Problématique Vincent Auvray (Retour)

Imagerie par rayons X

Les pathologies touchant le réseau artériel (angiopathies), et en particulier le coeur (cardiopathies) constituent la premième cause de mortalité en Europe. Elles concernent le plus souvent la formation de sténoses: des dépots de lipides rétrécissent ou obstruent les vaisseaux. Les conséquences peuvent etre gravissimes quand des artères aussi cruciales à la vie de l'organisme que les coronaires (qui fournissent le coeur en oxygène) sont touchées.
L'imagerie par rayons X offre un moyen minimalement invasif pour diagnostiquer et surtout traiter de telles malformations. Le clinicien introduit par le biais de l'aine du patient les outils interventionnels dont il a besoin, et les manipule en se guidant par les images acquises par rayons X.

Système d'imagerie Innova de General Electric

Formation des images par rayons X

Des images interventionelles difficiles

Les examens diagnostiques permettent au médecin, en imageant le système vasculaire dans différentes angulations, de visualiser l'arbre vasculaire du patient par injection de produit de contraste. Cet examen étant assez court, de forts rayonnements X sont autorisés, ce qui aboutit à des images contrastées et peu bruitées.

Par contre, les examens interventionels peuvent etre beaucoup plus longs. Le praticien doit placer ses outils au niveau de la sténose et mener son intervention à bien. Il peut s'agir de repousser la plaque par pression en gonflant un ballon, et éventuellement de prévenir le redépot de plaque en posant un stent (ressort dont les parois sont traitées chimiquement).
Une telle opération peut, en cas de complication, durer longtemps et donner lieu à des dizaines de minutes d'exposition. Le rayonnement X doit donc etre limité pour protéger patient et médecins. Mais cela implique la formation d'images difficiles, où le bruit quantique atteint un niveau important. Pour rendre les images plus lisibles, et surtout moins fatiguantes à examiner des journées durant, il convient de les débruiter numériquement.

Image typique d'examen diagnostique

Image typique d'un examen fluoroscopique difficile

Un moyen extremement efficace de lutter contre ce bruit est de moyenner plusieurs mesures successives du meme pixel. Un tel débruitage temporel a l'avantage par rapport aux filtrages spatiaux de n'introduire aucun artefact.
Les filtres spatiaux ont en effet tendance à colorer le bruit (il est agglutiné en grains). Cet artefact, peu génant sur des images fixes, est problématique à la cadence vidéo, surtout quand le niveau de bruit est important. En outre, comme ce phènoméne a trait à des réactions psychovisuelles relatives à notre perception d'un bruit comme étant génant, ce problème est délicat à règler. Enfin, l'allure générale des images traitées spatialement est changée, ce qui peut dérouter les utilisateurs.

La principale limitation du filtre temporel est par contre son impuissance a appréhender les mouvements de la scène. Une version adaptative de ce débruiteur temporel doit arbitrer en chaque pixel entre un filtrage agressif (forte réduction de bruit mais risque de perte de contraste) et un filtrage conservateur (conservant l'information mais attaquant peu le bruit). Cette discussion délicate conduit à des règlages prudents, limitant grandement la puissance de débruitage du filtre.

Ma thèse se propose de sortir de cette alternative en développant une version de ce filtre qui soit robuste aux mouvements.(Retour)

Des images transparentes

Modèle des couches

Image fluoroscopique transparente

Du fait de la physique des rayons X, les images produites sont transparentes. Nous voyons ainsi par exemple sur l'image ci-dessus le coeur, superposé au diaphragme, aux poumons, à la colonne vertébrale, aux cotes et à des outils interventionels. (Plus)

Il nous faut donc proposer des méthodes originales, prenant explicitement en compte le phénoméne de transparence, pour répondre aux deux questions suivantes:

Comment estimer quels sont les mouvements anatomiques présents dans l'image?

Comment utiliser cette information dans un filtre débruiteur efficace?

Nos contributions sur ces deux thème sont briévement présentées dans la page suivante.

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