FR2968923A1

FR2968923A1 - Synchronisation de systemes d'imagerie medicaux

Info

Publication number: FR2968923A1
Application number: FR1060726A
Authority: FR
Inventors: Regis Vaillant
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2010-12-17
Filing date: 2010-12-17
Publication date: 2012-06-22
Anticipated expiration: 2030-12-17
Also published as: JP2012130680A; US20120170825A1; JP5886019B2; CN102525520A; US8879808B2; FR2968923B1

Abstract

L'invention concerne un procédé de synchronisation, pour l'imagerie interventionnelle, d'une première succession de données avec une deuxième succession de données, les données étant représentatives d'une région d'intérêt d'un patient ayant été acquises au moyen de systèmes médicaux distincts et correspondent en outre à deux types d'information distinctes de ladite région d'intérêt, le procédé comprenant une étape de calage des données les unes par rapport aux autres en fonction de deux signaux représentatifs d'une activité physiologique du patient, les signaux ayant été enregistrés au moyen des systèmes médicaux avec une échelle de temps commune à celle employée pour l'acquisition des données.

Description

DOMAINE TECHNIQUE GENERAL L'invention concerne le domaine de l'imagerie médicale. Elle concerne plus particulièrement le traitement de données utilisées au cours d'une intervention d'un praticien sur un patient et plus particulièrement des images.

ETAT DE LA TECHNIQUE Pour le diagnostic et le traitement des maladies coronariennes une analyse de la forme des vaisseaux est effectuée. Pour ce faire, un praticien guide et déploie un instrument chirurgical à 10 l'intérieur du système vasculaire d'un patient tout en étant assisté par un système d'imagerie médicale. Un tel système d'imagerie médicale permet l'acquisition, le traitement et la visualisation en temps réel d'images bidimensionnelles (2D) représentant le système vasculaire du patient et de l'instrument chirurgical. Avec ces images, le praticien peut 15 guider l'instrument dans le système vasculaire. Pour le diagnostic, les défauts tels que la sténose (qui est un rétrécissement anormal dans un vaisseau sanguin) doivent être détectés. Pour ce faire, le praticien peut disposer soit d'une image radiologique d'une région d'intérêt d'un patient dans laquelle un produit de contraste a été injecté soit 20 d'une image radiologique provenant d'un capteur intravasculaire ou d'autres données issues d'un tel capteur Il existe un intérêt à disposer de ces informations en même temps pour que le patricien puisse avoir une vue ou une information détaillée de l'intérieur d'un vaisseau mais aussi une vue d'ensemble qui l'aide au guidage du capteur. 25 Se pose alors la synchronisation des deux types d'informations : celles issues du système d'imagerie médicale et celles issues du capteur intravasculaire. En effet, ces informations proviennent de système d'imageries distincts ayant des cadences d'acquisition différentes. 30 PRESENTATION DE L'INVENTION L'invention permet de synchroniser des données médicales provenant de systèmes d'imagerie distincts. Selon un premier aspect, l'invention concerne un procédé de synchronisation, pour l'imagerie interventionnelle, d'une première succession de données avec une deuxième succession de données, les données étant représentatives d'une région d'intérêt d'un patient ayant été acquises au moyen de systèmes médicaux distincts et correspondent en outre à deux types d'information distinctes de ladite région d'intérêt, le procédé comprenant une étape de calage des données les unes par rapport aux autres en fonction de deux signaux représentatifs d'une activité physiologique du patient, les signaux ayant été enregistrés au moyen des systèmes médicaux avec une échelle de temps commune à celle employée pour l'acquisition des données. D'autres aspects du procédé selon le premier aspect de l'invention sont les suivants : une succession de données est une succession d'images sur lesquelles la région d'intérêt du patient est visualisée ; l'étape de calage consiste à synchroniser les signaux représentatifs de l'activité physiologique pour déterminer un décalage temporel entre les signaux ; la synchronisation des signaux représentatifs de l'activité physiologique consiste à corréler les signaux représentatifs de l'activité physiologique du patient correspondant à chaque ensemble, le décalage entre les signaux correspondant à la corrélation maximale. l'étape de calage consiste en outre à appliquer le décalage déterminé aux instants d'acquisition de l'ensemble de données décalé par rapport à l'autre. le signal représentatif de l'activité physiologique du patient est le mouvement cardiaque ou respiratoire du patient. le signal représentatif de l'activité physiologique du patient est modulé partiellement ou totalement avec un signal externe apériodique généré par 30 une source externe à l'un ou l'autre des systèmes médicaux. les données du premier ensemble sont issues d'acquisitions au moyen d'un capteur d'images intravasculaire et dans lequel les données du second ensemble sont issues d'acquisitions au moyen d'un système d'imagerie médicale par rayons X, les données étant des images. il comprend une étape d'affichage des données des différents ensembles calées les unes par rapport aux autres. il comprend une étape d'acquisition avec une première échelle de temps commune du premier ensemble de données et du signal représentatif du de l'activité physiologique du patient au moyen du premier système médical et une étape d'acquisition avec une seconde échelle de temps commune du second ensemble de données et du signal représentatif de l'activité physiologique du patient au moyen du second système médical. Selon un second aspect, l'invention concerne un programme d'ordinateur des instructions machines pour la mise en oeuvre d'un procédé selon le premier aspect de l'invention. Selon un troisième aspect, l'invention concerne une unité de traitement connectée à au moins deux systèmes d'imagerie médicale, l'unité de traitement comprenant des moyens pour la mise en oeuvre d'un procédé selon le premier aspect de l'invention.

