FR3120185A1 - Systèmes et procédés d’identification de coordonnées d’emplacement de biopsie - Google Patents

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Clément JAILIN
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Abstract

Procédé de détermination dʼun emplacement de lésion chez un patient pour biopsie le long d’axes X, Y, et Z. Le procédé inclut le positionnement du patient dans un dispositif dʼexamen pour collecter des images dʼexamen montrant la lésion. Le procédé inclut le positionnement du patient dans un dispositif de biopsie configuré pour maintenir le patient pendant la biopsie et la collecte d’une image de biopsie du patient à l’aide du dispositif de biopsie. Le procédé inclut lʼanalyse de lʼimage de biopsie pour déterminer une coordonnée x mesurée et une coordonnée y mesurée de la lésion le long des axes X et Y, respectivement, lʼanalyse des images dʼexamen pour déterminer une coordonnée z calculée le long de lʼaxe Z de la lésion, et la détermination de l’emplacement de la lésion en fonction de la coordonnée x mesurée et de la coordonnée y mesurée provenant de lʼimage de biopsie et de la coordonnée z calculée déterminée à partir de l’une ou plusieurs images dʼexamen. Figure pour l’abrégé : Fig. 3

Description

Systèmes et procédés d’identification de coordonnées d’emplacement de biopsie
DOMAINE
La présente description se rapporte généralement à des systèmes et procédés pour identifier des coordonnées d’emplacement pour effectuer une biopsie, et plus particulièrement à des systèmes et procédés de fourniture de coordonnées 3D d’une lésion à l’aide de dispositifs de mammographie par rayons X à non angulation.
ARRIÈRE-PLAN
La mammographie par rayons X de dépistage est devenue banale en tant qu’étape initiale pour détecter un cancer du sein. Si un tissu douteux est détecté dans ces images de dépistage, une biopsie subséquente est parfois requise pour étudier ce tissu douteux. Les images de dépistage initiales sont collectées à l’aide d’un dispositif d’examen, tel que le Senographe Crystal ou le Senographe Pristina de GE Healthcare®. Le dispositif d’examen émet de l’énergie ou un rayonnement (rayons X) à partir d’un tube à rayons X en direction de l’anatomie du patient, qui est alors détecté par un détecteur de rayons X positionné du côté opposé de l’anatomie. Le dispositif d’examen mesure alors l’absorption des rayons X des tissus à l’aide du détecteur de rayons X et produit une image de l’anatomie du patient (dans cet exemple le sein). Les images sont typiquement collectées le long de multiples vues, par exemple la vue crânio-caudale, une vue oblique médio-latérale, et une vue médio-latérale, selon des pratiques connues dans la technique. Dans ces procédures, le tube et le détecteur effectuent une rotation conjointe et imagent le sein dans diverses configurations comprimées. Un clinicien analyse par la suite les images produites par le dispositif dʼexamen à chaque vue pour détecter de quelconques lésions ou zones de tissu suspectées dʼavoir une anomalie.
Si le clinicien détecte une quelconque telle anomalie potentielle, une biopsie peut être ordonnée pour étudier davantage des échantillons de lʼanatomie suspecte. La biopsie peut être effectuée avec l’anatomie positionnée d’une manière similaire à celle lorsque les images de dépistage ont été collectées avec le dispositif d’examen, mais à présent à l’aide d’un dispositif de biopsie configuré pour effectuer la biopsie sur le même système de mammographie ou un autre (auquel on se réfère à présent en tant que système de biopsie dans toute la présente description pour la clarté). Le système de biopsie Senographe Pristina Serena de GE Healthcare® est un exemple de dispositif de biopsie.
À des fins de clarté, les étiquettes suivantes seront utilisées sauf indication ou sous-entendu contraire :
● X,Y,Z : axe du détecteur
● xb-3D, yb-3D, zb-3D: position 3D de la lésion dans la configuration de biopsie
● xb-2D, yb-2D: position de pixel 2D de la lésion dans la configuration de biopsie
● « b » se réfère à la biopsie
● xi-2D, yi-2D: position de pixel 2D de la lésion dans la vue i
● xi-3D, yi-3Dzi-3D: position de voxel 3D de la lésion dans la vue i
● « indice i » = numéro de la vue : 0-1-2-3
● « Mesuré » se réfère généralement à être détecté dans une image ou un volume, par opposition à être « calculé ».
