TRAITEMENTS DES IMAGES NUMERIQUES EN RADIOLOGIE CONVENTIONNELLE

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1 TRAITEMENTS DES IMAGES NUMERIQUES EN RADIOLOGIE CONVENTIONNELLE Alexandre MICHAUD

2 Intérêt: optimiser le potentiel de l image numérique pour le diagnostique L image numérique n est pas figée contrairement à l image d un couple écran/film standard, elle verra varier: Son contraste Sa luminosité Sa géométrie (zooms, résolution spatiale)

3 Les différents traitements Les pré traitements (réaliser par le lecteur de plaque): Premier balayage grossier (non modifiable): Détection des diaphragmes et localisateur Définition du niveau moyen d énergie libérée (Évaluation de la Dose Reçue: EDR) Second balayage très fin : Recueil réel de l image ligne par ligne (encore plus fin si utilisation ERLM haute résolution) Application d une sensibilité relative (S) en fonction de la région anatomique et de l intérêt recherché : Image avec une forte exposition, beaucoup de mas, faible amplification par le photomultiplicateur, très bon S/B =faible sensibilité (ex: la main) Image faible exposition, peu de mas, forte amplification par le photomultiplicateur, faible r/s = forte sensibilité (ex:radio pédiatrique, mesure d angle, ne nécessitant pas une bonne résolution) Recalage de la luminosité (échelle de gris) sur l histogramme de l image acquise Application d une courbe de transfert de contraste : LUT (look up table)

4 Les différents traitements Les post-traitements: 2 catégories d algorithmes de post-traitements des images numériques: Les traitements en gradation permettant le contrôle numérique du contraste et de la densité de l image, Les traitements liés aux fréquences spatiales visant à améliorer le confort d interprétation radiologique de l image: Filtre passe haut (renforcement contour) Filtre passe bas (lissage) Zoom Présentation, annotations, mesures de distances ou d angles rotation

5 Les traitements en gradation Contraste et densité de l image

6 L histogramme d une image Définition: l histogramme d une image numérique représente le nombre de pixel pour chacune des doses reçues. Il répartit les pixels selon leur gamme d énergie. Chaque gamme d énergie est représentée par 1 niveau de gris (4096 niveau de gris pour un codage en 12 bit)

7 Histogramme d une image Nbre. pixels Dose (Noircissement)

8 Histogramme d une image Les pixels de faible dose seront considérés comme en dehors de l image= diaphragme Les pixels de haute dose seront considéré comme du rayonnement direct (pas d apport diagnostique) Nbre. pixels Pixels conservés pour le traitement de l image Dose (Noircissement)

9 Histogramme d une image / fenêtrage La machine réduit la région de traitement à la région d intérêt et échelonne les 4096 niveaux de gris sur cette zone =fenêtrage Nbre. pixels Fenêtre Pixels conservés pour le traitement de l image Dose (Noircissement)

10 Histogramme d une image / fenêtrage Détection automatique des diaphragmes : les diaphragmes non parallèles aux bords, les surfaces d exposition décentrées ou les petites surfaces sur une grande cassette empêchent parfois la détection automatique de la plage d intérêt. L échelonnage des gris se fait alors sur toute la plaque et non plus sur la région d intérêt. Les bords des sections exposées ne doivent pas chevaucher les parties métalliques.

11 La lecture des plaques Les Différents modes de lecture: IL en existe 4, ils sont paramétrés par l ingénieur d application au moment de l installation (nous ne pouvons donc pas les changer). 1. Mode auto: l exposition et la zone d objet sont mesurées à partir du centre le la plaque jusqu'aux bords de la collimation 2. Semi: On l utilise pour les collimation irrégulières ou couvrant moins d un tiers de la plaque, l analyse de l exposition se fait uniquement sur une zone centrale, cela sous entend que la partie centrale de la plaque soit exposée: 3 modes semi 10x10cm 7x7cm 5x5cm 3. Fixe la plaque fonctionne comme un couple écran film argentique avec une sensibilité fixe, elle utilisé surtout pour les examen avec contraste. 4. Manuel: Lecture en mode auto puis une fenêtre apparait demandant un S et un L

12 La lecture des plaques Découpes permettant la bonne lecture des plaques Au moins 1/3 de chaque section doit être exposé. Toutes les sections doivent être exposées

13 La lecture des plaques 5 mm max Chevauchement non autorisé Lorsqu il ya des découpes toute les section doivent être exposées sinon la lecture ne se fera que sur l ensemble de la plaque et les différentes sections ne seront pas distinguées. Le diaphragme ne doit pas être en bordure de plaque sinon il ne sera pas détecté

