WO2020161135A1 - Procédé de détermination virtuelle de la dose de rayonnement x reçue par la peau d'un sujet - Google Patents

Procédé de détermination virtuelle de la dose de rayonnement x reçue par la peau d'un sujet Download PDF

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WO2020161135A1
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WO
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subject
model
received
dose
skin
Prior art date
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PCT/EP2020/052752
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Jacques Marescaux
Luc Soler
Luc Mertz
Rémy BEAUJEUX
Johan MOREAU
Alexandre Hostettler
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Institut Hospitalo-Universitaire De Chirurgie Mini-Invasive Guidee Par L'image
Institut de Recherche sur les Cancers de l'Appareil Digestif - IRCAD
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Definitions

  • the present invention relates to the medical field, in particular medical imaging using X-rays, and relates to a method of virtual determination of the dose received or to be received by the skin of a subject, and possibly by at least some organs of the latter.
  • Another aspect to be taken into consideration is the significant time lag (up to several weeks) between the application of X-rays and the appearance of the consequences of a large cumulative dose in the skin.
  • mapping with history of doses received by a subject's region of interest is of obvious medical interest.
  • the object of the invention is to provide a solution at least to the main demands mentioned above, in order to overcome the essential limitations of the state of the art.
  • the invention relates to a method of virtual determination, prior or subsequent to an intervention or to an image capture (s) under X radiation, of the dose received by the skin covering an area of 'interest of the body of a given subject, during at least one phase or all of the act considered, and / or cumulatively over a defined period, as well as the distribution of this dose on the skin of said subject, knowing the geometry, the dimensions and the distribution of the radiation intensity of the X-ray beam projected by the imager used, the subject lying on his back on a table during the operation or the image taking, preferably on his back.
  • this method is characterized in that it consists:
  • this dose information to be received or received in association with information on the location and / or anatomical distribution of this dose to be received or received on the subject's body, where appropriate in a manner accumulated with one or more dose (s) previously received by the subject and after registration of the aforementioned circumferential 3D model with a similar previous model or a standard model.
  • this method is characterized in that it consists:
  • FIG. 1 is a perspective view of a room equipped with a fixed C-arm imager with an integrated RGBD camera, as well as a table and a fixed RGB camera;
  • FIG. 2 is a perspective view of a room equipped with a mobile C-arm imager, as well as a table and fixed RGB and RGBD cameras;
  • FIG. 3 is a partial view illustrating the acquisition by means of a mobile RGBD camera of shots of the subject (pig) and of the table on which he is lying;
  • FIG. 4B are views in two different directions of the 3D model of the visible surface of the subject and of his immediate environment obtained by reconstituting the shots in FIG. 3;
  • FIG. 5 is an augmented reality 3D representation of the subject by superimposing the real image of the RGB camera with the 3D model of the area of interest obtained by processing the shots from the RGBD mobile camera;
  • FIG. 6B are front and back views of the circumferential 3D model of the entire skin enveloping the area of interest of the subject's body, obtained from the shots taken with the mobile RGBD camera followed either by a calculation performed at using an algorithm adapted to complete the patient's mesh for the portions in contact with the table (and which are not visible to the RGBD camera), or a registration with a preoperative 3D model (which also makes it possible to obtain the mesh of the patient's skin which is in contact with the table) or a preoperative 3D model;
  • FIG. 7 is a view similar to that of Figure 5, with additional display of areas corresponding to regions of different irradiation of the skin of the area of interest;
  • FIG. 8B are graphic representations, respectively in the form of a plot (8A) and screen print (8B), making it possible to compare the theoretical curve (obtained by implementation of the method) and the curve of the effective measurements of the dose received by the subject, and,
  • FIG. 9 is a 3D augmented reality representation, similar to that of Figure 5, of a human subject.
  • the invention relates to a method of virtual determination, prior or subsequent to an intervention or to an image (s) taken under X radiation, of the dose received by the skin 1 covering an area of interest 2 of the body of a given subject 3, during at least one phase or all of the act considered, and / or cumulatively over a defined period, as well as the distribution of this dose on the skin 1 of said subject 3, knowing the geometry, dimensions and distribution of the radiation intensity of the X-ray beam 4 projected by the imager 5 used, the subject 3 being stretched out on a table 6 during the procedure or the image taking, preferably on his back.
  • the method essentially comprises the following steps consisting of:
  • this dose information to be received or received dr in association with information on the location and / or anatomical distribution of this dose to be received or received dr on the body of the subject 3, the case possibly cumulatively with one or more dose (s) previously received by the subject 3 and after registration of the aforementioned circumferential 3D model 10 with a similar prior model or a standard model.
  • the method essentially comprises the following steps consisting of:
  • steps a), b), c), d) and e) of the first mode are repeated respectively as steps a), b), d), e) and f) in the second mode).
  • the second mode (called “realization with real view”) is distinguished from the first mode by the use of a real view of the subject to achieve a 3D display.
  • step b) it may optionally also be provided, after step b), to superimpose the 3D model, reconstructed from the shots of the RGBD camera 9, to a real image of the subject 3 supplied by a fixed RGB or RGBD camera 7, 12 to result in a 3D representation 8 ', in augmented reality, of said body of the subject 3.
  • the method according to the invention consists, in the event of consecutive exposures, in determining before or after a new intervention or a new image (s) taken under X radiation, the cumulative dose received after the latter by the elementary surface units of the skin 1 of the area of interest 2, as well as the associated localization and / or distribution information, preferably by resetting the circumferential 3D model 10 generated for this new intervention or taking view either with the original or previous circumferential 3D model 10, or with a standard 3D body envelope phantom (or even using a 3D representation in augmented reality).
  • the method may also consist in automatically evaluating the cumulative dose received or foreseeable by comparison with a predetermined threshold value, for example resulting from a calculation on the based on previous doses received and time intervals between successive doses received, and to automatically issue an alert if a threshold is exceeded.
  • a predetermined threshold value for example resulting from a calculation on the based on previous doses received and time intervals between successive doses received.
