FR2939019A1

FR2939019A1 - Procede d'imagerie medicale dans lequel on acquiert des images a travers une grille anti-diffusante

Info

Publication number: FR2939019A1
Application number: FR0858109A
Authority: FR
Inventors: Henri Souchay
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2008-11-28
Filing date: 2008-11-28
Publication date: 2010-06-04
Anticipated expiration: 2028-11-28
Also published as: FR2939019B1

Abstract

L'invention concerne un procédé d'imagerie médicale dans lequel on acquiert des images à travers une grille anti-diffusante associée à la matrice de détecteurs. Les éléments opaques au rayonnement de la grille sont répartis avec un pas correspondant à la fréquence de Nyquist de la matrice de détecteurs ou à un multiple de celle-ci et on met en oeuvre sur les images, à l'occasion de l'acquisition ou postérieurement, un filtrage passe-bas au voisinage de ladite fréquence de Nyquist (étape B). L'invention concerne également une grille anti-diffusante, ainsi qu'un système d'imagerie médicale.

Description

PROCEDE D'IMAGERIE MEDICALE DANS LEQUEL ON ACQUIERT DES IMAGES A TRAVERS UNE GRILLE ANTI-DIFFUSANTE DOMAINE TECHNIQUE GÉNÉRAL ET ART ANTÉRIEUR La présente invention est relative aux grilles anti-diffusantes 5 utilisées en imagerie médicale par rayonnement. Les grilles anti-diffusantes sont utilisées de façon répandue en radiographie pour éliminer les effets dus aux diffusions parasites et ainsi améliorer la qualité de contraste des images. Classiquement, une telle grille anti-diffusante comporte une io alternance de zones linéaires radio-opaques ( parois ) et de zones radio-transparentes, distribuées et orientées en fonction du point de focalisation que constitue la source de rayonnement. Les grilles anti-diffusantes peuvent toutefois, par l'image qu'elles projettent sur le détecteur de rayons X, être sources d'interférences sur les 15 images et perturber les informations portées par celles-ci. Pour masquer les artefacts dus à l'utilisation d'une grille, il est connu pour certaines applications d'animer la grille d'un mouvement de vibration perpendiculaire à la direction selon laquelle s'étendent les éléments radio-opaques (grille Bucky ). 20 Dans le cadre de radiographies mammographiques conventionnelles toutefois, avec des détecteurs statiques, il est difficile de donner à la grille un mouvement vibratoire, dès lors que les parois de la grille s'étendent selon un plan parallèle à la poitrine. Les mouvements vibratoires sont en effet alors limités par la cage thoracique des patientes. 25 Il en résulte dès lors que les parois de la grille sont orientées perpendiculairement à la poitrine, et les mouvements de grille ont lieu parallèlement à la poitrine. Pour certains appareillages, les acquisitions se font sans grille anti-diffusante.

Par ailleurs, il est souhaitable dans les applications d'imagerie récentes, et notamment en imagerie 3D, de pouvoir acquérir plusieurs images tout autour de l'objet ou du patient que l'on examine. Or la source de rayonnement doit se déplacer elle-aussi dans un 5 plan parallèle à la poitrine, et elle se retrouve alors en dehors de la zone focale de la grille, ce qui la rend inopérante. Il existe donc un besoin pour une nouvelle technique permettant de réaliser une image avec une grille aux parois parallèles à la poitrine tout en s'affranchissant des artefacts des grilles anti-diffusantes. io Il a récemment été proposé par l'article Reduction of a grid moiré pattern by integrating a carbon-interspaced high precision x-ray grid with a digital radiographic detector û Yoon et al. û Medical Physics 34 (11), November 2007, pages 4092-4097 û de faire coïncider la fréquence et la phase des éléments radio-opaques d'une grille anti-diffusante avec la 15 fréquence d'échantillonnage spatiale du détecteur. Cet article montre que l'utilisation d'une telle grille permet de fortement limiter l'effet de moiré sur les images. L'utilisation d'une telle grille n'est toutefois pas pleinement satisfaisante et est notamment difficile à mettre en oeuvre, d'autant que le 20 pas d'échantillonnage des détecteurs est généralement très fin, et l'ajustement de la phase des parois de grille avec les éléments sensibles du détecteur de rayons X sur l'ensemble du détecteur représente une difficulté technique majeure.

PRÉSENTATION GÉNÉRALE DE L'INVENTION 25 L'invention propose quant à elle une solution qui ne présente pas ces inconvénients. Plus précisément, elle propose un procédé d'imagerie médicale dans lequel on acquiert des images au moyen d'un système d'imagerie médicale comportant une matrice de détecteurs recevant un rayonnement 30 émis par une source à travers un objet ou un patient à imager, ainsi qu'à travers une grille anti-diffusante associée à la matrice de détecteurs, cette grille comportant une pluralité d'éléments opaques au rayonnement, ces éléments opaques étant répartis parallèlement les uns aux autres avec un pas donné, caractérisé en ce que ces éléments opaques au rayonnement sont répartis avec un pas correspondant à la fréquence de Nyquist de la matrice de détecteurs ou à un multiple de celle-ci et en ce qu'on met en oeuvre sur les images, à l'occasion de l'acquisition ou postérieurement, un filtrage passe-bas au voisinage de ladite fréquence de Nyquist. Elle propose également un assemblage de ladite grille avec un détecteur qui permet de lever la contrainte sur l'ajustement de phase, et io enfin une grille pour mettre en oeuvre ce procédé, ainsi qu'un système d'imagerie médicale.