14 RAPPORT SIGNAL SUR BRUIT (EXPOSITION) Fuji, Philips et Siemens : facteur d amplification du signal (S) Dose x 4 S = 140 Dose x 2 S = 170 Dose correcte S = 200 Dose / 2 S = 230 Dose / 4 S = 260 Attention : S évolue en sens inverse de l exposition!!! Ostéoarticulaire 100 < S < 300 Poumons HT 100 < S < 600 Kodak : facteur de sensibilité (S) Dose x 4 S = 2600 Dose x 2 S = 2300 Dose correcte S = 2000 Dose / 2 S = 1700 Dose / 4 S = 1400 Agfa : indice de dose (d) Dose x 4 d = 2.6 Dose x 2 d = 2.3 Dose correcte d = 2 Dose / 2 d = 1.7 Dose / 4 d = 1.4

15 Histogramme d une image / fenêtrage Problèmes de saturation et fenêtrage automatique : Diaphragmer sur la console pour répartir l échelle de gris sur la région d intérêt (augmentation du contraste dans cette région)

16 Histogramme d une image / fenêtrage Prothèses orthopédiques: Pas de problème de traitement automatique car le métal est reconnu comme un diaphragme et retiré de l histogramme

17 Agfa Réglage de la fenêtre Largeur de la fenêtre

18 Kodak Réglage de la fenêtre

19 Fuji Réglage de la fenêtre

20 Réglage de la fenêtre Image avec un bon contraste et une bonne densité: la courbe de contraste se situe dans la zone d intérêt de l histogramme (rayonnement direct et diaphragme ne sont pas pris en compte).

21 Réglage de la fenêtre Décalage de l histogramme vers la droite: la courbe de contraste se situe dans la partie de l histogramme des pixels de faibles valeurs.

22 Réglage de la fenêtre Décalage de l histogramme vers la gauche: la courbe de contraste prend en compte les pixels de valeur élevée.

23 Réglage de la fenêtre Déplacer l histogramme par rapport à la courbe de contraste correspond à changer le niveau de la fenêtre. Augmenter ou diminuer la largeur de l échelonnage fait varier la largeur de la fenêtre.

24 Courbes de réponse spontanée des récepteurs en fonction de l'exposition Réponse comparée entre un couple écrans/film, un E.R.L.M. et un A.D.L. (sans traitement de l information) Erlm linéaire: on récupère des différences d exposition même dans les faibles expositions par contre on a un faible contraste (pente de la courbe faible) Film: on récupère des différences d exposition que dans la partie linéaire par contre on a un meilleur contraste (pente de la courbe importante) Réponse du détecteur réponse d'un E.R.L.M. Réponse d'un Film Réponse d'un ADL Exposition de chaque pixel (microgy)

25 Application de courbes de réponse en luminosité et en contraste (LUT) Formes de la L.U.T. Quantité de Niveau de gris attribué 4096 pixels pour chaque niveau de signal Exposition de chaque pixel La différence de niveau de gris entre deux pixels de faible et de haute énergie est faible: l image est peu contrasté. On applique alors une courbe de réponse en contraste et luminosité.

26 Les courbes de réponse en luminosité et en contraste (LUT) Formes de la L.U.T. Niveau de gris attribué La pente est plus élevée:la différence de niveau de gris entre deux pixels d énergie proche sera plus importante. On augmente le contraste Niveau de signal des pixels (dose)

27 Les courbes de réponse en luminosité et en contraste (LUT).Augmentation de la pente de la LUT sur sa partie haute Niveau de gris attribué Niveau de signal des pixels (dose) Augmentation du contraste pour les pixels de hautes énergies (région aérique)

28 Les courbes de réponse en luminosité et en contraste (LUT) Diminution de la pente de la LUT sur sa partie basse. Niveau de gris attribué Niveau de signal des pixels (dose) On perd le contraste des pixels de faible énergie (région osseuse)

29 Les courbes de réponse en luminosité et en contraste (LUT) Inversion de la pente de la lut. Niveau de gris attribué Niveau de signal des pixels (dose) Les pixels de hautes énergies auront un niveaux de gris faible (blanc) et les pixels de basse énergie auront un niveau de gris élevé (noir). On a une inversion de contraste.

