation des spicules à détecter. Exposé de l'invention L'invention a justement pour but de remédier aux inconvénients des techniques exposées précédemment.

Pour cela, l'invention propose un procédé de traitement d'images permettant de détecter automatiquement des opacités spiculées, dans des séries de données tridimensionnelles. Le temps passé pour localiser ces opacités spiculées est fortement diminué. Aussi, le système peut éviter un éventuel oubli de lésion(s) de la part du radiologue, lors de son examen.

Avec ce procédé de traitement d'images, les opacités spiculées sont plus faciles à identifier, permettant ainsi un examen plus efficace. L'invention propose une nouvelle approche de la mammographie, qui exploite avantageusement les techniques de traitement numérique de l'image radiologique, pour améliorer la lisibilité de l'information.

Ce procédé de traitement d'images permet également de faire face à

3 une quantité de données importantes en développant de nouvelles stratégies aptes à diminuer le temps de revue des données cliniques et à simplifier l'accès à l'information d'intérêt clinique. Pour ce faire, l'invention met en oeuvre un algorithme permettant de prendre en compte des données réparties sur plusieurs coupes pour la détection d'opacités spiculées. Avec cet algorithme, le procédé de détection des opacités spiculées de l'invention réunit l'ensemble des données concernant la présence d'opacités spiculées réparties sur plusieurs coupes consécutives, avant d'appliquer des critères de sélection à ces données, rendant ainsi la détection des opacités spiculées plus sélective. Pour effectuer cette collecte de données, l'algorithme associe les coupes en des blocs de coupes. L'épaisseur de bloc peut dépendre de la taille de l'opacité à détecter et/ou d'une élongation de spicules. Au lieu d'appliquer à chaque coupe les critères de sélection d'une opacité spiculée comme dans l'état de la technique, l'invention les applique à chaque bloc de coupes. Cette application à chaque bloc permet d'augmenter la précision dans la sélection des opacités. L'invention met également en oeuvre un algorithme de calcul de contraste à appliquer aux coupes associées ou aux coupes reconstruites ou aux projections en fonction des différents modes de réalisation de l'invention. Le contraste calculé en tout élément du volume est comparé à un seuil de contraste prédéfini de spicules. Lorsque le contraste calculé est supérieur au seuil de contraste alors l'élément de volume correspondant est validé comme un élément de spicule et reçoit un attribut de spicule.

L'invention met également en oeuvre un algorithme de calcul d'indicateur de convergence de spicules. La présente invention propose également un algorithme de visualisation d'opacités spiculées sélectionnées dans des séries de données tridimensionnelles. L'algorithme de l'invention permet d'indiquer la position des opacités spiculées sur l'image tridimensionnelle par une colorisation ou un rehaussement de leur intensité et/ou, sur option, les opacités spiculées identifiées sont marquées et/ou entourées par un contour. Plus précisément, l'invention a pour objet un procédé de traitement d'images produites par un dispositif à rayons X, dans lequel, - on réalise plusieurs projections radiographiques d'un corps,

4 - on reconstruit un volume numérique en coupe du corps, à partir de l'ensemble des projections, caractérisé en ce que - on associe des coupes consécutives du corps en des blocs de coupes en fonction d'un paramètre d'épaisseur du bloc, - une épaisseur étant caractérisée par une élongation de spicules à analyser, - on détermine un nombre suffisant d'épaisseurs, pour couvrir une gamme d'élongation de spicules, le nombre correspondant au nombre des élongations, - on applique à chaque bloc de coupes un algorithme de détection de spicules, - on donne à chacun des voxels du bloc correspondant à un spicule détecté un attribut représentatif de spicule, - on applique à chaque voxel du volume un algorithme de détection de convergence de spicule, - on donne à chacun des voxels du volume correspondant à un spicule convergeant un attribut représentatif de spicule convergeant, - on visualise les voxels ayant un attribut de spicule convergeant dans un volume numérique de présentation produit à partir des projections. L'invention concerne également un dispositif à rayons X apte à mettre en oeuvre ledit procédé de traitement d'images en tomosynthèse pour une détection d'opacités stellaires, de l'invention. Brève description des dessins L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Celles-ci ne sont présentées qu'à titre indicatif et nullement limitatif de l'invention. La figure 1 montre une représentation schématique d'un dispositif de rayonnement X, en particulier un mammographe, muni des moyens perfectionnés de l'invention. La figure 2 montre une représentation schématique des coupes d'un volume numérique associées en bloc de coupes. Les figures 3 à 5 montrent trois illustrations de moyens mettant en oeuvre des modes de réalisation du procédé de l'invention, dans une première stratégie de détection d'opacités stellaires. La figure 6 montre une illustration de moyens mettant en oeuvre un mode de réalisation du procédé de l'invention, dans une deuxième stratégie de détection d'opacités stellaires. La figure 7 montre schématiquement un mode de calcul d'indicateur 5 de convergence, selon l'invention. Description détaillée de modes de réalisation de l'invention La figure 1 montre un dispositif de rayonnement X, particulièrement un mammographe, conforme à l'invention. Ce dispositif 1 de rayonnement X comporte une colonne verticale 2. A cette colonne verticale 2 est articulé un bras 3 portant un tube 4 émetteur de rayonnement X. Un détecteur 5 porté par la colonne 2 est apte à détecter les rayons X émis par le tube 4. Ce bras 3 et le détecteur 5 peuvent être orienté à la verticale, à l'horizontale ou en oblique. Le tube 4 est muni d'un foyer 6 qui est le foyer émetteur des rayons X. Ce foyer 6 émet un faisceau 7 de rayons X suivant une direction d'émission D. Le bras 3 est articulé à la colonne verticale 2 de telle sorte qu'il permet de déplacer le tube 4 suivant une trajectoire en forme d'arc de cercle tout en laissant le détecteur 5 immobile pendant une acquisition. D'autres arrangements sont possibles permettant au tube 4 de se déplacer dans un plan ou dans une portion de sphère. Le tube 4 peut alors occuper différentes positions réparties en basculement entre deux positions extrêmes. Ces deux positions sont par exemple symétriques l'une de l'autre, par rapport à la perpendiculaire au plan du détecteur. Le détecteur 5 est dans un exemple préféré un détecteur numérique.

