TRAITEMENTS DES IMAGES NUMERIQUES EN ... › medias › fichiers › s1_ue_32...–2 catégories...

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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

  • Dose (Noircissement)

    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

    Dose (Noircissement)

    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.

    Histogramme d’une image /

    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

  • 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

  • 5 mm

    max

    La lecture des plaques

    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

    Histogramme d’une image /

    fenêtrage

  • Réglage de la fenêtre

    Largeur de la fenêtre

    • Agfa

  • Réglage de la fenêtre

    • Kodak

  • Réglage de la fenêtre

    • Fuji

  • 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).

  • 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.

  • Réglage de la fenêtre

    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.

    Réglage 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

    en luminosité et en contraste (LUT)

    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

  • Les courbes de réponse

    en luminosité et en contraste (LUT)

    Niveau de

    gris attribué

    0

    0

    2048

    4096

    Niveau de signal des pixels (dose)

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

    Augmentation du contraste pour les pixels de

    hautes énergies (région aérique)

  • Les courbes de réponse

    en luminosité et en contraste (LUT)

    Niveau de gris

    attribué

    0

    0

    2048

    4096

    Niveau de signal des pixels (dose)

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

    On perd le contraste des pixels de faible énergie (région

    osseuse)

  • Les courbes de réponse

    en luminosité et en contraste (LUT)

    Niveau de gris

    attribué

    0

    0

    2048

    4096

    Niveau de signal des pixels (dose)

    • 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.

  • Les courbes de réponse

    en luminosité et en contraste (LUT)

    Niveau de

    gris attribué

    0

    0

    2048

    4096

    Niveau de signal des pixels (dose)

    •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

  • 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

  • Courbes de réponse Agfa

    • 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) :

  • Courbes de réponses Kodak

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

    – Ajustement du contraste supérieur (contraste partie molle)

  • Courbes de réponses Kodak

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

    – 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.

  • Courbe de réponse Fuji

    • Variable en contraste :G.C

    – Rotation de la courbe lut.

  • 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

  • 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

  • Traitements d’images en Fluorographie

  • Traitements d’images en Fluorographie

  • L C Inv

    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.)

    L C Inv

    Énergie

    des

    pixels

    Nb de pixels par gamme d’énergie Niveau

    de gris

    attribué