Afin d’effectuer la biopsie, les coordonnées 3D (xb-3D,yb-3D,zb-3D) de la lésion (étiquetées avec l’indice « b » dans la configuration de biopsie) définies dans un système de coordonnées (X,Y,Z) rattaché au plan du détecteur, dénommé référentiel du détecteur, alors que le patient est positionné, doivent d’abord être déterminées de telle sorte que le clinicien connaît le positionnement correct de l’aiguille à biopsie. Les axes X et Y sont dans le plan du détecteur tandis que l’axe Z est normal à ce plan. Pour déterminer ces coordonnées 3D et cibler la lésion, des images supplémentaires sont collectées par le dispositif de biopsie, à l’aide d’au moins deux vues de l’anatomie à des angles différents d’un tube à rayons X par rapport à l’anatomie. Dans certains dispositifs, connus comme étant des « dispositifs à angulation », on peut effectuer une rotation du tube à rayons X par rapport au détecteur de rayons X, en d’autres termes ayant un degré de liberté (DDL) supplémentaire par opposition aux tubes à rayons X qui sont fixes par rapport au détecteur. Le dispositif de mammographie Senographe Pristina de GE Healthcare® est un exemple de dispositif à angulation. Ceci permet de collecter deux vues de l’anatomie sans déplacer le détecteur de rayons X (et donc sans déplacer le patient) en déplaçant seulement le tube à rayons X (cf. ). Pour des dispositifs de biopsie non à angulation, les deux vues sont collectées par rotation à la fois du tube à rayons X et du détecteur de rayons X conjointement par rapport à l’anatomie, par exemple par rotation de 90° ou d’un autre angle sur un portique (cf. les -2B).
Si l’emplacement de la lésion est trouvé à l’aide des images de projection, les coordonnées de pixels 2D où on a trouvé l’emplacement de la lésion dans les ièmes images de rayons X sont alors combinées avec la connaissance de la géométrie du dispositif de biopsie pour déduire les coordonnées 3D de la lésion (xb-3D,yb-3D,zb-3D) dans la configuration comprimée de biopsie dans le référentiel (X,Y,Z) du détecteur. Si l’emplacement de la lésion est trouvé à l’aide d’un volume 3D reconstruit, la tranche contenant la lésion et le pixel de cette tranche où on a trouvé l’emplacement de la lésion sont utilisés pour déduire les coordonnées 3D de la lésion dans le référentiel du détecteur.
Une fois les coordonnées (xb-3D,yb-3D,zb-3D) de la lésion dans le référentiel du détecteur obtenues elles peuvent être transformées dans un autre référentiel afin de procéder à la biopsie, par exemple elles peuvent être transformées dans un référentiel de robot de biopsie, ou un référentiel de salle d’examen. Une fois les coordonnées 3D de la lésion calculées informatiquement à l’aide de techniques présentement connues dans la technique, la biopsie peut être effectuée, à nouveau à l’aide de procédés présentement connus dans la technique.
RÉSUMÉ
Ce résumé est fourni pour présenter une sélection de concepts qui sont davantage décrits ci-dessous dans la Description détaillée. Ce résumé n’est pas prévu pour identifier des caractéristiques clés ou essentielles de l’objet revendiqué, et il n’est pas prévu non plus pour être utilisé comme aide pour limiter le domaine d’application de l’objet revendiqué.