Un plateau porte-sein 8 est superposé au détecteur 5. Le détecteur 5 détecte les rayons X ayant traversé le sein de la patiente et le plateau porte sein 8. En outre, pour des raisons tant d'immobilisation du sein que de qualité d'image ou d'énergie de rayonnement X délivrée au sein de la patiente, il est nécessaire de comprimer le sein de la patiente, au moment de la radiographie. Différents efforts de compression peuvent être appliqués. Ces efforts sont appliqués via une pelote 9 de compression qui comprime le sein sur le plateau porte-sein 8, en fonction du type d'examen que l'on souhaite faire. A cet effet le système comporte une pelote 9 coulissante et susceptible de venir comprimer le sein perpendiculairement au détecteur, manuellement ou d'une manière motorisée. La pelote 9 est formée en un matériau

6 transparent aux rayons X, notamment en matière plastique. Alors que la pelote 9, le sein de la patiente, le plateau 8 et le détecteur 5 sont fixes, le tube à rayon X 4 peut occuper diverses positions dans l'espace par rapport à cet ensemble.

Dans une variante, le détecteur 5 peut être mobile et occuper diverses positions autour du sein en même temps que le tube à rayons X 4. Dans ce cas, le détecteur 5 n'est plus solidaire au plateau porte sein 8. Le détecteur 5 peut avoir une forme plane ou courbe. Il peut être déplacé en rotation et/ou en translation.

En réponse à la réception d'un faisceau 7 qui traverse le sein de la patiente, le détecteur 5 émet des signaux électriques correspondant à l'énergie des rayons reçus. Ces signaux électriques peuvent ensuite être transmis à une logique de commande 10 par l'intermédiaire d'un bus externe 11. Ces signaux électriques permettent à cette logique de commande 10 de produire une image correspondant au sein analysé. Ces images peuvent être visualisées à l'aide d'un écran de cette logique de commande 10 ou imprimées. Dans un exemple, le circuit logique de commande 10 comporte un microprocesseur 12, une mémoire 13 de programme, une mémoire 14 de données, un écran 15 de visualisation, un clavier 16 et une interface 17 d'entrée sortie interconnectés par un bus interne 18. Dans la pratique, lorsque l'on fait réaliser une action par un tel circuit de commande, cette action est réalisée par le microprocesseur 12 de ce circuit. Le microprocesseur reçoit dans son registre instruction des instructions lues dans la mémoire 13 de programme. Le circuit logique de commande 10 est, souvent réalisée sous forme de circuit intégré. La mémoire 13 de programme est divisée en plusieurs zones, chaque zone correspondant à des codes instructions pour réaliser une fonction du circuit 10. La mémoire 13 comporte, selon des variantes de stratégies de l'invention, un programme enregistré dans une zone 19 comportant des codes instructions. Ces codes instructions servent à établir une trajectoire du tube 4 et à commander l'acquisition d'une multiplicité d'images de projection le long de cette trajectoire. Une zone 20 comporte des codes instructions pour réaliser un pré-traitement aux images de projection dans le but de supprimer des artefacts dus à la géométrie d'acquisition et au détecteur.

7 Une zone 21 comporte des codes instructions pour appliquer un algorithme de reconstruction, en particulier tomographique, à l'ensemble des images de projection acquises à différents angles afin d'obtenir un volume numérique reconstruit. Ce volume numérique comporte par exemple 50 à 80 images de coupes, les coupes étant espacées de préférence d'un millimètre. Cette zone 21 comporte également des codes instructions pour appliquer à l'ensemble des images de projection acquises un deuxième algorithme de reconstruction davantage orienté vers un objectif de visualisation. Ce deuxième algorithme est de préférence un algorithme de reconstruction algébrique. Bien que ce deuxième algorithme soit utile, il serait possible d'utiliser deux fois le premier algorithme de reconstruction. Une zone 22 comporte des codes instructions pour associer des coupes consécutives du volume numérique reconstruit en bloc de coupes en fonction d'un paramètre d'épaisseur du bloc, typiquement un nombre de coupes dans ce bloc. Dans un exemple, le paramètre d'épaisseur est caractérisé comme étant supérieur ou égal à une taille d'opacités à analyser et/ou à une élongation de spicules à analyser. Une zone 23 comporte des codes instructions pour déterminer un nombre suffisant de paramètres d'épaisseur de bloc de coupes. Ce nombre suffisant est tel qu'il permet de couvrir une gamme des élongations possibles de spicules. Par exemple si ce nombre vaut trois, ce choix revient à considérer qu'il y a trois élongations de spicules à considérer : par exemple les élongations correspondent à 6 coupes, 7 coupes et 8 coupes. Les différentes élongations ne sont toutefois pas nécessairement en progression régulière. Lorsque le procédé de traitement de l'invention est couplé avec un algorithme de détection de noyau dense, alors le paramètre d'épaisseur peut être caractérisé par une taille d'opacités dépendante de la taille du noyau dense à analyser.

Une zone 24 comporte des codes instructions pour déterminer un banc de filtres directionnels à appliquer à chaque coupe reconstruite ou à chaque projection acquise ou à chaque bloc de coupes ou directement au volume reconstruit, en fonction des différents modes de réalisation de l'invention.