30 Les courbes de réponse en luminosité et en contraste (LUT) Variation de la totalité de la pente de la courbe. Niveau de gris attribué Niveau de signal des pixels (dose) Diminution ou augmentation du contraste de l ensemble des pixels

31 Courbes de réponse Agfa Quatre courbes sont utilisées Linéaire : Pour la mise au point du système (non clinique) E25 : Digestif, uro, poumons (mou) Courbe exponentielle de Kanamori, qui tient compte de la non linéarité de la vision des contrastes en fonction du noircissement NK5 : extrémités Courbe sensitométrique créant un équilibre entre la courbe E25 et la courbe RP1KT RP1KT : Os courbe sensiblement identique à celle du filmrp1

32 Courbes de réponse Agfa E25 : pente faible pour les pixels de basses énergies puis augmentation de la pente pour les pixel de hautes énergies. On gagne du contraste pour les parties molles(hautes énergies) et on perd du contraste pour l os (basses énergies): ce type de courbe s applique pour l étude des parties molles

33 Courbes de réponse Agfa NK5 : courbe de contraste proche d une courbe de contraste d un couple écrans film.

34 Courbes de réponses Agfa RP1KT : pente élevée pour les pixels de faible énergie, pente plus faible pour les pixel de basses énergies. On a un meilleur contraste de l os et on diminue le contraste des parties molles, on l utilise pour l études des structures osseuses ( main Desèze )

35 Courbes de réponses Agfa Découpes des cassettes L histogramme d une des images est appliqué également pour l autre par défaut Ne pose pas de problème si les deux segments sont de densités et d épaisseurs similaires Pose problème si les segments sont très différents car le traitement de l un ne convient pas forcement à l autre

36 Courbes de réponses Kodak Une seule courbe, complètement paramétrable par organe et par projection Ajustement de la densité (noircissement) :

37 Courbes de réponses Kodak Une seule courbe, complètement paramétrable par organe et par projection Ajustement du contraste supérieur (contraste partie molle)

38 Courbes de réponses Kodak Une seule courbe, complètement paramétrable par organe et par projection Ajustement du contraste inférieur (contrastes osseux)

39 Courbe de réponse Fuji Variable en densité :G.S (noircissement ou éclaircissement de l image). Translation de la courbe lut.

40 Courbe de réponse Fuji Variable en contraste :G.C Rotation de la courbe lut.

41 Courbe de réponse Fuji Il existe plusieurs types de courbe de contraste GT nommés de A à P. variation la pente de la partie haute de la courbe contraste (parties molles) Variation de la pente de la partie basse de la courbe (contraste des parties osseuses) Inversion de la pente inversion de contraste

42 Traitements liés aux fréquences spatiales

43 Filtre passe-bas (= Filtre de lissage, diminution du bruit) Pixel à traiter Addition des 9 valeurs = 36 Division du résultat par 9 (calcul de la moyenne) = 4 Traitement en contraste local Pixel traité

44 Filtre passe-bas (= Filtre de lissage) Original Après filtrage Diminution du bruit Mais diminution de la résolution spatiale

45 Filtre passe-haut (= Filtre de renforcement de bord) X = S = S = 48 (bord) S = Pixel à traiter Traitement en contraste local Pixel traité

46 Filtre passe-haut (= Filtre de renforcement de bord) Original Après filtrage Renforcement des bords Mais augmentation du bruit

47 Zoom Zoom photographique (numérique) : Zoom interpolé : reconstruction virtuelle de pixels plus petits afin que ceuxci ne soient pas trop visibles dans l image zoomée

48 Autres traitements Diaphragmes artificiels : manuels ou automatiques Diaphragmes artificiels automatiques : Black Border (Agfa) Masque (Kodak)

49 Autres traitements Rachis ou membres inférieurs en entier

50 Autres traitements Annotations Mesures d angles Mises en pages Réalisations de clichés rachis en entier ou gonométrie

51 Mesures d angle

52 LE TRAITEMENT DES IMAGES MEDICALES Traitements spécifiques à la fluorographie

53 Traitements d images en Fluorographie Fenêtrage automatique : meilleur contraste sur la région d intérêt lorsqu il n y a pas de zones de «flash» sur l image IMAGE RESULTANTE APRES FENETRAGE AUTOMATIQUE Contraste 1 Contraste 2 ACQUISITION 1 ACQUISITION 2

54 L'exposition en imagerie numérique par A.D.L. Fenêtrage automatique

55 Traitements d images en Fluorographie

56 Traitements d images en Fluorographie

57 Traitements d images en Fluorographie Courbes de contraste : (la modification de la largeur des fenêtres et l'étude des renforcements de bords ont été vus avec les E.R.L.M.) Niveau de gris attribué Inv Nb de pixels par gamme d énergie C L Énergie des pixels L C Inv