PRESENTATION DES FIGURES D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront encore de la description qui suit laquelle est purement illustrative et non limitative et doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels - la figure 1 illustre deux systèmes d'imagerie médicale pour acquérir des images d'une zone d'intérêt d'un patient ; la figure 2 illustre une image radiologique d'une région d'intérêt d'un patient ; la figure 3 illustre une image issue d'un capteur d'imagerie intravasculaire ; la figure 4 illustre la synchronisation des images sur un signal de synchronisation conforme à l'invention ; la figure 5 illustre les images calées les unes par rapport à autres par un procédé selon l'invention ; les figures 6a et 6b illustrent des étapes du procédé selon l'invention.

DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION La figure 1 illustre deux systèmes médicaux distincts 10, 20. Les premier et second systèmes 10, 20 sont par exemple des systèmes d'imagerie médicaux. Dans ce cas, le premier système d'imagerie médicale 10 permet par exemple d'acquérir des images radiologiques d'une région d'intérêt 11 d'un patient (non représenté) dans laquelle un produit de contraste a été injecté. Un tel système d'imagerie 10 comprend, par exemple, une source de rayons X et un détecteur disposé en face de la source, la source et le détecteur étant relié par un bras en forme de C (arceau ou en anglais, « C-arm »). Le détecteur peut être un capteur d'image à semi-conducteurs comprenant, par exemple, du phosphore d'iodure de césium (scintillateur) sur une matrice de transistor/photodiode en silicium amorphe. D'autres détecteurs adéquats sont : un capteur CCD, détecteur numérique direct qui convertit directement les rayons X en signaux numériques.

Le second système d'imagerie médicale 20 comprend par exemple une sonde 21 intravasculaire destinée à être introduite dans une artère de la région d'intérêt du patient. Cette sonde comprend un capteur qui permet d'acquérir des images ou uniquement des propriétés locales d'un vaisseau comme par exemple la température. A ce titre, il existe différents types de sonde. Typiquement, un praticien guide cette sonde 21 dans la région d'intérêt du patient. Les systèmes 10, 20 comprennent chacun un dispositif 12, 22 pour acquérir un signal représentatif d'une activité physiologique du patient. On entend par activité physiologique du patient : des battements du coeur du patient ou bien un mouvement respiratoire.