  • the display on the 3D model 10 of the skin 1 of the area of interest 2 of the distribution of the irradiation levels by regions depending on the dose received or to be received during the phase or act considered, alone or cumulatively with the dose (s) received during one or more acts ( s) or phase (s) previous (s), said 3D model of the skin of the area of interest can be based either on a standard 3D phantom of the body envelope, or on a circumferential 3D model of the subject or on a 3D representation 8 'in augmented reality of the subject, after additional acquisition of a real image of the subject 3 supplied by a fixed RGB or RGBD camera 7, 12.
  • the method can include an additional step during which the cumulative dose received following repeated acts is calculated by anatomical area and, if this cumulative dose exceeds a threshold fixed in advance, an alert is issued. sent to the user.
  • This variant allows the user (or more generally the clinical team in charge of care) to be alerted if the level of irradiation of the patient or subject approaches a level which may have clinical consequences.
  • the storage of the dose information can be achieved by using a standard anatomical phantom to associate standard location information with the dose information. More specifically, the circumferential 3D model 10 is elastically registered with a standard phantom comprising anatomical labels, so that the dose information is associated with a standardized nomenclature. Standardization of dose data allows efficient storage (eg as metadata of a DICOM file) and also dose tracking in different imaging centers.
  • the storage of the dose information can be achieved by using the patient's own envelope to associate the dose information with the representation of the patient in order to be able to follow the accumulation of the dose over time. as well as the location of this dose on the patient's body.
  • This variant could, for example, be achieved by resetting the circumferential 3D model 10 of the acquisition that has just taken place elastically with the circumferential 3D model 10 of the previous acquisition in order to add the dose information from the acquisition coming from to take place at the dose information already received by the subject.
  • the real image of the subject 3 is provided by a fixed RGB camera 7, advantageously located in height and above the imager 5, the 3D model is provided by a mobile RGBD camera 9 provided with an optical marker 9 'and a step of determining the position of the 3D model in the frame of reference of the fixed RGB camera 7 is carried out before superimposing said 3D model and the real image.
  • the real image of the subject 3 is provided by a fixed RGBD camera 7, advantageously located in height and above the imager 5
  • the 3D model is provided by an RGBD camera and a step of registering the respective point clouds of the real image and of the 3D model is carried out before superimposing said 3D model and said real image.
  • the RGBD camera 9 can be mounted on the imager 5, for example a tomodensitometric scanner or a mobile hoop.
  • the method may consist, during step c) (first mode) or d) (second mode), to extract from the partial 3D representation 8 'in augmented reality (obtained for example at the end of step c) of the second mode), a first portion of the 3D circumferential image of the skin 1 corresponding to the area of interest 2 concerned and to generate a 3D circumferential image 10 of the entire skin 1 enveloping the area of interest 2, first by software construction of a second complementary portion corresponding to the non-visible surface, namely corresponding to the back of subject 3, then by fusion of said first and second portions.
  • the method may consist, prior to carrying out the intervention or the taking of image (s), in obtaining a 3D virtual model of the subject 3, or at least of the area of interest. 2 concerned, from a complete or incomplete preoperative CT or CT image of subject 3, to carry out, if necessary, a segmentation of said 3D model in order to extract therefrom a circumferential 3D representation of the entire surface of the subject 3 enveloping the area d 'interest 2 concerned, and where appropriate of the internal organs of this zone 2, to carry out a registration, and possibly an adaptation, of this circumferential 3D representation using the 3D image acquired by means of the RGBD camera 9 at step b), and in using this readjusted 3D circumferential representation to perform step f) of the first mode and steps f) and g) of the second mode.
  • the transition matrix from the frame of reference of the imager 5 to the frame of reference of the fixed RGB camera 7 and the position of the table 6 in the latter frame of reference, by positioning a marker 11 , visible for the imager 5 and for the fixed camera 7, on the table 6 and by acquiring the position of the marker 11 in these two frames of reference.
  • the position of said imager 5 is determined by a fixed RGBD camera 12.
  • the method may consist, possibly prior to the performance of a phase or a given act, in estimating the predictable dose that the skin 1 of the area of interest 2 and its distribution would receive, this for a given virtual position of the imager 5 with respect to the subject 3 during said phase or said determined act and, possibly, to modify the position of the imager 5 and repeating the previous estimate until a received dose value and a distribution of the latter considered to be optimal are reached.

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Abstract

La présente invention a pour objet un procédé de détermination virtuelle de la dose reçue par la peau (1) recouvrant une zone d'intérêt (2) du corps d'un sujet (3) donné, ainsi que de la répartition de cette dose sur la peau (1). Procédé caractérisé en ce qu'il consiste essentiellement à réaliser une acquisition 3D de la surface visible (8) du corps du sujet (3) au moyen d'une caméra RGBD (9) mobile, à générer un modèle 3D de cette surface visible (8), à superposer ledit modèle 3D à une image réelle du sujet (3) fournie par une caméra RGB ou RGBD fixe (7, 12) pour aboutir à un modèle 3D circonférentiel (10) de la totalité de la peau enveloppant la zone d'intérêt (2) considérée du corps du sujet (3), à recueillir des données sur le faisceau (4) émis par l'imageur (5), à calculer la dose reçue par des unités de surface élémentaires de la peau (1) de la zone d'intérêt (2), et à afficher, sur le modèle 3D (10) de la peau (1) de la zone d'intérêt (2), la répartition des niveaux d'irradiation par régions en fonction de la dose cumulée reçue ou à recevoir.

Description

Description
Titre de l'invention : Procédé de détermination virtuelle de la dose de rayonnement X reçue par la peau d'un sujet
[0001 ] La présente invention concerne le domaine médical, en particulier de l’imagerie médicale utilisant les rayons X, et a pour objet un procédé de détermination virtuelle de la dose reçue ou à recevoir par la peau d’un sujet, et éventuellement par au moins certains organes de ce dernier.
