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TRAITEMENTS DES IMAGES

NUMERIQUES EN

RADIOLOGIE

CONVENTIONNELLE

Alexandre MICHAUD

24 11 2015

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)

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)

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…

Les traitements en gradation

Contraste et densité de l’image

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)

Histogramme d’une image

4096 2048 0 1024 3072

Dose (Noircissement)

Nbre. pixels


Nbre. pixels

Pixels conservés pour le traitement de l’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)

Histogramme d’une image

Pixels conservés pour le traitement de l’image

• 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

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.


fenêtrage

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

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

10x10cm 7x7cm 5x5cm


Découpes permettant la bonne lecture des plaques

Au moins 1/3 de chaque section doit être exposé.

Toutes les sections doivent être exposées

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

RAPPORT SIGNAL SUR BRUIT (EXPOSITION)

• 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

• 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

• 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

• 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)

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


fenêtrage

Réglage de la fenêtre

Largeur de la fenêtre

• Agfa


• Kodak


• Fuji


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).

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.


Décalage de l’histogramme vers la gauche: la courbe de

contraste prend en compte les pixels de valeur élevée.

• 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.


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

10-3 10-2 10-1 100 101 102

Exposition de chaque pixel (microGy)

réponse d'un E.R.L.M.

Réponse d'un Film

Réponse d'un ADL

Application de courbes de réponse

en luminosité et en contraste (LUT)

• Formes de la L.U.T. Quantité de

pixels pour

chaque niveau

de signal

Exposition de chaque pixel

Niveau de

gris attribué

0

0

2048

4096

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.

Les courbes de réponse


Niveau de

gris attribué

0

0

2048

4096

Niveau de signal des pixels (dose)

• Formes de la L.U.T.

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

gris attribué

0

0

2048

4096


.Augmentation de la pente de la LUT sur sa partie haute

Augmentation du contraste pour les pixels de

hautes énergies (région aérique)



Niveau de gris

attribué

0

0

2048

4096


• Diminution de la pente de la LUT sur sa partie basse.

On perd le contraste des pixels de faible énergie (région

osseuse)



Niveau de gris

attribué

0

0

2048

4096


• Inversion de la pente de la lut.

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.



Niveau de

gris attribué

0

0

2048

4096


•Variation de la totalité de la pente de la courbe.

Diminution ou augmentation du contraste de l’ensemble des pixels

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


• 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


• NK5 : courbe de contraste proche d’une courbe de contraste d’un couple écrans film.

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…)

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

Courbes de réponses Kodak

• Une seule courbe, complètement paramétrable par organe et par projection

– Ajustement de la densité (noircissement) :



– Ajustement du contraste supérieur (contraste partie molle)



– Ajustement du contraste inférieur (contrastes osseux)

Courbe de réponse Fuji

• Variable en densité :G.S (noircissement ou éclaircissement de l’image).

– Translation de la courbe lut.


• Variable en contraste :G.C

– Rotation de la courbe lut.


• 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

Traitements liés aux

fréquences spatiales

Filtre passe-bas (= Filtre de lissage, diminution du bruit)

4 1 3

3 12 3

3 4 3

4 1 3

3 4 3

3 4 3

Pixel traité

Pixel à traiter

Traitement en contraste local

Addition des 9 valeurs = 36 Division du résultat par 9

(calcul de la moyenne) = 4

Original Après filtrage

Diminution du bruit

Mais diminution de la résolution spatiale

Filtre passe-bas (= Filtre de lissage)

Filtre passe-haut

Traitement en contraste local

(= Filtre de renforcement de bord)

4 1 3

3 12 3

3 4 3

4 1 3

3 48 3

3 4 3

Pixel traité

Pixel à traiter

1 -2 1

-2 5 -2

1 -2 1

X

=

4 -2 3

-6 60 -6

3 -8 3 S = -2

S = 48 (bord)

S = 5

Original Après filtrage

Mais augmentation du bruit

Filtre passe-haut (= Filtre de renforcement de bord)

Renforcement des bords

Zoom

• Zoom photographique (numérique) :

• Zoom interpolé :

reconstruction virtuelle de pixels plus petits afin que ceux-

ci ne soient pas trop visibles dans l’image zoomée

Autres traitements

• Black Border (Agfa) • Masque (Kodak)

Diaphragmes artificiels : manuels ou automatiques

Diaphragmes artificiels automatiques :

Autres traitements

• Rachis ou

membres

inférieurs

en entier

Autres traitements

• Annotations

• Mesures d’angles

• Mises en pages

• Réalisations de clichés rachis en entier ou gonométrie

0.5° 2.1°

Mesures d’angle

LE TRAITEMENT DES

IMAGES MEDICALES

Traitements spécifiques à la

fluorographie

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

ACQUISITION 1 ACQUISITION 2

IMAGE RESULTANTE APRES FENETRAGE AUTOMATIQUE

Contraste 2 Contraste 1

L'exposition

en imagerie numérique par A.D.L.

• Fenêtrage automatique

L C Inv


• 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.)

L C Inv

Énergie

des

pixels

Nb de pixels par gamme d’énergie Niveau

de gris

attribué

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