Une zone 25 comporte des codes instructions pour appliquer un

8 algorithme de calcul du contraste en chaque élément de chaque coupe reconstruite ou de chaque bloc de coupes ou de chaque projection acquise ou directement du volume, en fonction des différents modes de réalisation de l'invention.

Une zone 26 comporte des codes instructions pour appliquer un algorithme de détection d'éléments de spicules en fonction du contraste de chaque élément de chaque bloc de coupes ou du volume. Les codes instructions de la zone 26 attribuent un attribut de spicule aux voxels représentatifs de spicule. Un attribut de spicule est un paramètre de la logique de commande. Il peut être un nombre binaire. La mémoire 13 comporte une zone 27 comportant des codes instructions pour appliquer à chaque élément de chaque bloc de coupe ou du volume un algorithme de détection de convergence de spicules. Les codes instructions de la zone 27 attribuent un attribut de spicule convergeant aux voxels représentatifs de spicule convergeant. Un attribut de spicule convergeant est un paramètre de la logique de commande. Il peut être un nombre binaire. La mémoire 13 comporte une zone 28 comportant des codes instructions pour coloriser des éléments de spicules convergeants en leur attribuant une information de couleur, dans le volume numérique de présentation. Une zone 29 comporte des codes instructions pour rehausser le signal des éléments de spicules convergeants dans le volume numérique de présentation.

Une zone 30 comporte des codes instructions pour afficher le volume de présentation comportant les éléments de spicules convergeants rehaussés ou colorisés, sur l'écran 15 de visualisation. En mode de fonctionnement, le circuit logique de commande 10 procède par échantillonnage d'une série de poses du tube 4. Le sein et donc le détecteur 5 sont irradiés pendant des poses consécutives. Pour ces poses, le foyer 6 du tube à rayons X occupe dans l'espace des positions qui peuvent être fixes, de préférence régulièrement réparties. Dans un exemple, et bien que cela ne puisse pas être considéré comme une limitation de l'invention, on prévoit que l'exploration angulaire maximale soit ainsi de 60 degrés, de plus ou moins 30 degrés par rapport à une direction centrale

9 d'irradiation, en général verticale par rapport au détecteur pour un mammographe. Au cours de cette exploration, on procède à l'émission d'un certain nombre de faisceaux 7, par exemple neuf, onze, treize, quinze ou autres, en fonction de la précision souhaitée. Dans l'exemple de la figure 1, le nombre de faisceaux 7 est de neuf. On émet tous les faisceaux 7 en un seul balayage. Chaque faisceau 7 représente une projection radiographique. L'opacité stellaire est constituée d'un noyau plus ou moins dense et de spicules convergeants à détecter. Les spicules sont des structures de forme allongée qui ne sont pas nécessairement situés dans le même plan. Ainsi, utiliser l'information contenue dans plusieurs coupes consécutives peut augmenter la précision de détection de ces spicules et par conséquent des spicules convergeant caractéristiques des opacités stellaires. L'invention montre deux exemples de stratégies de détection de spicules convergeant dans le volume: Le premier exemple de stratégie de détection est illustré par les figures 3 à 5. Le deuxième exemple de stratégie de détection est illustré par la figure 6. La figure 2 montre schématiquement un exemple d'un bloc 50 de coupes 40 à 44 du volume V numérique reconstruit. Ce bloc 50 se développe selon une épaisseur définie par un paramètre 60 d'épaisseur. Ce paramètre 60 d'épaisseur est caractérisé par une élongation de spicule à détecter. Plus les élongations des spicules à détecter est grande plus on choisira une épaisseur grande, et réciproquement plus petite dans le cas contraire.

L'information concernant la présence d'un spicule est éparpillée sur les coupes 40 à 44 du volume. Pour réunir l'ensemble de cette information, le circuit logique de commande associe l'ensemble des coupes consécutives comportant chacune une partie de l'information. Ainsi, le circuit logique de commande associe des coupes 40 à 44 consécutives du volume V en des blocs 50 de coupes en fonction du paramètre d'épaisseur. Le circuit logique de commande détermine un nombre suffisant d'épaisseurs de blocs de coupes pour couvrir une gamme d'élongation de spicule. Par exemple, elle pourra déterminer trois épaisseurs de bloc 50 pour correspondre à trois élongations de spicule.

Les blocs 50 de coupes sont formés par une association de coupes 40

10 à 44. Les éléments du volume des coupes 40 à 44 du bloc 50 reçoivent un attribut résultant d'une opération mathématique. Cette opération mathématique peut être notamment une somme, un maximum, un minimum, une moyenne du niveau de gris mesuré pour chaque voxel du volume, selon un axe perpendiculaire au détecteur. De préférence, cette opération mathématique peut être une combinaison logique ou algébrique de niveaux de gris dans les coupes, suivant une direction d'émission des rayons X de la source au détecteur. Lorsque la lésion se compose de spicules convergeant vers un noyau dense, le paramètre d'épaisseur 60 peut être lié à la taille du noyau dense. Dans ce cas, l'information concernant les spicules est recherchée dans un voisinage proportionnel à la taille du noyau de l'opacité. Avec ce mode de réalisation, la logique de commande peut d'abord détecter les noyaux denses, puis ajuster l'épaisseur du bloc de coupes selon la taille du noyau détecté. Dans l'exemple de la figure 2, le paramètre d'épaisseur est égal à 5 millimètres. Comme les coupes 40 à 44 sont espacées d'un millimètre, alors le circuit logique de commande associe cinq coupes 40 à 44 consécutives en blocs 50 de coupes. Le circuit logique de commande applique à chaque bloc 50 de coupes, l'algorithme de détection des voxels de spicules convergeants. Les figures 3 à 6 montrent différentes illustrations de moyens mettant en oeuvre le procédé de traitement d'images de l'invention, permettant de localiser des éléments susceptibles de constituer des spicules convergeant, dans le volume du sein reconstruit. Le procédé de l'invention étant appliqué à un volume numérique, dans ce cas, l'élément du volume est un voxel. Les figures 3 à 5 montrent une première stratégie de détection de spicules utilisant la méthode de collecte de données décrite à la figure 2. La figure 6 montre une deuxième stratégie de détection de spicules. La figure 3 montre un premier mode de réalisation de l'invention. Sur la figure 3, le tube 4 à rayons X émet, à l'étape 100, des intensités de rayonnement X traversant le sein de la patiente pour une multiplicité de projections P1 à Pn, selon une trajectoire préalablement déterminée. Le détecteur 5 acquiert les données images 11 à ln de rayons X représentant respectivement les projections P1 à Pn. Le circuit logique de commande traite les données images de rayons X 11 à ln.