[0002] Actuellement, avec la multiplication des expositions des sujets soumis à des prises de vues extra- et intraopératoires à l’aide d’imageurs à rayons X, la dose cumulée reçue par les sujets augmente fortement et peut aboutir à une nécrose locale de la peau, voire des tissus sous-jacents.
[0003] En effet, bien que les imageurs X mis en oeuvre fournissent des informations sur la dose émise et sur la dose délivrée au niveau d’un point de référence spécifique, il ne s’agit là que de données indirectes, qui ne livrent pas de renseignements sur la dose effectivement reçue par la peau, ni sur sa répartition.
[0004] De plus, en termes de règles et de recommandations officielles, il est prévu qu’un suivi du sujet est assuré dès qu’une valeur seuil est atteinte.
[0005] Un autre aspect à prendre en considération est le décalage temporel important (jusqu’à plusieurs semaines) entre l’application des rayons X et l’apparition des conséquences d’une dose cumulée importante au niveau de la peau.
[0006] Il serait par conséquent très utile, voire vital d’un point de vue sanitaire et médical, de pouvoir connaître la dose effectivement reçue par la peau d’un sujet, ainsi que sa répartition géographique, au moins au niveau d’une zone d’intérêt, avant, durant et/ou après chaque examen ou prise de vue, ainsi que la dose cumulée résultant de prises de vues successives antérieures, sur une période donnée éventuellement (durant laquelle le caractère cumulatif des effets est vérifié).
[0007] Il existe ainsi une forte demande pour pouvoir disposer, préférentiellement en temps réel, d’une information fiable relative à la valeur i) de la dose de rayons X reçue ou à recevoir (devant être reçue) et à sa distribution ou répartition au niveau de la peau, ii) de la dose reçue durant une phase de prise(s) de vue, ainsi que iii) de la dose cumulée après des phases massives de prises d’images, au cours d’examens ou d’interventions, préférentiellement que les imageurs utilisés soient fixes ou mobiles.
[0008] De plus, une cartographie avec historique des doses reçues par une région d’intérêt d’un sujet présente un intérêt médical évident.
[0009] Evidemment, disposer d'un système permettant d'alerter les cliniciens lorsque la dose reçue cumulativement dépasse un seuil pouvant avoir des conséquences cliniques, présenterait également un intérêt médical certain.
[0010] En outre, il pourrait également être intéressant de disposer d’une illustration simple et parlante de l’interaction du faisceau avec la peau du sujet, par le biais de la réalité augmentée.
[0011 ] Enfin, une éventuelle connaissance de la dose reçue ou à recevoir par un ou plusieurs organes internes affecté(s) par l’irradiation X peut être une information importante en cas d’expositions répétées.
[0012] L’invention a pour objet d’apporter une solution au moins aux principales demandes évoquées précédemment, en vue de surmonter les limitations essentielles de l’état de la technique.
[0013] A cet effet, l’invention a pour objet un procédé de détermination virtuelle, antérieure ou postérieure à une intervention ou à une prise d’image(s) sous rayonnement X, de la dose reçue par la peau recouvrant une zone d’intérêt du corps d’un sujet donné, durant au moins une phase ou la totalité de l’acte considéré, et/ou de manière cumulée sur une période définie, ainsi que de la répartition de cette dose sur la peau dudit sujet, connaissant la géométrie, les dimensions et la répartition de l’intensité de rayonnement du faisceau de rayons X projeté par l’imageur utilisé, le sujet étant allongé sur le dos sur une table durant l'intervention ou la prise d’image, préférentiellement sur son dos.
[0014] Selon un premier aspect de l'invention, ce procédé est caractérisé en ce qu'il consiste :
a) à placer le sujet sur la table, b) à réaliser une acquisition 3D de la surface visible du corps du sujet allongé et d’au moins une partie de la table, au moyen d’une caméra RGBD mobile, le cas échéant pourvue d’un marqueur optique, et à générer un modèle 3D de cette surface visible,
c) à générer ensuite un modèle 3D circonférentiel de la totalité de la peau enveloppant la zone d’intérêt considérée du corps du sujet,
d) à recueillir des données d’orientation(s), de position(s) et de valeur(s) de dose du faisceau émis par l’imageur durant la phase ou l’acte considéré(e),
e) à calculer la dose à recevoir ou reçue durant cet(te) phase ou acte par des unités de surface élémentaires de la peau de la zone d’intérêt, et,
f) à stocker, par exemple dans un fichier, cette information de dose à recevoir ou reçue en association avec une information de localisation et/ou de distribution anatomique de cette dose à recevoir ou reçue sur le corps du sujet, le cas échéant de manière cumulée avec une ou plusieurs dose(s) reçue(s) antérieurement par le sujet et après recalage du modèle 3D circonférentiel précité avec un modèle antérieur similaire ou un modèle standard.
[0015] Selon un second aspect de l'invention, ce procédé est caractérisé en ce qu’il consiste :
a) à placer le sujet sur la table,
b) à réaliser une acquisition 3D de la surface visible du sujet allongé et d’au moins une partie de la table, au moyen d’une caméra RGBD mobile pourvue d’un marqueur optique et à générer un modèle 3D de cette surface visible, tout en déterminant la position dudit modèle 3D dans le référentiel de la caméra RGB fixe,
c) à superposer le modèle 3D, reconstruit à partir des prises de vues de la caméra RGBD mobile, à l’image réelle du sujet fournie par une caméra RGB fixe pour aboutir à une représentation 3D, en réalité augmentée,
d) à générer un modèle 3D circonférentiel de la totalité de la peau enveloppant la zone d’intérêt considérée du corps du sujet,
e) à recueillir des données d’orientation(s), de position(s) et de valeur(s) de dose du faisceau émis par l’imageur durant la phase ou l’acte considéré(e), f) à calculer la dose reçue (ou à recevoir) durant cet(te) phase ou acte par des unités de surface élémentaires de la peau de la zone d’intérêt,
g) à afficher, sur le modèle 3D de la peau de la zone d’intérêt, la répartition des niveaux d’irradiation par régions en fonction de la dose reçue ou à recevoir durant la phase ou l’acte considéré(e), seul(e) ou de manière cumulée avec la ou les dose(s) reçue(s) durant un(e) ou plusieurs acte(s) ou phase(s) précédent(e)s.