De manière avantageuse, les dispositifs pour acquérir le signal représentatif de l'activité physiologique du patient permettent d'acquérir le même type de signal. En revanche, les dispositifs pour acquérir le signal représentatif de l'activité physiologique du patient ne sont pas réglés de la même manière : ils ont des cadences d'acquisition différentes. Les systèmes médicaux comprennent respectivement une unité de commande 13, 23 et une unité de stockage 14, 24. Pour le premier système d'imagerie médicale 10, l'unité de commande 13 permet, par exemple, de commander la position de l'arceau ainsi que divers 10 paramètres pour l'acquisition des images. Pour le second système médical 20, l'unité de commande 23 permet, par exemple, de commander divers paramètres pour l'acquisition des images ou données. L'unité de commande 13, 23 peut comprendre un dispositif de lecture (non représenté) par exemple un lecteur de disquettes un lecteur de CD-ROM, DVD- 15 ROM, ou des ports de connexion pour lire les instructions du procédé de traitement d'un support d'instructions (non montré), comme une disquette, un CD-ROM, DVDROM, ou clé USB ou de manière plus générale par tout support de mémoire amovible ou encore via une connexion réseau. Les unités de stockage 14, 24 permettent le stockage des images/données 20 acquises ainsi que le stockage du signal représentatif de l'activité physiologique du patient provenant de chaque système 10, 20. Chaque système médical 10, 20 peut en outre comprendre un afficheur (non représenté). Un seul afficheur peut être prévu pour les deux systèmes d'imagerie. Un afficheur est par exemple un écran d'ordinateur, un moniteur, un écran 25 plat, un écran plasma ou tout autre type de dispositif d'affichage de type connu. Enfin, dans le but de mettre en correspondance les images provenant des deux systèmes médicaux données issues de chaque système 10, 20 ainsi que les signaux représentatifs de l'activité physiologique du patient sont transmis à une unité de traitement 30. Une telle unité de traitement 30 est par exemple au moins ordinateur, 30 au moins un processeur, au moins un microcontrôleur, au moins automate programmable, au moins un circuit intégré spécifique d'application, d'autres circuits programmables, ou d'autres dispositifs qui incluent un ordinateur tel qu'une station de travail. En variante, l'unité de traitement 30 peut comprendre un dispositif de lecture (non représenté) par exemple un lecteur de disquettes, un lecteur de CD-ROM ou DVD-ROM, ou des ports de connexion pour lire les instructions du procédé de traitement d'un support d'instructions (non montré), comme une disquette, un CD-ROM, un DVD-ROM ou une clé USB ou de manière plus générale par tout support de mémoire amovible ou encore via une connexion réseau.