11 A l'étape 101, le circuit logique de commande applique un algorithme de reconstruction volumique. Dans un exemple préféré, l'algorithme de reconstruction utilisé est celui connu sous le nom de Simple Back Projection en anglais ou rétroprojection simple. Cet algorithme permet de reconstruire le volume dans différents plans de coupes parallèles au détecteur. En particulier on propose une tomosynthèse du sein. Cette technique de tomosynthèse permet, à partir d'un faible nombre de projections bidimensionnelles ou données images, réparties sur un domaine angulaire restreint et acquises sur un détecteur numérique, de reconstruire le volume tridimensionnel du sein étudié. A ce stade, l'algorithme peut appliquer un algorithme de rehaussement du bord du sein afin de compenser la chute brutale de signal due à une décroissance rapide de l'épaisseur du sein sur son bord. A l'étape 102, le circuit logique de commande explore une élongation des spicules à détecter dans une gamme d'élongations préalablement définie. Puis, le circuit logique de commande détermine la valeur du paramètre d'épaisseur en fonction de l'élongation des spicules à détecter. Par exemple, une table de correspondance est mémorisée dans la mémoire de données 14. Cette table permet de fixer les élongations à considérer et le nombre de coupes correspondant à traiter. Le circuit logique de commande effectue une association de coupes en bloc de coupes pour la valeur déterminée du paramètre d'épaisseur. Cette association des coupes en bloc de coupes est répétée autant de fois que nécessaire pour couvrir la gamme complète d'élongations de spicules.

Dans une variante, le circuit logique de commande peut d'abord détecter les noyaux denses dans le volume avant d'effectuer l'association de coupes. Dans ce cas, pour chaque centre de noyaux denses, le circuit logique de commande détermine la valeur du paramètre d'épaisseur en fonction de la taille du noyau dense. Le circuit logique de commande effectue une association de coupes en bloc de coupes pour la valeur déterminée du paramètre d'épaisseur. Ceci permet de restreindre la recherche de spicules convergeants au voisinage des noyaux denses et selon une épaisseur déterminée par la taille des noyaux denses. Dans une variante, la valeur du paramètre d'épaisseur peut être fixée 35 à 1, ce qui revient à traiter les coupes reconstruites indépendamment les uns

12 des autres. A l'étape 103, le circuit logique de commande détermine un moyen de calcul de contraste en chaque voxel de chaque bloc de coupes. Ce moyen de calcul de contraste peut être effectué par tout type de filtrage existant permettant de calculer un contraste dans une image. Dans un exemple préféré, le moyen de calcul du contraste est mis en oeuvre par un banc de filtres directionnels. Le circuit logique de commande effectue une convolution de chaque bloc de coupes, déterminée à l'étape 102, avec chacun des filtres d'un banc de filtres directionnels ayant différentes orientations et échelles.

Dans un mode de réalisation préféré, ces filtres directionnels sont des fonctions de type ondelettes de Gabor ou R-spline. Ces dernières fonctions sont décrites dans le document FR28 63 749. Dans un autre mode de réalisation préféré, les filtres (gs,a) sont des filtres directionnels composés, dans la direction a, d'une fonction de type dérivée première ou seconde d'une fonction Gaussienne d'écart type s . Ces filtres d'ondelettes ont des échelles et des orientations différentes. Le circuit logique de commande détermine pour chaque voxel, le filtre d'ondelette qui fournit la meilleure réponse, autrement dit le plus fort contraste. Ce filtre donne pour chaque voxel la direction du spicule potentiel passant par ce voxel et sa réponse fournit un contraste ou indice de confiance en ce voxel. A l'étape 104, le circuit logique de commande applique un algorithme d'identification des voxels de spicules sur tous les blocs de coupes filtrés du volume numérique. Pour chaque bloc de coupes, le circuit logique de commande attribue à chaque voxel un attribut de spicule ou de non spicule. Pour ce faire, le circuit logique de commande 10 vérifie si le contraste calculé en chaque voxel est suffisant pour être considéré comme un spicule. Pour ce faire, le circuit logique de commande applique un seuillage à chaque bloc de coupes en comparant le contraste de chaque voxel à un seuil de contraste de spicule préalablement défini. Dans un mode de réalisation préféré, ce seuil de contraste de spicule est égal à, seuil =13 fibre .0-1 avec a'= M(i'J) •Vf f gm. (x, y)adxdy pour un S•N x,y élément (i,j) d'un bloc de coupes donné. M(i,j) est lamoyenne du niveau de gris dans le bloc de coupes au voisinage du point (i,]). gmax(x, y) sont les coefficients de rondelette fournissant la meilleure réponse en (i, j). N est le nombre de projections ayant servi à la reconstruction de l'élément (i,j). S est le nombre de coupes associées en bloc de coupes.