[0016] L'invention sera mieux comprise, grâce à la description ci-après, qui se rapporte à des modes de réalisation préférés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, et expliqués avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels :
[0017] [Fig. 1 ] est une vue en perspective d’une pièce équipée d’un imageur fixe à bras en C avec une caméra RGBD intégrée, ainsi que d’une table et d’une caméra RGB fixe ;
[0018] [Fig. 2] est une vue en perspective d’une pièce équipée d’un imageur mobile à bras en C, ainsi que d’une table et de caméras fixes RGB et RGBD ;
[0019] [Fig. 3] est une vue partielle illustrant l’acquisition au moyen d’une caméra RGBD mobile de prises de vue du sujet (porc) et de la table sur laquelle il est allongé ;
[0020] [Fig. 4A] et
[0021 ] [Fig. 4B] sont des vues selon deux directions différentes du modèle 3D de la surface visible du sujet et de son environnement immédiat obtenu par reconstitution des prises de vue de la figure 3 ;
[0022] [Fig. 5] est une représentation 3D en réalité augmentée du sujet par superposition de l’image réelle de la caméra RGB avec le modèle 3D de la zone d’intérêt obtenu par traitement des prises de vue de la caméra mobile RGBD ;
[0023] [Fig. 6A] et
[0024] [Fig. 6B] sont des vues recto et verso du modèle 3D circonférentiel de la totalité de la peau enveloppant la zone d’intérêt du corps du sujet, obtenu à partir des prises de vue effectuées avec la caméra RGBD mobile suivi soit d’un calcul effectué à l’aide d’un algorithme adapté pour compléter le maillage du patient pour les portions en contact avec la table (et qui ne sont pas visibles par la caméra RGBD), soit d’un recalage avec un modèle 3D préopératoire (qui permet également d’obtenir le maillage de la peau du patient qui est en contact avec la table) ou d’un modèle 3D préopératoire ;
[0025] [Fig. 7] est une vue similaire à celle de la figure 5, avec affichage additionnel des zones correspondant aux régions à irradiations différentes de la peau de la zone d’intérêt ;
[0026] [Fig. 8A] et
[0027] [Fig. 8B] sont des représentations graphiques, respectivement sous forme de tracé (8A) et d'impression écran (8B), permettant de comparer la courbe théorique (obtenue par mise en oeuvre procédé) et la courbe des mesures effectives de la dose reçue par le sujet, et,
[0028] [Fig. 9] est une représentation 3D en réalité augmentée, similaire à celle de la figure 5, d'un sujet humain.
[0029] L’invention concerne un procédé de détermination virtuelle, antérieure ou postérieure à une intervention ou à une prise d’image(s) sous rayonnement X, de la dose reçue par la peau 1 recouvrant une zone d’intérêt 2 du corps d’un sujet 3 donné, durant au moins une phase ou la totalité de l’acte considéré, et/ou de manière cumulée sur une période définie, ainsi que de la répartition de cette dose sur la peau 1 dudit sujet 3, connaissant la géométrie, les dimensions et la répartition de l’intensité de rayonnement du faisceau 4 de rayons X projeté par l’imageur 5 utilisé, le sujet 3 étant allongé sur une table 6 durant l'intervention ou la prise d’image, préférentiellement sur son dos.
[0030] En accord avec un premier mode de réalisation général de l'invention, le procédé comprend essentiellement les étapes suivantes consistant :
a) à placer le sujet 3 sur la table 6,
b) à réaliser une acquisition 3D de la surface visible 8 du corps du sujet 3 allongé et d’au moins une partie de la table 6, au moyen d’une caméra RGBD 9 mobile, le cas échéant pourvue d’un marqueur optique 9’, et à générer un modèle 3D de cette surface visible 8,
c) à générer ensuite un modèle 3D circonférentiel 10 de la totalité de la peau enveloppant la zone d’intérêt 2 considérée du corps du sujet 3, d) à recueillir des données d’orientation(s), de position(s) et de valeur(s) de dose du faisceau 4 émis par l’imageur 5 durant la phase ou l’acte considéré(e), e) à calculer la dose à recevoir ou reçue dr durant cet(te) phase ou acte par des unités de surface élémentaires de la peau 1 de la zone d’intérêt 2, et,
f) à stocker, par exemple dans un fichier, cette information de dose à recevoir ou reçue dr en association avec une information de localisation et/ou de distribution anatomique de cette dose à recevoir ou reçue dr sur le corps du sujet 3, le cas échéant de manière cumulée avec une ou plusieurs dose(s) reçue(s) dr antérieurement par le sujet 3 et après recalage du modèle 3D circonférentiel 10 précité avec un modèle antérieur similaire ou un modèle standard.
[0031 ] En accord avec un second mode de réalisation général de l'invention, aboutissant à un affichage en corrélation avec une image réelle du sujet, le procédé comprend essentiellement les étapes suivantes consistant :
a) à placer le sujet 3 sur la table 6,
b) à réaliser une acquisition 3D de la surface visible 8 du corps du sujet 3 allongé et d’au moins une partie de la table 6, au moyen d’une caméra RGBD 9 mobile, le cas échéant pourvue d’un marqueur optique 9’, et à générer un modèle 3D de cette surface visible 8,
c) à superposer le modèle 3D, reconstruit à partir des prises de vues de la caméra RGBD mobile 9, à une image réelle du sujet 3 fournie par une caméra RGB ou RGBD fixe 7 pour aboutir à une représentation 3D 8’, en réalité augmentée, dudit corps du sujet 3,
d) à générer un modèle 3D circonférentiel 10 de la totalité de la peau enveloppant la zone d’intérêt 2 considérée du corps du sujet 3,
e) à recueillir des données d’orientation(s), de position(s) et de valeur(s) de dose du faisceau 4 émis par l’imageur 5 durant la phase ou l’acte considéré(e), f) à calculer la dose dr reçue ou à recevoir durant cet(te) phase ou acte par des unités de surface élémentaires de la peau 1 de la zone d’intérêt 2,
g) à afficher, sur le modèle 3D 10 de la peau 1 de la zone d’intérêt 2, la répartition des niveaux d’irradiation par régions en fonction de la dose reçue ou à recevoir durant la phase ou l’acte considéré(e), seul(e) ou de manière cumulée avec la ou les dose(s) reçue(s) durant un(e) ou plusieurs acte(s) ou phase(s) précédent(e)s.