Un mode de réalisation de la présente description se rapporte généralement à un procédé de détermination d’un emplacement d’une lésion pour biopsie chez un patient le long d’axes X, Y, et Z d’un référentiel rattaché au détecteur. Le procédé inclut le positionnement du patient dans un dispositif dʼexamen et la collecte dʼune ou plusieurs images dʼexamen du patient à lʼaide du dispositif dʼexamen, où l’une ou plusieurs images dʼexamen montrent la lésion. Le procédé inclut le positionnement du patient dans un dispositif de biopsie configuré pour maintenir le patient pendant la biopsie et la collecte d’une image de biopsie du patient à l’aide du dispositif de biopsie, où l’image de biopsie montre la lésion. Le procédé inclut lʼanalyse de lʼimage de biopsie pour déterminer une coordonnée x mesurée et une coordonnée y mesurée de la lésion le long des axes X et Y, respectivement, et lʼanalyse de l’une ou plusieurs images dʼexamen pour déterminer une coordonnée z calculée de la lésion le long de lʼaxe Z. Le procédé inclut la détermination de l’emplacement de la lésion le long des axes X, Y, et Z en fonction de la coordonnée x mesurée et de la coordonnée y mesurée provenant de lʼimage de biopsie et de la coordonnée z calculée déterminée à partir de l’une ou plusieurs images dʼexamen.
Dans certains modes de réalisation, la coordonnée z calculée est déterminée à partir de l’analyse de l’une ou plusieurs images d’examen.
Dans certains modes de réalisation, le procédé comprend en outre lʼacquisition de paramètres supplémentaires autres que provenant de lʼimage de biopsie et de l’une ou plusieurs images dʼexamen, et comprenant en outre lʼinclusion des paramètres supplémentaires dans lʼanalyse de l’une ou plusieurs images dʼexamen pour déterminer la coordonnée z calculée de la lésion.
Dans certains modes de réalisation, l’une ou plusieurs images d’examen incluent une première image d’examen prise dans une vue crânio-caudale et une deuxième image d’examen prise dans l’une d’une vue oblique médio-latérale et d’une vue médio-latérale.
Dans certains modes de réalisation, la biopsie de la lésion est effectuée à l’emplacement déterminé par insertion, non parallèlement aux axes Z, d’une aiguille dans le patient.
Dans certains modes de réalisation, l’image de biopsie analysée est exactement une image de biopsie, et l’exactement une image de biopsie est la seule image collectée du patient tandis que le patient est positionné dans le dispositif de biopsie qui est analysée lors de la détermination de l’emplacement de la lésion.
Dans certains modes de réalisation, le dispositif de biopsie inclut un tube à rayons X et un détecteur de rayons X à l’opposé du tube à rayons X, où l’image de biopsie est collectée seulement lorsque le détecteur de rayons X est positionné au-dessous de la lésion.
Dans certains modes de réalisation, le tube à rayons X du dispositif de biopsie est non à angulation.
Dans certains modes de réalisation, le procédé inclut lʼanalyse de l’une ou plusieurs images dʼexamen pour déterminer la coordonnée z calculée de la lésion inclut lʼidentification dʼun ou plusieurs repères sur au moins lʼune de lʼimage de biopsie et sur l’une ou plusieurs images dʼexamen.
Dans certains modes de réalisation, la coordonnée zb-3Dcalculée est déterminée en fonction des distances entre le repère et la lésion.
Dans certains modes de réalisation, le procédé inclut la division de l’une ou plusieurs images dʼexamen en segments, où lʼanalyse de l’une ou plusieurs images dʼexamen pour déterminer la coordonnée z calculée de la lésion inclut lʼidentification de celui des segments dans lequel se trouve l’emplacement de la lésion.
Dans certains modes de réalisation, les segments sont divisés sous forme de couches entre un haut et un bas du patient empilées le long de l’axe Z, et la coordonnée z calculée de l’emplacement de la lésion est déterminée en fonction de l’un des segments identifié avoir la lésion dans l’une ou plusieurs images d’examen.
Dans certains modes de réalisation, la biopsie peut être effectuée à l’aide d’une aiguille qui s’étend le long d’un axe longitudinal entre une pointe et un manche, où l’aiguille définit une encoche à l’intérieur de celle-ci, où l’encoche a une hauteur d’encoche parallèle à l’axe longitudinal et les segments ont des hauteurs de segments le long de l’axe Z, et où la hauteur de l’encoche est au maximum égale aux hauteurs de segment.
Dans certains modes de réalisation, les segments incluent cinq segments de hauteur égale le long de l’axe Z.
Dans certains modes de réalisation, le procédé inclut la détermination d’un changement de morphologie du patient provoqué par le positionnement du patient dans le dispositif d’examen, la détermination de la coordonnée z calculée de la lésion inclut l’analyse d’effets du changement de morphologie sur l’une ou plusieurs images d’examen.