Ce seuil de contraste est égal à une constante R multipliée par l'écart type du bruit local dans le bloc de coupes après filtrage. Dans ce mode de réalisation préféré, on ne tient compte que du bruit quantique qui, dans chaque coupe, est linéairement lié à la racine carrée de l'intensité de fond divisée par le nombre de projections N ayant contribué à la reconstruction du voxel. Si le contraste mesuré est supérieur au seuil de contraste, alors le circuit logique de commande attribut au voxel correspondant un attribut de spicule. Ainsi, cette condition rejette les voxels dont le contraste est susceptible de provenir du bruit quantique, avec un taux de rejet commandé par le paramètre R. Le circuit logique de commande applique ensuite un algorithme de détection de spicule convergeant aux voxels du volume. Cet algorithme permet de calculer un indicateur de convergence en chaque voxel en examinant la configuration des directions attribuées aux voxels dans un voisinage du voxel. La taille du voisinage peut être liée à l'épaisseur du bloc de coupes. Si l'indicateur de convergence calculé est supérieur à un seuil de convergence prédéfini, alors le circuit logique de commande attribut un attribut de spicule convergeant à tous les voxels de spicule situés dans le voisinage considéré.

Les étapes 102 à 104 sont répétées autant de fois que nécessaire pour couvrir la gamme complète d'élongation de spicules. A l'étape 105, le circuit logique de commande applique un deuxième algorithme de reconstruction, à partir des données images 11 à ln. Ce deuxième algorithme de reconstruction est davantage orienté vers un objectif de visualisation comme la technique de reconstruction algébrique. Il fournit un volume de présentation avec des voxels ayant des même coordonnées que ceux produit par l'algorithme de reconstruction de l'étape 101. A l'étape 106, le circuit logique de commande applique un algorithme de visualisation des voxels issus de l'algorithme de détection 104, en leur donnant un rehaussement correspondant à leur attribut de spicule convergeant afin de faciliter l'analyse du praticien. Cet algorithme de visualisation peut appliquer un processus de rehaussement de l'intensité des voxels ayant un attribut de spicule convergeant ou peut leur attribuer une information de couleur, ainsi qu'à leur environnement immédiat.

Le processus de rehaussement applique tout d'abord un algorithme de composantes connexes tridimensionnel sur un volume binaire composé d'un ensemble de voxel à 1 pour des positions de spicules convergeants et à 0 ailleurs. Ceci mène à un ensemble de particules tridimensionnelles formées de voxels de spicules convergeants connectés. Puis, pour chaque voxel du volume de présentation obtenu à l'étape 105 appartenant à une particule et à son environnement immédiat, l'intensité du voxel est augmentée par rapport à l'intensité de l'environnement immédiat de la particule. Dans un mode de réalisation préféré, le circuit logique de commande calcule la moyenne de niveaux gris Mp dans l'environnement immédiat de la particule. L'environnement immédiat d'une particule est défini comme l'ensemble des éléments situés à une distance d, préalablement définie, de tout élément de la particule. Cette moyenne de niveaux de gris Mp estime l'intensité de fond de la particule. Pour chaque voxel (i, j, k) de la particule et de son environnement immédiat, le volume rehaussé noté DCA(i, j, k) est obtenu en amplifiant la différence entre l'intensité S(i, j,k) du voxel de la particule et l'intensité de fond Mp de la particule selon l'équation suivante : d2 DCA (i,j,k)=M+(1+A.e r2).[S(i,j,k)-M] Où A influence directement la puissance du rehaussement et d est la distance entre le voxel (i,j,k) et la particule avec d=0 pour chaque voxel à l'intérieur de la particule. Puisqu'il est difficile d'identifier des découpes d'opacité, le circuit logique de commande applique un rehaussement dont la force diminue avec la distance à la particule. Le paramètre t contrôle cette diminution du facteur de rehaussement avec la distance.

Dans une variante, la valeur des voxels ayant un attribut de spicule convergeant peut être forcée à la valeur maximale (respectivement minimale) de la dynamique d'affichage. Ceci permettant ainsi de ramener au premier plan les spicules convergeants dans une vue tridimensionnelle lorsque celle-ci utilise l'opérateur de l'intensité maximale (respectivement minimale) plus connu sous le nom anglais de Maximum Intensity Pixel comme opérateur de

15 rendu (respectivement Minimum Intensity Pixel). Dans une variante, les spicules convergeants sont indiqués sur le volume de présentation par des marqueurs crées par le circuit logique de commande. Ces marqueurs peuvent être une annotation graphique notamment, un triangle, un carré, voire une lettre ou un chiffre, se situant au centre de gravité des opacités. Dans une variante, le circuit logique de commande peut avoir pour conséquence de produire une surface englobante autour de chaque particule. Pendant, la visualisation des coupes, un contour résultant de l'intersection de cette surface englobante avec la coupe regardée par le praticien peut être matérialisé par un trait visible sur la coupe autour de l'opacité spiculée. Ceci peut avoir un intérêt si on veut que l'attention du praticien soit plus spécifiquement dirigée sur les lésions détectées. Si on veut aider le radiologue dans sa tâche de détermination de l'extension des lésions, ce contour peut épouser les limites des lésions. Dans le cas où la visualisation des résultats se fait par colorisation des voxels ayant un attribut de spicule convergeant, une couleur peut leur être attribuée par exemple en fonction de la quantité S(i, j,k) ùMp et de la distance d. Le volume de présentation final sur lequel les particules de spicules convergeants ont été rehaussées ou colorisées est affiché sur l'écran de visualisation en vue d'être visualisé par un praticien. Le radiologue obtient ainsi une vue d'ensemble immédiate de la cartographie de répartition des spicules convergeants dans le volume. La figure 4 montre une illustration de moyens mettant en oeuvre un autre mode de réalisation du procédé de l'invention. L'étape 200 de la figure 4 correspond à l'étape 100 de la figure 3 où le détecteur 5 acquiert les données images 11 à ln de rayons X, émis par le tube 4, représentant respectivement les projections P1 à Pn. L'étape 201 de la figure 4 correspond à l'étape 101 de la figure 3 où le circuit logique de commande applique l'algorithme de reconstruction aux données images 11 à ln pour obtenir un volume numérique du sein. A l'étape 202, le circuit logique de commande applique à chaque coupe du volume le filtrage de l'étape 103 de la figure 3.