[0032] Les deux modes de réalisation ci-dessus, qui permettent tous deux de répondre au moins à la demande principale précitée, présentent les mêmes étapes opératoires fondamentales permettant la détermination virtuelle de la dose reçue ou à recevoir par unités de peau dans une zone d'intérêt 2 et sa localisation/répartition anatomique (les étapes a), b), c), d) et e) du premier mode sont reprises respectivement en tant qu'étapes a), b), d), e) et f) dans le second mode).
[0033] Le second mode (dit "réalisation avec vue réelle") se distingue du premier mode par l'utilisation d'une vue réelle du sujet pour réaliser un affichage 3D.
[0034] Bien entendu, dans le cadre du premier mode de réalisation précité, il peut optionnellement également être prévu, après l'étape b), de superposer le modèle 3D, reconstruit à partir des prises de vues de la caméra RGBD 9, à une image réelle du sujet 3 fournie par une caméra RGB ou RGBD fixe 7, 12 pour aboutir à une représentation 3D 8’, en réalité augmentée, dudit corps du sujet 3.
[0035] De manière avantageuse, le procédé selon l'invention consiste, en cas d'expositions consécutives, à déterminer antérieurement ou postérieurement à une nouvelle intervention ou à une nouvelle prise d'image(s) sous rayonnement X, la dose cumulée reçue après cette dernière par les unités de surface élémentaires de la peau 1 de la zone d'intérêt 2, ainsi que l'information de localisation et/ou de distribution associée, préférentiellement en recalant le modèle 3D circonférentiel 10 généré pour cette nouvelle intervention ou prise de vue soit avec le modèle 3D circonférentiel 10 d'origine ou précédent, soit avec un fantôme standard 3D d'enveloppe corporelle (ou encore en utilisant une représentation 3D en réalité augmentée).
[0036] En relation avec un protocole de suivi médical d'un sujet, le procédé peut consister, en outre, à évaluer automatiquement la dose cumulée reçue ou prévisible par comparaison avec une valeur seuil prédéterminée, par exemple résultant d'un calcul sur la base de doses antérieures reçues et d'intervalles temporels entre doses reçues successives, et à émettre automatiquement une alerte en cas de dépassement de seuil. [0037] Dans le cadre des deux modes de réalisation de l'invention évoqués précédemment, et comme le montrent les figures 1 à 3, il peut être prévu de réaliser l'acquisition 3D de la surface visible 8 du corps du sujet 3 en mettant en oeuvre soit une caméra RGBD 9 mobile, le cas échéant pourvue d'un marqueur optique 9', soit une caméra 9 montée sur l'imageur 5.
[0038] Enfin, lorsque le procédé comprend aussi, dans ses deux modes de réalisation précités, l'affichage (sur le modèle 3D 10 de la peau 1 de la zone d'intérêt 2) de la répartition des niveaux d’irradiation par régions en fonction de la dose reçue ou à recevoir durant la phase ou l’acte considéré(e), seul(e) ou de manière cumulée avec la ou les dose(s) reçue(s) durant un(e) ou plusieurs acte(s) ou phase(s) précédent(e)s, ledit modèle 3D de la peau de la zone d'intérêt peut se fonder soit sur un fantôme standard 3D d'enveloppe corporelle, soit sur un modèle 3D circonférentiel du sujet ou encore sur une représentation 3D 8' en réalité augmentée du sujet, après acquisition additionnelle d'une image réelle du sujet 3 fournie par une caméra RGB ou RGBD fixe 7, 12.
[0039] Grâce à l’invention, il est ainsi possible de disposer, pour un sujet 3 donné ou au moins pour une zone ou région d’intérêt 2 d’un tel sujet :
- au moins d’une information en temps réel sur la distribution de la dose individuelle appliquée/reçue/à recevoir durant un acte donné ;
- éventuellement d’une information sur la dose cumulée reçue suite à des actes répétés, réalisés ou prévus ;
- éventuellement d’une visualisation dynamique de l’interaction du faisceau de rayons X avec la peau et/ou les organes du sujet ;
- d'un suivi du sujet avec éventuelle alerte automatique en cas de dépassement d'un seuil dosimétrique cumulé prédéterminé.
[0040] Ces éléments permettent également, dans le cadre de la réalisation d’un acte à exécuter ou en cours d’exécution, d’optimiser la dose délivrée et/ou d’ajuster la balistique d’application de la dose, et, dans le cadre de simulations de systèmes/procédés virtuels, de réaliser des planifications préopératoires et d’estimer et d’optimiser l’angle d’application des rayons X sur la zone d’intérêt 2, pour réduire au maximum la dose reçue par le sujet 3. [0041 ] Comme évoqué ci-dessus, le procédé peut comprendre une étape supplémentaire durant laquelle la dose cumulée reçue suite à des actes répétés est calculée par zone anatomique et, si cette dose cumulée dépasse un seuil fixé à l’avance, une alerte est envoyée à l’utilisateur. Cette variante permet à l’utilisateur (ou plus généralement à l’équipe clinique en charge des soins) d’être alerté si le niveau d’irradiation du patient ou sujet s’approche d’un niveau pouvant avoir des conséquences cliniques.