Le transfert de chaque unité de stockage 14, 24 vers l'unité de traitement 30 peut être fait à travers un réseau informatique via une connexion filaire ou sans fil. Procédé de synchronisation On a illustré sur la figure 2 une image d'une région d'intérêt d'un patient dans lequel un produit de contraste a été injecté. Sur cette image on voit un vaisseau 200 dans lequel un capteur d'image 201 a été introduit. Le premier ensemble de données est constitué d'une succession d'images de ce type : des images de la région d'intérêt du patient. On a illustré sur la figure 3 une image de l'intérieur du vaisseau 200 acquise par un capteur d'image 201 à la position telle qu'illustrée sur la figure 2. Le second ensemble de données est constitué ici d'une succession d'images de ce type. De manière générale, le capteur d'image 201 peut acquérir des données qui ne sont pas des images. Le but ici étant de mettre en correspondance les images provenant du premier système d'imagerie médicale avec les données provenant du capteur 201. Les données issues des systèmes médicaux sont respectivement acquises Acgi, Acq2 selon des première et seconde cadence d'acquisition ou première et seconde échelle de temps pendant des durées d'acquisition respectives. Ici les données acquises Acgl Acq2 peuvent être de nature très variable et peuvent aussi bien des signaux mono-dimensionnelles, que des données bidimensionnelles (2D) ou bien tridimensionnelle (3D). Les durées d'acquisition ne sont pas nécessairement identiques. Chaque système médical enregistre aussi un ou plusieurs signaux physiologiques et chacun des systèmes est capable indépendamment de positionner sur une échelle de temps qui lui est propre les enregistrements du ou des signaux physiologiques d'une part et les données acquises d'autre part. Ainsi pour chaque système médical les données sont acquises avec la même 5 cadence ou avec une échelle de temps commune à l'enregistrement du signal physiologique. Les intervalles d'enregistrement des signaux physiologiques attachés aux deux ensembles doivent se chevaucher pour que la synchronisation des deux ensembles soit possible. 10 Il est possible pour un système médical donné d'effectuer la correspondance entre une image/donnée et un instant du signal représentatif de l'activité physiologique du patient. L'unité de traitement 30 permet de synchroniser des ensembles de données provenant des différents systèmes médicaux. 15 Pour ce faire, dans une étape un calage Ec, les signaux représentatifs de l'activité physiologique du patient sont calés les uns par rapport aux autres. On a illustré sur la figure 4 deux signaux représentatifs de l'activité physiologique du patient. Le signal 401 (en haut) est celui acquis par le premier système médical, le signal 402 (en bas) est celui acquis par le second système 20 médical. Ici il s'agit d'images acquises par deux systèmes d'imagerie médicales, les données étant des images. En outre, on a indiqué les instants d'acquisition des images : à l'instant ti est acquise l'image I1 du premier ensemble, à l'instant t2 est acquise l'image Iz du 25 premier ensemble, à l'instant t'i est acquise l'image h du second ensemble, à l'instant t'2 est acquise l'image Iz du second ensemble, à l'instant t'3 est acquise l'image 13 du second ensemble, à l'instant t'4 est acquise l'image 14 du second ensemble.

Suivant les systèmes médicaux utilisés, les acquisitions se déroulent sur quelques secondes et peuvent atteindre plus de trente secondes dans certains cas. On constate que les signaux représentatifs de l'activité physiologique du patient, bien que provenant de la même source, n'ont pas la même origine.

En effet, les acquisitions n'ont pas commencé au même moment t=0 pour l'un et t'=0 pour l'autre. Ainsi il existe un décalage At entre les deux qu'il convient de déterminer afin d'avoir une même origine pour les différents instants d'acquisition. Ainsi, l'étape de calage consiste à synchroniser les signaux représentatifs de l'activité physiologique du patient provenant de chaque système médical. Pour synchroniser ces signaux on peut procéder par corrélation pour déterminer un éventuel décalage At entre les deux signaux. Une fois synchronisé, puisque chaque donnée peut être positionnée sur une échelle de temps commune avec celle du signal décrivant l'activité physiologique du patient, il est possible de caler les données les unes par rapport aux autres. En effet, la synchronisation de l'activité physiologique du patient permet d'avoir une seule référence temporelle pour toutes les données. Dans le cas d'images, un tel calage des images les unes par rapport aux autres permet de mettre en correspondance une position du capteur d'image intravasculaire 20 avec une image du vaisseau à cette position. Comme on l'a déjà mentionné, on peut mettre en correspondance une donnée telle que la température correspondant à une position précise d'un capteur intravasculaire. Ainsi, le praticien dispose de deux informations simultanément puisque les 25 données calées les unes par rapport aux autres sont affichées simultanément. On a illustré sur la figure 5 les images issues de deux ensembles calées sur un signal représentatif de l'activité physiologique du patient (en l'occurrence celui acquis par le second système d'imagerie médicale). Pour l'affichage Aff, on peut prévoir d'afficher sur une première ligne les 30 images de la région d'intérêt, sur une seconde ligne le signal représentatif de l'activité physiologique du patient et sur une troisième ligne les images de l'intérieur du vaisseau. De cette façon, le signal de synchronisation correspondant au signal des signaux représentatifs de l'activité physiologique du patient agit comme une 5 référence temporelle pour toutes les images. Pour le calage des données les unes par rapport aux autres on peut moduler le signal représentatif de l'activité physiologique du patient par un signal apériodique provenant d'une source externe. Le même signal apériodique est utilisé pour chaque acquisition du signal physiologique.