16 A l'étape 203, le circuit logique de commande effectue une association de coupes filtrées en bloc de coupes filtrées pour une valeur déterminée du paramètre d'épaisseur et ceci pour chaque direction et échelle. Le circuit logique de commande calcule ensuite en chaque voxel une valeur de contraste comme étant la valeur maximale parmi toutes les valeurs, en ce voxel, des blocs de coupes filtrées. Pour chaque voxel, la direction du filtre correspondant au bloc de plus forte valeur lui est attribuée. Après l'étape 203, le circuit logique de commande applique à chaque bloc de coupes filtrées, l'étape 204 correspondante à l'étape 104 d'identification de spicules convergeant de la figure 3. Après l'étape 204, le circuit logique de commande applique les étapes 205 et 206 correspondantes respectivement aux étapes 105 et 106 de la figure 3. Les étapes 203 à 204 sont répétées autant de fois que nécessaire 15 pour couvrir la gamme complète d'élongation de spicules. Avec ces deux modes de réalisation de l'invention, figures 3 et 4, le circuit logique de commande doit convoluer chaque coupe ou chaque bloc de coupes avec le moyen de calcul du contraste. Ceci est informatiquement exigeant sur le plan des calculs, même pour des coupes espacées de 1 20 millimètre. L'invention propose pour résoudre ce problème un troisième mode de réalisation comportant un algorithme plus rapide qui dépend seulement du nombre de projections et pas du nombre de coupes ni du nombre de bloc de coupes, comme illustré à la figure 5. Le bon fonctionnement de cet 25 algorithme nécessite une géométrie d'acquisition dans laquelle le facteur d'agrandissement varie peu en fonction de l'angulation du tube. La figure 5 montre ainsi un troisième mode de réalisation du procédé de l'invention. L'étape 300 de la figure 5 correspond à l'étape 100 de la figure 3 où le détecteur 5 acquiert les données images 11 à ln de rayons X, émis 30 par le tube 4, représentant respectivement les projections P1 à Pn. A chaque image brute 11 à ln, le circuit logique de commande applique à l'étape 301 un banc de filtres directionnels comme précédemment décrit à l'étape 103 de la figure 3. A l'étape 302, le circuit logique de commande applique un algorithme 35 de reconstruction aux données images 11 à ln filtrées pour obtenir un

17 ensemble de coupes filtrées, ceci pour chacun des filtres utilisés. A l'étape 303, le circuit logique de commande effectue une association des coupes obtenues en bloc de coupes filtrées, pour une valeur déterminée du paramètre d'épaisseur et ceci pour chaque direction et échelle. Le circuit logique de commande calcule ensuite en chaque voxel une valeur de contraste comme étant la valeur maximale parmi toutes les valeurs, en ce voxel, des blocs de coupes filtrées. Pour chaque voxel, la direction du filtre correspondant au bloc de plus forte valeur lui est attribuée. A l'étape 304, le circuit logique de commande applique à chaque bloc 10 de coupes filtrées l'algorithme de détection de spicules convergeant de l'étape 104 de la figure 3. Après l'étape 304, le circuit logique de commande applique les étapes 305 et 306 correspondantes respectivement aux étapes 105 et 106 de la figure 3. 15 Les étapes 303 à 304 sont répétées autant de fois que nécessaire pour couvrir la gamme complète d'élongation de spicules. Comme le contraste est calculé à l'étape 301, projection par projection, le contraste est calculé plus rapidement, qu'à l'étape 202 de la figure 4 ou à l'étape 103 de la figure 3. En effet, le nombre de projections est 20 généralement nettement moins important que le nombre de coupes ou de blocs de coupes. La deuxième stratégie de détection est mise en oeuvre en appliquant directement au volume reconstruit un autre algorithme de détection de spicule convergeant. 25 L'avantage principal de cette deuxième stratégie est de permettre de détecter plus efficacement les spicules principalement orientés le long de la perpendiculaire du plan du détecteur. La figure 6 montre un autre mode de réalisation du procédé de l'invention. L'étape 400 de la figure 6 correspond à l'étape 100 de la figure 3 30 où le détecteur 5 acquiert les données images 11 à ln de rayons X, émis par le tube 4, représentant respectivement les projections P1 à Pn. A l'étape 401, le circuit logique de commande applique un algorithme de reconstruction permettant d'obtenir un volume numérique en coupes à partir des images brutes 11 à ln filtrées. 35 A l'étape 402, le circuit logique de commande convolue le volume