PRÉSENTATION DES FIGURES D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront encore de la description qui suit, laquelle est purement illustrative et non 15 limitative, et doit être lue en regard des figures annexées sur lesquelles : - la figure 1 illustre un mode de réalisation possible pour un système d'imagerie médicale conforme à un mode de réalisation de l'invention ; - la figure 2 illustre différentes étapes d'un procédé conforme à un mode de mise en oeuvre possible de l'invention ; 20 - la figure 3 illustre un exemple de filtre passe-bas à la fréquence de Nyquist ; - la figure 4 illustre une orientation possible des éléments radio-opaques d'une grille conforme à un mode de réalisation de l'invention, dans le cas d'un système d'imagerie où la source se déplace tandis que la 25 matrice de détecteurs est fixe.

DESCRIPTION D'UN OU PLUSIEURS MODES DE RÉALISATIONS ET DE MISES EN OEUVRE Le système d'imagerie radiographique illustré sur la figure 1 comporte une source 1 de rayonnement, par exemple de type rayons X, qui projette un faisceau de forme conique destiné à illuminer l'objet ou le patient que l'on souhaite examiner avant d'atteindre un capteur 2 comportant une matrice de détecteurs 2a. Une grille anti-diffusante 3 est interposée entre la source 1 et le capteur 2 de façon à arrêter les rayonnements qui ne viendraient pas directement de la source 1 et notamment les rayonnements rétro-diffusés. Une telle grille anti-diffusante 3 est une grille de type 2D qui comporte une alternance de zones linéaires radio-opaques - en l'occurrence opaques aux rayonnements X (zones métalliques par io exemple) - et de zones radio-transparentes s'étendant parallèlement les unes aux autres, avec une orientation correspondant à la focalisation du faisceau émis par la source 1. Cette grille 3 présente la particularité d'être constituée avec un pas qui correspond à la fréquence de Nyquist des détecteurs du capteur 3 ou 15 à un multiple de cette fréquence. Par exemple, pour un pas spatial entre détecteurs de 100pm, le pas entre les éléments opaques de la grille est de 200pm (50 lignes/cm). La source 1 et le capteur 2 sont reliés à une unité de contrôle et de traitement 4 qui d'une part gère la source 1 et d'autre part assure 20 l'acquisition et le cas échéant le traitement des images. A cet effet, les signaux analogiques en sortie des détecteurs du capteur 2 sont convertis en signaux digitaux (images numériques) et stockés dans des mémoires adéquates en vue de leur traitement. Le traitement mis en oeuvre consiste en particulier, ainsi qu'illustré sur 25 la figure 2 : - à convertir les images par transformée de type Fourrier dans le domaine fréquentiel (étape A), soit selon l'axe perpendiculaire aux parois de grille, soit selon les deux axes de l'image ; - à appliquer aux images ainsi converties un filtrage passe-bas au 30 voisinage de la fréquence de Nyquist (étape B ù figure 3) dans la direction perpendiculaire aux parois de grille ; - puis à convertir les images ainsi filtrées par transformée de type Fourier inverse (étape C). Ces différentes étapes sont par exemple mises en oeuvre dans le cadre du procédé tel que décrit dans le brevet US 6,333,990, le filtrage passe-bas de l'étape B permettant quant à lui de supprimer l'artefact en-dessous de la fréquence de Nyquist et de débarrasser les images de l'image de la grille 3, sans que l'information clinique sur celle-ci ne soit significativement affectée. On élimine ainsi la fréquence fondamentale de la grille. On notera néanmoins que les harmoniques supérieures io correspondant au signal de la grille vont donner lieu, dans l'image échantillonnée, à du repliement spectral. Néanmoins, comme la grille est à la fréquence de Nyquist du détecteur, le repliement des harmoniques paires a lieu exactement sur la fréquence d'échantillonnage, qui a pour mérite de les effacer. Les harmoniques impaires, elles, replient de 15 nouveau sur la fréquence de Nyquist et sont donc masquées par le filtre numérique.

Dans le cas qui vient d'être décrit, le filtrage se fait uniquement au moyen d'un traitement numérique. La programmation de ce traitement 20 peut être mémorisée sur tout support (CD-ROM, clé USB, mémoire d'un serveur central, etc.). Dans le cas où la technologie de réalisation de la grille ne permet pas d'assurer un ajustement précis des fréquences de grille et de détecteur, il apparaîtra néanmoins un moiré résiduel. Il peut alors être 25 intéressant, notamment en complément du filtrage numérique, d'appliquer un filtrage passe-bas par le dimensionnement de l'appareillage lui-même. Dans l'exemple illustré sur la figure 1, le capteur 2 est constitué d'un scintillateur 2b, les détecteurs de la matrice 2a étant des photo-diodes. Ce scintillateur 2b et ces photo-diodes peuvent être dimensionnés 30 pour que leur fonction de transfert combinée applique un filtre passe-bas avant l'échantillonnage, qui permet de réduire ou d'éliminer l'effet de moiré.