Dans certains modes de réalisation, les segments ont des hauteurs de segments le long de l’axe Z, où les hauteurs de segment sont en fonction au moins en partie de la détermination de changement morphologique.
Dans certains modes de réalisation, au moins l’un d’un apprentissage profond et d’une intelligence artificielle est utilisé pour au moins l’une de l’analyse de l’image de biopsie pour déterminer la coordonnée x mesurée et la coordonnée y mesurée, de l’analyse de l’une ou plusieurs images d’examen pour déterminer la coordonnée z calculée, et de la détermination de l’emplacement de la lésion en fonction de la coordonnée x mesurée, de la coordonnée y mesurée, et de la coordonnée z calculée.
Dans certains modes de réalisation, le procédé comprend en outre la fourniture d’images d’examen d’entraînement et de coordonnées z connues de lésions d’entraînement correspondant à celles-ci pour entraîner l’au moins un de l’apprentissage profond et de l’intelligence artificielle.
Dans certains modes de réalisation, au moins l’un de l’apprentissage profond et de l’intelligence artificielle applique un modèle biomécanique.
Un autre mode de réalisation selon la présente description se rapporte généralement à un système de collecte d’une biopsie d’une lésion à l’intérieur d’un patient en fonction d’une ou plusieurs images d’examen précédemment collectées à partir d’un dispositif d’examen, où la lésion a un emplacement le long d’axes X, Y, et Z. Le système inclut un tube à rayons X configuré pour émettre de l’énergie en direction du patient et un détecteur de rayons X à l’opposé du tube à rayons X, où le détecteur de rayons X est configuré pour détecter l’énergie émise en direction du patient après qu’elle a traversé le patient. Une palette de compression définit une fenêtre de biopsie à l’intérieur de celle-ci et est configurée pour comprimer le patient entre la palette de compression et le détecteur de rayons X tandis que l’énergie est émise à partir du tube à rayons X et détectée par le détecteur de rayons X. Un système de traitement communique avec le système de mémoire et le détecteur de rayons X, où le système de traitement est configuré pour : générer une image de biopsie du patient en fonction de lʼénergie détectée par le détecteur de rayons X, dans lequel lʼimage de biopsie inclut la lésion ; accéder à l’une ou plusieurs images dʼexamen du patient précédemment collectées à l’aide du dispositif dʼexamen, dans lequel l’une ou plusieurs images dʼexamen incluent la lésion ; analyser, tandis que le patient reste comprimé entre la palette de compression et le détecteur de rayons X, l’image de biopsie pour déterminer une coordonnée x mesurée et une coordonnée y mesurée de la lésion le long des axes X et Y, respectivement ; analyser l’une ou plusieurs images dʼexamen pour déterminer une coordonnée z calculée de la lésion le long de lʼaxe Z ; et déterminer l’emplacement de la lésion en fonction de la coordonnée x mesurée et de la coordonnée y mesurée provenant de lʼimage de biopsie et de la coordonnée z calculée provenant de l’une ou plusieurs images dʼexamen. Le système est configuré pour la biopsie de la lésion tandis que le patient reste comprimé entre la palette de compression et le détecteur de rayons X.
Divers autres caractéristiques, objets et avantages de la description seront mis en évidence à partir de la description suivante prise conjointement avec les dessins.
La présente description est décrite en référence aux figures suivantes.