[0042] Selon une première alternative, le stockage des informations de dose peut être réalisé en utilisant un fantôme anatomique standard pour associer une information de localisation standard aux informations de dose. Plus précisément, le modèle 3D circonférentiel 10 est recalé élastiquement avec un fantôme standard comportant des labels anatomiques, de sorte que les informations de dose sont associées à une nomenclature standardisée. La standardisation des données de dose, permet un stockage efficace (par exemple en tant que méta- donnée d’un fichier DICOM) et également le suivi de la dose dans des centres d’imagerie différents.
[0043] Selon une seconde alternative, le stockage des informations de dose peut être réalisé en utilisant l’enveloppe propre du patient pour associer l’information de dose à la représentation du patient pour pouvoir suivre l’accumulation de la dose au cours du temps ainsi que la localisation de cette dose sur le corps du patient. Cette variante pourra, par exemple, être réalisée en recalant élastiquement le modèle 3D circonférentiel 10 de l’acquisition venant d’avoir lieu avec le modèle 3D circonférentiel 10 de l’acquisition précédente afin d’ajouter les informations de dose de l’acquisition venant d’avoir lieu aux informations de dose déjà reçue par le sujet.
[0044] En accord avec un premier mode de mise en oeuvre, l’image réelle du sujet 3 est fournie par une caméra RGB fixe 7, avantageusement située en hauteur et au-dessus de l’imageur 5, le modèle 3D est fourni par une caméra RGBD mobile 9 pourvue d’un marqueur optique 9’ et une étape de détermination de la position du modèle 3D dans le référentiel de la caméra RGB fixe 7 est effectuée avant superposition dudit modèle 3D et de l’image réelle. [0045] En accord avec un second mode de mise en oeuvre, l’image réelle du sujet 3 est fournie par une caméra RGBD fixe 7, avantageusement située en hauteur et au-dessus de l’imageur 5, le modèle 3D est fourni par une caméra RGBD et une étape de recalage des nuages de points respectifs de l’image réelle et du modèle 3D est effectuée avant superposition dudit modèle 3D et de ladite image réelle.
[0046] Le cas échéant, il peut être prévu d’acquérir au préalable les positions relatives de la table 6 et de l’imageur 5 au moyen de la caméra RGB 7 fixe, pourvue d’un référentiel.
[0047] En variante, la caméra RGBD 9 peut être montée sur l'imageur 5, par exemple un scanner tomodensitométrique ou un arceau mobile.
[0048] Avantageusement, le procédé peut consister, lors de l’étape c) (premier mode) ou d) (second mode), à extraire de la représentation 3D partielle 8’ en réalité augmentée (obtenue par exemple à l’issue de l’étape c) du seconde mode), une première portion de l’image 3D circonférentielle de la peau 1 correspondant à la zone d’intérêt 2 concernée et à générer une image 3D circonférentielle 10 de la totalité de la peau 1 enveloppant la zone d’intérêt 2, d’abord par construction logicielle d’une seconde portion complémentaire correspondant à la surface non visible, à savoir correspondant au dos du sujet 3, puis par fusion desdites première et seconde portions.
[0049] De manière préférée, le procédé peut consister, préalablement à la réalisation de l’intervention ou de la prise d’image(s), à obtenir un modèle virtuel 3D du sujet 3, ou au moins de la zone d’intérêt 2 concernée, à partir d’une image scanner ou CT préopératoire complète ou non du sujet 3, à effectuer le cas échéant une segmentation dudit modèle 3D pour en extraire une représentation 3D circonférentielle de la totalité de la surface du sujet 3 enveloppant la zone d’intérêt 2 concernée, et le cas échéant des organes internes de cette zone 2, à réaliser un recalage, et éventuellement une adaptation, de cette représentation 3D circonférentielle à l’aide de l’image 3D acquise au moyen de la caméra RGBD 9 à l’étape b), et à utiliser cette représentation 3D circonférentielle recalée pour effectuer l'étape f) du premier mode et les étapes f) et g) du second mode.
[0050] Selon une première variante de réalisation, et dans le cas d’un imageur 5 qui est fixe, au moins par rapport à la table 6 et à la caméra RGB fixe 7, par exemple fixée au plafond de la pièce logeant l’imageur 5, on détermine la matrice de passage du référentiel de l’imageur 5 au référentiel de la caméra RGB fixe 7 et la position de la table 6 dans ce dernier référentiel, en positionnant un marqueur 11 , visible pour l’imageur 5 et pour la caméra fixe 7, sur la table 6 et en acquérant la position du marqueur 1 1 dans ces deux référentiels.
[0051 ] Selon une seconde variante de réalisation, et dans le cas d’un imageur 5 mobile, la position dudit imageur 5 est déterminée par une caméra RGBD fixe 12.
[0052] Dans le cadre d’une phase préparatoire préalable ou durant la réalisation d’un acte, le procédé peut consister, éventuellement antérieurement à la réalisation d’une phase ou d’un acte donné(e), à estimer la dose prévisible que recevrait la peau 1 de la zone d’intérêt 2 et sa répartition, ce pour une position virtuelle donnée de l’imageur 5 par rapport au sujet 3 durant ladite phase ou ledit acte déterminé(e) et, éventuellement, à modifier la position de l’imageur 5 et à répéter l’estimation précédente jusqu’à atteindre une valeur de dose reçue et une répartition de celle-ci jugées optimales.
[0053] Afin d’aboutir à la visualisation informativement efficace et intuitive, il peut être prévu, sur un moyen d’affichage, au moins de la zone d’intérêt 2, de différencier visuellement les zones irradiées à des doses différentes, cumulatives ou non, par mise en oeuvre d’une palette de couleurs corrélées auxdites doses.
[0054] A titre d’exemple, on peut mettre en oeuvre un imageur 5 à rayons X du type à bras en C.