18 reconstruit avec un banc de filtres tridimensionnels directionnels ayant différentes échelles et directions. Dans un mode de réalisation préféré, la convolution du volume avec un filtre tridimensionnel directionnel consiste, en chaque voxel du volume, à calculer la différence de niveaux de gris entre la valeur moyenne de niveau de gris dans une région cylindrique autour dudit voxel et la valeur moyenne de niveaux de gris dans le voisinage du cylindre. Le rayon et la direction de la région cylindrique correspondent à l'échelle et à la direction du filtre. Le filtre de plus forte réponse donne pour chaque voxel la direction du spicule passant par ce voxel et sa réponse fournit le contraste ou un indice de confiance caractérisant ce voxel. Dans une variante, le circuit logique de commande peut appliquer au volume numérique reconstruit des opérateurs différentiels comme le Hessian. Une fois que la matrice du Hessian a été diagonalisée, le vecteur propre correspondant à la valeur propre la plus élevée fournit la direction du spicule passant par ce voxel et la valeur propre la plus élevée fournit un contraste ou indice de confiance en ce voxel. A l'étape 403, le circuit logique de commande applique un algorithme de détection de spicule convergeant au volume. Pour chaque voxel, si le contraste mesuré est supérieur à un seuil de contraste prédéfini, alors le circuit logique de commande attribut au voxel correspondant un attribut de spicule. Puis, le circuit logique de commande calcule un indicateur de convergence en tout voxel du volume en considérant différentes tailles de voisinages.

Dans une variante, le circuit logique de commande peut d'abord détecter les noyaux denses dans le volume. Puis, pour chaque centre de noyaux denses, le circuit logique de commande détermine la taille du voisinage en fonction de la taille du noyau dense correspondant. Ceci permet de restreindre la recherche de spicules convergeant au voisinage des noyaux denses et selon une épaisseur déterminée par la taille des noyaux denses. Si l'indicateur de convergence calculé est supérieur à un seuil de convergence prédéfini, alors le circuit logique de commande attribut un attribut de spicule convergeant à tous les voxels de spicule situés dans le voisinage considéré.

Après l'étape 403, le circuit logique de commande applique les étapes 404 et 405 correspondantes respectivement aux étapes 105 et 106 de la figure 3. La figure 7 montre un mode de calcul d'indicateur de convergence.

Dans l'exemple de la figure 7, le circuit logique de commande considère que chaque voxel 600 ayant un attribut de spicule est un centre C d'une lésion potentielle 601. Cette lésion 601 est, dans un exemple, de forme sphérique. Puis, le circuit logique de commande examine la configuration des directions dans un voisinage V du voxel. Le voisinage se compose de voxels K situés à une distance 602 du voxel 600. Le circuit logique de commande définit un vecteur unitaire u donnant la direction du voxel 600 ayant un attribut de spicule et situé dans le voisinage V. Cette direction étant la direction du filtre directionnel fournissant la meilleure réponse en ce voxel 600. Le circuit logique de commande détermine une droite 603 portée par le vecteur unitaire u. Le circuit logique de commande calcule la distance d la plus courte du centre C de la sphère 601 à la droite 603. Cette distance d est indiquée par la norme du produit vectoriel uxKC u Un indicateur de convergence de spicule est dans un exemple égal à la proportion de voxels de spicules situés dans le voisinage V pour d inférieur à une distance R. R peut être lié à l'élongation des spicules à détecter ou à la taille des opacités recherchées. Cette proportion peut également être pondérée par le contraste ou l'indice de confiance calculé précédemment en chaque voxel. d=

Claims (20)

REVENDICATIONS

1 - Procédé de traitement d'images produites par un dispositif (1) à rayons X, dans lequel, - on réalise plusieurs projections (19) radiographiques d'un corps, - on reconstruit (21) un volume numérique en coupe du corps, à partir de l'ensemble des projections, caractérisé en ce que - on associe (22) des coupes consécutives (40-44) du corps en des blocs (50) de coupes en fonction d'un paramètre d'épaisseur (60) du bloc, - une épaisseur étant caractérisée par une élongation de spicules à analyser, - on détermine un nombre (23) suffisant d'épaisseurs, pour couvrir une gamme d'élongation de spicules, le nombre correspondant au nombre des élongations, - on applique à chaque bloc de coupes un algorithme (26) de détection de spicules, - on donne à chacun des voxels du bloc correspondant à un spicule détecté un attribut représentatif de spicule, - on détermine pour chaque voxel ayant un attribut représentatif de spicule un voisinage (V) immédiat, - on détermine un indicateur de convergence de spicules en chaque voxel du volume, l'indicateur de convergence dépend de la configuration des directions des voxels du voisinage immédiat et des valeurs de contraste attribuées aux voxels du voisinage immédiat, - on détermine préalablement un seuil de convergence, - pour chaque voxel, lorsque l'indicateur de convergence est supérieur au seuil de convergence, on attribue aux voxels du voisinage étudié ayant un attribut de spicule, un attribut représentatif de spicule convergeant (27), - on visualise (30) les voxels ayant un attribut de spicule convergeant dans un volume numérique de présentation produit à partir des projections.

2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que - une épaisseur (60) étant caractérisée par une taille d'opacités à analyser, -on détermine un nombre suffisant d'épaisseurs, pour couvrir unegamme de tailles des opacités, le nombre correspondant au nombre des tailles.

3 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que lors de l'association des coupes en blocs de coupes, les voxels du volume des coupes du bloc reçoivent un attribut résultant d'une opération mathématique qui peut être notamment une somme, un maximum, un minimum une moyenne du niveau de gris mesuré pour chaque voxel de volume, selon un axe perpendiculaire au détecteur, ayant des même coordonnées (xi,yi) dans toutes les coupes du bloc, l'attribut mesuré leur est ensuite affecté à tous.

4 - Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'opération mathématique est une combinaison logique ou algébrique de niveaux de gris dans les coupes, suivant une direction d'émission des rayons X de la source au détecteur.