Comme on l'aura compris, le procédé et le système d'imagerie et la grille anti-diffusante qui viennent d'être décrits trouvent avantageusement à s'appliquer dans tout type d'imagerie médicale et notamment aussi bien en tomosynthèse qu'en mammographie.

Il peut notamment être utilisé avec des appareillages d'imagerie qui déplacent dans un même mouvement autour de l'objet ou du patient à la fois la source, les détecteurs 2a et la grille anti-diffusante 3 (cas d'un bras en C tel qu'illustré sur la figure 1). Cette technique peut par exemple être utilisée en imagerie vasculaire 3D. io Il peut également être utilisé avec des appareils dans lesquels on déplace la source 1, tandis que les détecteurs 2a restent fixes. Par exemple, dans des applications de mammographie ou en tomosynthèse RAD, on peut envisager de positionner la grille de façon à ce que les éléments radio-opaques s'étendent autant que possible parallèlement à la 15 trajectoire de déplacement de la source (trajectoire schématisée par la ligne courbe T sur la figure 4).

Claims

REVENDICATIONS1. Procédé d'imagerie médicale dans lequel on acquiert des images au moyen d'un système d'imagerie médicale comportant une matrice de détecteurs recevant un rayonnement émis par une source à travers un objet ou un patient à imager, ainsi qu'à travers une grille anti-diffusante associée à la matrice de détecteurs, cette grille comportant une pluralité d'éléments opaques au rayonnement, ces éléments opaques étant répartis parallèlement io les uns aux autres avec un pas donné, caractérisé en ce que ces éléments opaques au rayonnement sont répartis avec un pas correspondant à la fréquence de Nyquist de la matrice de détecteurs ou à un multiple de celle-ci et en ce qu'on met en oeuvre sur les images, à l'occasion de l'acquisition ou 15 postérieurement, un filtrage passe-bas au voisinage de ladite fréquence de Nyquist.
2. Procédé selon la revendication 1, selon lequel on applique aux images acquises une transformée de type Fourier qui les convertit dans le domaine fréquentiel, on met en oeuvre sur les images ainsi 20 converties dans le domaine fréquentiel un filtrage passe-bas au voisinage de la fréquence de Nyquist de la matrice de détecteurs ou à un multiple de celle-ci, puis on convertit les images ainsi filtrées par une transformée de type Fourier inverse.
3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, selon lequel on 25 met en oeuvre un filtrage passe-bas réalisé de façon analogique par le dimensionnement d'éléments d'émission et/ou de réception du système d'imagerie.
4. Grille anti-diffusante comportant une pluralité d'éléments opaques au rayonnement, ces éléments opaques étant répartisparallèlement les uns aux autres avec un pas donné, caractérisé en ce que pour la mise en oeuvre d'un procédé selon l'une des revendications 1 à 3, ces éléments opaques au rayonnement sont répartis avec un pas correspondant à la fréquence de Nyquist de la matrice de détecteurs ou à un multiple de celle-ci.
5. Système d'imagerie médicale comportant une source de rayonnement, une matrice de détecteurs recevant un rayonnement émis par la source à travers un objet ou un patient à imager, ainsi qu'une grille anti-diffusante associée à la matrice de io détecteurs, cette grille comportant une pluralité d'éléments opaques au rayonnement, ces éléments opaques étant répartis parallèlement les uns aux autres avec un pas donné, caractérisé en ce que ces éléments opaques au rayonnement sont répartis avec un pas correspondant à la fréquence de Nyquist (ou un 15 multiple) de la matrice de détecteurs.
6. Système d'imagerie selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de traitement aptes à appliquer aux images acquises une transformée de type Fourier qui les convertit dans le domaine fréquentiel, à mettre en oeuvre sur les images 20 ainsi converties dans le domaine fréquentiel un filtrage passe-bas au voisinage de la fréquence de Nyquist de la matrice de détecteurs, puis à convertir les images ainsi filtrées par une transformée de type Fourier inverse.
7. Système d'imagerie selon la revendication 5, caractérisé en ce 25 qu'il comporte des éléments d'émission et/ou de réception dimensionnés pour réaliser de façon analogique le filtrage passe-bas à la fréquence de Nyquist.
8. Système d'imagerie selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte un scintillateur et des détecteurs à diodesdimensionnés pour réaliser de façon analogique le filtrage passe-bas à la fréquence de Nyquist.
9. Utilisation d'un procédé selon la revendication 1 pour l'acquisition d'images de type 3D.
10. Utilisation d'un procédé selon la revendication 1 pour l'acquisition d'images de mammographie ou de tomosynthèse.