[0055] Dans le cadre d’un suivi médical efficient, et en relation avec l’exploitation de dossiers médicaux électroniques, il peut avantageusement être prévu de créer un fichier propre à chaque sujet 3 et contenant une représentation 3D de la surface de la peau de ce dernier ou au moins de la zone d’intérêt 2 considérée, affichant la répartition des doses successives cumulées de rayons X, éventuellement affectées chacune d’un facteur réducteur fonction de l’ancienneté de l’exposition.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention.

Claims

Revendications
[Revendication 1 ] Procédé de détermination virtuelle, antérieure ou postérieure à une intervention ou à une prise d’image(s) sous rayonnement X, de la dose reçue par la peau (1 ) recouvrant une zone d’intérêt (2) du corps d’un sujet (3) donné, durant au moins une phase ou la totalité de l’acte considéré, et/ou de manière cumulée sur une période définie, ainsi que de la répartition de cette dose sur la peau (1 ) dudit sujet (3), connaissant la géométrie, les dimensions et la répartition de l’intensité de rayonnement du faisceau (4) de rayons X projeté par l’imageur (5) utilisé, le sujet (3) étant allongé sur une table (6) durant l'intervention ou la prise d’image, préférentiellement sur son dos,
procédé caractérisé en ce qu’il consiste essentiellement :
a) à placer le sujet (3) sur la table (6),
b) à réaliser une acquisition 3D de la surface visible (8) du corps du sujet (3) allongé et d’au moins une partie de la table (6), au moyen d’une caméra RGBD (9) mobile, le cas échéant pourvue d’un marqueur optique (9’), et à générer un modèle 3D de cette surface visible (8),
c) à générer ensuite un modèle 3D circonférentiel (10) de la totalité de la peau enveloppant la zone d’intérêt (2) considérée du corps du sujet (3),
d) à recueillir des données d’orientation(s), de position(s) et de valeur(s) de dose du faisceau (4) émis par l’imageur (5) durant la phase ou l’acte considéré(e),
e) à calculer la dose à recevoir ou reçue (dr) durant cet(te) phase ou acte par des unités de surface élémentaires de la peau (1 ) de la zone d’intérêt (2), et, f) à stocker, par exemple dans un fichier, cette information de dose à recevoir ou reçue (dr) en association avec une information de localisation et/ou de distribution anatomique de cette dose à recevoir ou reçue (dr) sur le corps du sujet (3), le cas échéant de manière cumulée avec une ou plusieurs dose(s) reçue(s) (dr) antérieurement par le sujet (3) et après recalage du modèle 3D circonférentiel (10) précité avec un modèle antérieur similaire ou un modèle standard. [Revendication 2] Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il consiste, en cas d'expositions consécutives, à déterminer antérieurement ou postérieurement à une nouvelle intervention ou à une nouvelle prise d'image(s) sous rayonnement X, la dose cumulée reçue après cette dernière par les unités de surface élémentaires de la peau (1 ) de la zone d'intérêt
(2), ainsi que l'information de localisation et/ou de distribution associée, préférentiellement en recalant le modèle 3D circonférentiel (10) généré pour cette nouvelle intervention ou prise de vue soit avec le modèle 3D circonférentiel (10) d'origine ou précédent, soit avec un fantôme standard 3D d'enveloppe corporelle.
[Revendication 3] Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il consiste à évaluer automatiquement la dose cumulée reçue ou prévisible par comparaison avec une valeur seuil prédéterminée, par exemple résultant d'un calcul sur la base de doses antérieures reçues et d'intervalles temporels entre doses reçues successives, et à émettre automatiquement une alerte en cas de dépassement de seuil.
[Revendication 4] Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il consiste à réaliser l'acquisition 3D de la surface visible
(8) du corps du sujet (3) en mettant en oeuvre soit une caméra RGBD (9) mobile, le cas échéant pourvue d'un marqueur optique (9'), soit une caméra
(9) montée sur l'imageur (5).
[Revendication 5] Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il consiste également à superposer le modèle 3D, reconstruit à partir des prises de vues de la caméra RGBD (9), à une image réelle du sujet (3) fournie par une caméra RGB ou RGBD fixe (7, 12) pour aboutir à une représentation 3D (8’), en réalité augmentée, dudit corps du sujet (3).
[Revendication 6] Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il consiste également à afficher, sur le modèle 3D (10) de la peau (1 ) de la zone d’intérêt (2), la répartition des niveaux d’irradiation par régions en fonction de la dose reçue ou à recevoir durant la phase ou l’acte considéré(e), seul(e) ou de manière cumulée avec la ou les dose(s) reçue(s) durant un(e) ou plusieurs acte(s) ou phase(s) précédent(e)s, ledit modèle 3D de la peau de la zone d'intérêt se fondant soit sur un fantôme standard 3D d'enveloppe corporelle, soit sur un modèle 3D circonférentiel du sujet ou encore sur une représentation 3D (8') en réalité augmentée du sujet, après acquisition additionnelle d'une image réelle du sujet (3) fournie par une caméra RGB ou RGBD fixe (7, 12).