5 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, 15 caractérisé en ce que l'algorithme de détection de spicules comporte les étapes suivantes : - on calcule une valeur de contraste (25) pour chaque voxel de chaque bloc de coupes, - on définit préalablement un seuil de contraste, 20 - lorsque la valeur de contraste du voxel est supérieure au seuil de contraste, alors on attribue audit voxel un attribut représentatif de spicule.

6 - Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le calcul de contraste de chaque voxel de chaque bloc de coupes comporte les étapes suivantes : 25 - on convolue (103) chaque bloc de coupes avec chacune des fonctions (gs,a) d'une série de filtres (24) directionnels ayant différentes échelles et différentes directions, - on attribue à chaque voxel de chaque bloc, une valeur de contraste correspondant à la réponse du filtre la plus forte parmi les réponses des 30 filtres.

7 - Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le calcul du contraste de chaque voxel de chaque bloc de coupes comporte les étapes suivantes : - on convolue (202) chaque coupe avec les fonctions (gs,a) d'une série 35 de filtres directionnels ayant différentes échelles et différentes directions,- on associe (203) les coupes filtrées en des blocs de coupes filtrées pour chaque direction et échelle, - pour chaque voxel, on détermine une valeur de contraste donnée par le bloc de coupes filtrées de plus forte réponse en ce voxel.

8 - Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le calcul de contraste de chaque voxel comporte les étapes suivantes : - on convolue (301) chaque projection avec des fonctions (gs,a) d'une série de filtres directionnels ayant différentes échelles et différentes directions, - on reconstruit (302) le volume numérique en coupes filtrées à partir des projections filtrées pour chaque direction et échelle, - on associe (303) les coupes filtrées en des blocs de coupes filtrées pour chaque direction et échelle, - pour chaque voxel on détermine une valeur de contraste donnée par 15 le bloc de coupes filtrées de plus forte réponse en ce voxel.

9 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que - on attribue à chaque voxel la direction du filtre fournissant la plus forte réponse. 20

10 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que les filtres (gs,a) sont des filtres directionnels de type ondelettes de Gabor ou 13-spline.

11 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que les filtres (gs,a) sont des filtres directionnels composés 25 d'une fonction de type dérivée première ou seconde d'une fonction Gaussienne.

12- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que : la recherche de spicules convergeant est restreinte au voisinage des noyaux denses, dont la position a été préalablement 30 déterminée, et selon une taille de voisinage déterminée par la taille des noyaux denses.

13 - Procédé de traitement d'images produites par un dispositif (1) à rayons X, dans lequel, - on réalise plusieurs projections (19) radiographiques d'un corps, 35 - on reconstruit (21) un volume numérique du corps, à partir del'ensemble des projections, caractérisé en ce que on applique un algorithme de détection (26) de spicule au volume numérique, - on donne à chacun des voxels du volume correspondant à un spicule détecté un attribut représentatif de spicule, - on détermine pour chaque voxel ayant un attribut représentatif de spicule un voisinage immédiat (V), - on détermine un indicateur de convergence de spicules en chaque voxel du volume, l'indicateur de convergence dépend de la configuration des directions des voxels du voisinage immédiat et des valeurs de contraste attribuées aux voxels du voisinage immédiat, - on détermine préalablement un seuil de convergence, - pour chaque voxel, lorsque l'indicateur de convergence est supérieur au seuil de convergence, on attribue aux voxels du voisinage étudié ayant un attribut de spicule, un attribut représentatif de spicule convergeant (27), - on visualise (30) les voxels ayant un attribut de spicule convergeant dans un volume numérique de présentation produit à partir des projections.

14 - Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que l'algorithme de détection de spicules comporte les étapes suivantes : - on calcule une valeur de contraste (25) pour chaque voxel du volume, - on définit préalablement un seuil de contraste, - lorsque la valeur de contraste du voxel est supérieure au seuil de contraste, alors on attribue audit voxel un attribut représentatif de spicule.

15 - Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que le calcul de contraste de chaque voxel de chaque bloc de coupes comporte les étapes suivantes: - on convolue (402) le volume numérique avec un banc de filtres (24) directionnels tridimensionnels ayant différentes directions et échelles, - pour chaque voxel du volume, on calcule une valeur de contraste correspondant à la réponse la plus forte parmi les réponses des filtres.

16 - Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce que - on attribue à chaque voxel du volume la direction du filtre fournissant la plus forte réponse parmi les réponses des filtres.

17- Procédé selon l'une des revendications 13 à 16, caractérisé en ce que la recherche de spicules convergeant est restreinte au voisinage des noyaux denses, dont la position a été préalablement déterminée, et selon une taille de voisinage déterminée par la taille des noyaux denses.

18 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 17, caractérisé en ce que - à titre de présentation, on attribue une information de couleur (28) aux voxels pourvus d'un attribut de spicule convergeant dans le volume numérique de présentation, ou - on rehausse (29) l'intensité des voxels pourvus d'un attribut de spicule convergeant dans le volume numérique de présentation, - on visualise (30) le volume numérique de présentation avec les voxels colorisés ou rehaussés.

19 - Procédé selon la revendication 18, caractérisé en ce que le 15 rehaussement des voxels dans le volume numérique de présentation comporte les étapes suivantes : - on détermine des particules composées de voxels ayant un attribut de spicule convergeant et reliés dans le volume, - pour chaque particule, on amplifie la différence entre l'intensité de 20 chaque voxel de la particule et l'intensité moyenne des voxels environnants ladite particule.

20 - Dispositif (1) de rayons X caractérisé en ce qu'il comporte un microprocesseur (12) apte à mettre en oeuvre un procédé de traitement d'images selon l'une quelconque des revendications 1 à 19.