10 Le caractère apériodique facilite la corrélation des signaux pour déterminer un décalage éventuel entre les signaux issus des systèmes d'imagerie distincts. Le procédé ci-dessus décrit peut s'appliquer à un nombre plus important de systèmes médical et dans ce cas de multiples synchronisations sont possibles. Programme d'ordinateur 15 Le procédé de traitement ci-dessus décrit peut être avantageusement implémenté sous la forme d'un programme d'ordinateur comprenant des instructions machine pour la mise en oeuvre du procédé ci-dessus décrit. 20 25

Claims

REVENDICATIONS1. Procédé de synchronisation, pour l'imagerie interventionnelle, d'une première succession de données avec une deuxième succession de données, les données étant représentatives d'une région d'intérêt d'un patient ayant été acquises au moyen de systèmes médicaux distincts et correspondent en outre à deux types d'information distinctes de ladite région d'intérêt, le procédé comprenant une étape de calage (Ec) des données les unes par rapport aux autres en fonction de deux signaux représentatifs d'une activité physiologique du patient, les signaux ayant été enregistrés au moyen des systèmes médicaux avec une échelle de temps commune à celle employée pour l'acquisition des données.
2. Procédé de synchronisation selon la revendication 1, dans lequel une succession de données est une succession d'images sur lesquelles la région d'intérêt du patient est visualisée.
3. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel l'étape de calage (Ec) consiste à synchroniser (Eci) les signaux représentatifs de l'activité physiologique pour déterminer un décalage temporel entre les signaux.
4. Procédé selon la revendication précédente dans lequel la synchronisation (Eci) des signaux représentatifs de l'activité physiologique consiste à corréler les signaux représentatifs de l'activité physiologique du patient correspondant à chaque ensemble, le décalage entre les signaux correspondant à la corrélation maximale.
5. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel l'étape de calage (Ec) consiste en outre à appliquer (EC2) le décalage déterminé aux instants d'acquisition de l'ensemble de données décalé par rapport à l'autre.
6. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel le signal représentatif de l'activité physiologique du patient est le mouvement cardiaque ou respiratoire du patient.
7. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel le signal représentatif de l'activité physiologique du patient est modulé partiellement ou totalement avec un signal externe apériodique généré par une source externe à l'un ou l'autre des systèmes médicaux.
8. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel les données du premier ensemble sont issues d'acquisitions au moyen d'un capteur d'images intravasculaire et dans lequel les données du second ensemble sont issues d'acquisitions au moyen d'un système d'imagerie médicale par rayons X, les données étant des images.
9. Procédé selon l'une des revendications précédentes comprenant une étape d'affichage (Aff.) des données des différents ensembles calées les unes par rapport aux autres.
10. Procédé selon l'une des revendications précédentes comprenant une étape d'acquisition avec une première échelle de temps commune (Acqi) du premier ensemble de données et du signal représentatif du de l'activité physiologique du patient au moyen du premier système médical et une étape d'acquisition avec une seconde échelle de temps commune (Acq2) du second ensemble de données et du signal représentatif de l'activité physiologique du patient au moyen du second système médical.
11. Produit programme d'ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour l'exécution des étapes du procédé selon l'une des revendications 1 à 10, lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur.
12. Unité de traitement connecté à au moins deux systèmes d'imagerie médicale comprenant des moyens pour la mise en oeuvre d'un procédé selon l'une des revendications 1 à 10.5