[Revendication 7] Procédé de détermination virtuelle, antérieure ou postérieure à une intervention ou à une prise d’image(s) sous rayonnement X, de la dose reçue par la peau (1 ) recouvrant une zone d’intérêt (2) du corps d’un sujet (3) donné, durant au moins une phase ou la totalité de l’acte considéré, et/ou de manière cumulée sur une période définie, ainsi que de la répartition de cette dose sur la peau (1 ) dudit sujet (3), connaissant la géométrie, les dimensions et la répartition de l’intensité de rayonnement du faisceau (4) de rayons X projeté par l’imageur (5) utilisé, le sujet (3) étant allongé sur une table (6) durant l'intervention ou la prise d’image, préférentiellement sur son dos,
procédé caractérisé en ce qu’il consiste essentiellement :
a) à placer le sujet (3) sur la table (6),
b) à réaliser une acquisition 3D de la surface visible (8) du corps du sujet (3) allongé et d’au moins une partie de la table (6), au moyen d’une caméra RGBD (9) mobile, le cas échéant pourvue d’un marqueur optique (9’), et à générer un modèle 3D de cette surface visible (8),
c) à superposer le modèle 3D, reconstruit à partir des prises de vues de la caméra RGBD mobile (9), à une image réelle du sujet (3) fournie par une caméra RGB ou RGBD fixe (7, 12) pour aboutir à une représentation 3D (8’), en réalité augmentée, dudit corps du sujet (3),
d) à générer un modèle 3D circonférentiel (10) de la totalité de la peau enveloppant la zone d’intérêt (2) considérée du corps du sujet (3),
e) à recueillir des données d’orientation(s), de position(s) et de valeur(s) de dose du faisceau (4) émis par l’imageur (5) durant la phase ou l’acte considéré(e),
f) à calculer la dose reçue (dr) durant cet(te) phase ou acte par des unités de surface élémentaires de la peau (1 ) de la zone d’intérêt (2), et g) à afficher, sur le modèle 3D (10) de la peau (1 ) de la zone d’intérêt (2), la répartition des niveaux d’irradiation par régions en fonction de la dose reçue ou à recevoir durant la phase ou l’acte considéré(e), seul(e) ou de manière cumulée avec la ou les dose(s) reçue(s) durant un(e) ou plusieurs acte(s) ou phase(s) précédent(e)s.
[Revendication 8] Procédé selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que l’image réelle du sujet (3) est fournie par une caméra RGB fixe (7), avantageusement située en hauteur et au-dessus de l’imageur (5), en ce que le modèle 3D est fourni par une caméra RGBD mobile (9) pourvue d’un marqueur optique (9’) et en ce qu’une étape de détermination de la position du modèle 3D dans le référentiel de la caméra RGB fixe (7) est effectuée avant superposition dudit modèle 3D et de l’image réelle.
[Revendication 9] Procédé selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que l’image réelle du sujet (3) est fournie par une caméra RGBD fixe (7), avantageusement située en hauteur et au-dessus de l’imageur (5), en ce que le modèle 3D est fourni par une caméra RGBD et en ce qu’une étape de recalage des nuages de points respectifs de l’image réelle et du modèle 3D est effectuée avant superposition dudit modèle 3D et de ladite image réelle.
[Revendication 10] Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu’il consiste, lors de l’étape d), à extraire de la représentation 3D partielle (8’) obtenue à l’issue de l’étape c), une première portion de l’image 3D circonférentielle de la peau (1 ) correspondant à la zone d’intérêt (2) concernée et à générer une image 3D circonférentielle (10) de la totalité de la peau (1 ) enveloppant la zone d’intérêt (2), d’abord par construction logicielle d’une seconde portion complémentaire correspondant à la surface non visible, à savoir correspondant au dos du sujet (3), puis par fusion desdites première et seconde portions.
[Revendication 1 1] Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu’il consiste, préalablement à la réalisation de l’intervention ou de la prise d’image(s), à obtenir un modèle virtuel 3D du sujet (3), ou au moins de la zone d’intérêt (2) concernée, à partir d’une image scanner ou CT préopératoire complète ou non du sujet (3), à effectuer le cas échéant une segmentation dudit modèle 3D pour en extraire une représentation 3D circonférentielle de la totalité de la surface du sujet (3) enveloppant la zone d’intérêt (2) concernée, et le cas échéant des organes internes de cette zone (2), à réaliser un recalage, et éventuellement une adaptation, de cette représentation 3D circonférentielle à l’aide de l’image 3D acquise au moyen de la caméra RGBD (9) à l’étape b), et à utiliser cette représentation 3D circonférentielle recalée pour effectuer les étapes d) à f) de la revendication 1 , ou e) à g) de la revendication 7.
[Revendication 12] Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à
1 1 , caractérisé en ce que dans le cas d’un imageur (5) qui est fixe, au moins par rapport à la table (6) et à la caméra RGB fixe (7), par exemple fixée au plafond de la pièce logeant l’imageur (5), on détermine la matrice de passage du référentiel de l’imageur (5) au référentiel de la caméra RGB fixe (7) et la position de la table (6) dans ce dernier référentiel, en positionnant un marqueur (1 1 ), visible pour l’imageur (5) et pour la caméra fixe (7), sur la table (6) et en acquérant la position du marqueur (1 1 ) dans ces deux référentiels.
[Revendication 13] Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à
12, caractérisé en ce que dans le cas d’un imageur (5) mobile, la position dudit imageur (5) est déterminée par une caméra RGBD fixe (12).
[Revendication 14] Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à
13, caractérisé en ce qu’il consiste, éventuellement antérieurement à la réalisation d’une phase ou d’un acte donné(e), à estimer la dose prévisible que recevrait la peau (1 ) de la zone d’intérêt (2) et sa répartition, ce pour une position virtuelle donnée de l’imageur (5) par rapport au sujet (3) durant ladite phase ou ledit acte déterminé(e) et, éventuellement, à modifier la position de l’imageur (5) et à répéter l’estimation précédente jusqu’à atteindre une valeur de dose reçue et une répartition de celle-ci jugées optimales.
[Revendication 15] Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à
14, caractérisé en ce qu’il consiste à différencier visuellement les zones irradiées à des doses différentes, cumulatives ou non, par mise en oeuvre d’une palette de couleurs corrélées auxdites doses.
[Revendication 16] Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à
15, caractérisé en ce qu’il consiste à mettre en oeuvre un imageur (5) à rayons X du type à bras en C.
[Revendication 17] Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à
16, caractérisé en ce qu’il consiste à créer un fichier propre à chaque sujet (3) et contenant une représentation 3D de la surface de la peau de ce dernier ou au moins de la zone d’intérêt (2) considérée, affichant la répartition des doses successives cumulées de rayons X, éventuellement affectées chacune d’un facteur réducteur fonction de l’ancienneté de l’exposition.
[Revendication 18] Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à
17, caractérisé en ce qu’il consiste à acquérir au préalable les positions relatives de la table (6) et de l’imageur (5) au moyen de la caméra RGB (7) fixe, pourvue d’un référentiel.
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