La représente une vue isométrique pour exemple d’un dispositif de biopsie tel que présentement connu dans la technique ;
les et 2B représentent une vue de face d’un dispositif de biopsie alternatif présentement connu dans la technique avec le tube à rayons X et le détecteur de rayons X conjointement en rotation ;
la est une vue de face d’un dispositif de biopsie selon la présente description, représentant une ligne de possibilités de lésion telle que détectée par une ou plusieurs images provenant du détecteur de rayons X ;
les -4C représentent des images pour exemple collectées à l’aide d’un dispositif d’examen et appliquées selon la présente description pour identifier l’emplacement 3D de la lésion le long de la ligne de possibilités de lésion que montre la ;
les et 5B représentent des images pour exemple collectées à partir dʼun dispositif dʼexamen similaire à celui que montrent les , à présent segmentées selon la présente description pour identifier l’emplacement 3D de la lésion ;
la représente le dispositif de biopsie de la , incorporant à présent les informations supplémentaires recueillies à partir des images des -4C, et/ou des et 5B selon la présente description pour identifier l’emplacement 3D de la lésion le long de la ligne de possibilités de lésion pour biopsie ;
la représente un procédé alternatif pour identifier l’emplacement 3D de la lésion selon la présente description à l’aide d’une image similaire à celle que montre la ;
la représente le dispositif de biopsie de la incorporant à présent les informations supplémentaires recueillies à partir des images des -4C, et/ou de la et/ou du système de biopsie pour identifier l’emplacement 3D de la lésion le long de la ligne de possibilités de lésion pour biopsie ;
la représente un système de commande pour exemple pour faire fonctionner le système selon la présente description ; et
la représente un procédé pour exemple pour déterminer l’emplacement d’une lésion pour biopsie selon la présente description.

Claims (15)

  1. Procédé de détermination dʼun emplacement dʼune lésion pour biopsie chez un patient le long d’axes X, Y, et Z, le procédé comprenant :
    le positionnement du patient dans un dispositif dʼexamen ;
    la collecte d’une ou plusieurs images dʼexamen du patient à l’aide du dispositif dʼexamen, dans lequel l’une ou plusieurs images dʼexamen montrent la lésion ;
    le positionnement du patient dans un dispositif de biopsie configuré pour maintenir le patient pendant la biopsie ;
    la collecte d’une image de biopsie du patient à l’aide du dispositif de biopsie, dans lequel l’image de biopsie montre la lésion ;
    lʼanalyse de lʼimage de biopsie pour déterminer une coordonnée x mesurée et une coordonnée y mesurée de la lésion le long des axes X et Y, respectivement ;
    l’analyse de l’une ou plusieurs images dʼexamen pour déterminer une coordonnée z calculée de la lésion le long de lʼaxe Z ; et
    la détermination de l’emplacement de la lésion le long des axes X, Y, et Z en fonction de la coordonnée x mesurée et de la coordonnée y mesurée provenant de lʼimage de biopsie et de la coordonnée z calculée déterminée à partir de l’une ou plusieurs images dʼexamen.
  2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la coordonnée z calculée est déterminée à partir de lʼanalyse dʼau moins deux de l’une ou plusieurs images dʼexamen.
  3. Procédé selon la revendication 1, comprenant en outre lʼacquisition de paramètres supplémentaires autres que provenant de lʼimage de biopsie et de l’une ou plusieurs images dʼexamen, et comprenant en outre lʼinclusion des paramètres supplémentaires dans lʼanalyse de l’une ou plusieurs images dʼexamen pour déterminer la coordonnée z calculée de la lésion.
  4. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l’une ou plusieurs images dʼexamen incluent une première image dʼexamen prise dans une vue crânio-caudale et une deuxième image dʼexamen prise dans lʼune d’une vue oblique médio-latérale et d’une vue médio-latérale.
  5. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l’image de biopsie analysée est exactement une image de biopsie, et dans lequel l’exactement une image de biopsie est la seule image collectée du patient tandis que le patient est positionné dans le dispositif de biopsie qui est analysée lors de la détermination de l’emplacement de la lésion.
  6. Procédé selon la revendication 1, dans lequel lʼanalyse de l’une ou plusieurs images dʼexamen pour déterminer la coordonnée z calculée de la lésion inclut lʼidentification dʼun ou plusieurs repères sur au moins lʼune de lʼimage de biopsie et sur l’une ou plusieurs images dʼexamen.
  7. Procédé selon la revendication 6, dans lequel la coordonnée z calculée est déterminée en fonction de distances entre le repère et la lésion sur la première de l’une ou plusieurs images dʼexamen.
  8. Procédé selon la revendication 1, comprenant en outre la division de l’une ou plusieurs images dʼexamen en segments, et dans lequel lʼanalyse de l’une ou plusieurs images dʼexamen pour déterminer la coordonnée z calculée de la lésion inclut lʼidentification de celui des segments dans lequel se trouve l’emplacement de la lésion.
  9. Procédé selon la revendication 8, dans lequel les segments sont divisés en couches entre un haut et un bas du patient empilées le long de l’axe Z, et dans lequel la coordonnée z calculée de l’emplacement de la lésion est déterminée en fonction de l’un des segments identifiés avoir la lésion sur l’une ou plusieurs images d’examen.
  10. Procédé selon la revendication 9, dans lequel la biopsie peut être effectuée à l’aide d’une aiguille qui s’étend le long d’un axe longitudinal entre une pointe et un manche, l’aiguille définissant une encoche à l’intérieur de celle-ci, l’encoche ayant une hauteur d’encoche parallèle à l’axe longitudinal et les segments ayant des hauteurs de segments le long de l’axe Z, et la hauteur d’encoche étant au maximum égale aux hauteurs des segments.
  11. Procédé selon la revendication 7, comprenant en outre la détermination dʼun changement de morphologie du patient provoqué par le positionnement du patient dans le dispositif dʼexamen, et dans lequel la détermination de la coordonnée z calculée de la lésion inclut lʼanalyse d’effets du changement de morphologie sur l’une ou plusieurs images dʼexamen.
  12. Procédé selon la revendication 11, dans lequel les segments ont des hauteurs de segments le long de lʼaxe Z, et dans lequel les hauteurs de segment sont fonction au moins en partie de la détermination de changement morphologique.
  13. Procédé selon la revendication 1, dans lequel au moins lʼun d’un apprentissage profond et d’une intelligence artificielle est utilisé pour au moins lʼune de lʼanalyse de lʼimage de biopsie pour déterminer la coordonnée x mesurée et la coordonnée y mesurée, de lʼanalyse de l’une ou plusieurs images dʼexamen pour déterminer la coordonnée z calculée.
  14. Procédé selon la revendication 1, comprenant en outre la fourniture dʼimages dʼexamen d’entraînement et de coordonnées z connues de lésions d’entraînement correspondant à celles-ci pour entraîner l’au moins un de l’apprentissage profond et de l’intelligence artificielle.
  15. Système pour collecter une biopsie dʼune lésion à l’intérieur dʼun patient en fonction dʼune ou plusieurs images dʼexamen précédemment collectées à partir dʼun dispositif dʼexamen, la lésion ayant un emplacement le long dʼaxes X, Y, et Z, le système comprenant :
    un tube à rayons X configuré pour émettre de l’énergie en direction du patient ;
    un détecteur de rayons X à l’opposé du tube à rayons X, le détecteur de rayons X étant configuré pour détecter lʼénergie émise en direction du patient après qu’elle a traversé le patient ;
    une palette de compression qui définit une fenêtre de biopsie à l’intérieur de celle-ci, la palette de compression étant configurée pour comprimer le patient entre la palette de compression et le détecteur de rayons X tandis que lʼénergie est émise à partir du tube à rayons X et détectée par le détecteur de rayons X ;
    un système de traitement qui communique avec le système de mémoire et le détecteur de rayons X, le système de traitement étant configuré pour :
    générer une image de biopsie du patient en fonction de lʼénergie détectée par le détecteur de rayons X, lʼimage de biopsie incluant la lésion ;
    accéder à l’une ou plusieurs images dʼexamen du patient précédemment collectées à l’aide du dispositif dʼexamen, l’une ou plusieurs images dʼexamen incluant la lésion ;
    analyser, tandis que le patient reste comprimé entre la palette de compression et le détecteur de rayons X, l’image de biopsie pour déterminer une coordonnée x mesurée et une coordonnée y mesurée de la lésion le long des axes X et Y, respectivement ;
    analyser l’une ou plusieurs images dʼexamen pour déterminer une coordonnée z calculée de la lésion le long de lʼaxe Z ; et
    déterminer l’emplacement de la lésion le long des axes X, Y, et Z en fonction de la coordonnée x mesurée et de la coordonnée y mesurée provenant de lʼimage de biopsie et de la coordonnée z calculée déterminée à partir de l’une ou plusieurs images dʼexamen ;
    dans lequel le système est configuré pour effectuer la biopsie de la lésion tandis que le patient reste comprimé entre la palette de compression et le détecteur de rayons X.
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