Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
Cet article aborde les techniques de reconstruction d'images tomographiques, de plus en plus utilisées sur des équipements de radiologie conventionnelle (le « CBCT » et la tomosynthèse). Cet article s'efforçant de donner un état de l'art des questions traitées, les techniques algébriques y sont décrites au même titre que les techniques analytiques (FBP). On trouve également quelques pages sur les techniques de tomosynthèse.
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This article deals with 3D tomographic reconstruction, a feature more and more often included in new generations of conventional X-ray equipment (“CBCT” and tomosynthesis). The article focuses especially on the state-of-the-art: algebraic techniques are thus described together with conventional analytic ones (FBP). The reader will also find a section on tomosynthesis techniques.
Auteur(s)
-
Thierry LEMOINE : Directeur technique Thales Microwave & Imaging Subsystems, France
INTRODUCTION
La tomographie, ou imagerie 3D, date du début des années 1930, mais elle s'est d'abord peu développée car les techniques analogiques à base de films se prêtaient mal à son implémentation. Les choses ont considérablement changé avec l'apparition des CT-Scanners (Computed Tomography Scanners) dans les années 1970, basés sur l'utilisation de calculateurs. Et trois décennies durant, l'imagerie 3D par rayons X a été le monopole de ce type d'équipements. Dans les années 1990 et suite à l'apparition de détecteurs numériques de radiographie (amplificateurs de brillance couplés à une caméra CCD, puis détecteurs plats), des équipes de recherche ont initié les premiers travaux visant à adapter l'imagerie 3D aux équipements de radiologie traditionnelle, et c'est pourquoi elle est abordée ici. Vu la complexité des techniques de reconstruction tomographique, nous ne ferons que les effleurer, quitte à renvoyer le lecteur intéressé vers une bibliographie fournie mais hélas essentiellement en langue anglaise. Rappelons que par 3D, il faut entendre « imagerie volumique » (dont des coupes (slices) sont présentées sur un écran) et non pas « imagerie stéréoscopique » donnant une impression de relief. L'imagerie 3D permet néanmoins, couplée à des techniques de segmentation, de restituer des vues dans l'espace d'organes particuliers (réseau vasculaire, ossature, etc.). Ce type de traitement d'image haut niveau ne sera pas abordé.
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MOTS-CLÉS
KEYWORDS
tomography | X-ray image processing
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Tomosynthèse6. CBCT (cone beam CT) à base de détecteurs plats (FPD)
La reconstruction 3D utilisant des détecteurs matriciels de radiologie montés sur des arceaux motorisés (C-arms) a été mise en œuvre avec des amplificateurs de brillance (IIR) dès les années 1990, avec des limitations évidentes et un succès limité (dynamique insuffisante (12 bits), distorsion élevée, impact de l'évolution de la position du champ magnétique terrestre dans le tube au cours de son mouvement, qui déplace les défauts d'image liés à l'écran primaire et rend leur correction complexe). Aussi l'usage des amplificateurs de brillance est-il abandonné au profit de détecteurs plats (FPD), qui connaissent un succès croissant.
Aujourd'hui, le CBCT (dans la suite, ce terme sera réservé aux applications 3D utilisant des détecteurs plats) est utilisé pour les modalités médicales suivantes :
-
IGRT (Image-Guided Radio-Therapy) ;
-
radiologie vasculaire interventionnelle (détection de saignements, scanner préopératoire...) ;
-
cardiologie (électrophysiologie) ;
-
chirurgie dentaire (orthodontie, chirurgie) ;
-
orthopédie (vertébroplastie, navigation chirurgicale pour chirurgie du rachis) ;
-
biopsie (guidage d'une aiguille de biopsie).
Bien sûr, il existe de multiples différences entre un CT-scanner et un système CBCT, en général en défaveur de ce dernier. Certes les pixels du détecteur CBCT sont plus petits, et il en va donc de même des voxels reconstitués. Mais la vitesse de rotation est nettement plus lente (10 à 20 s pour un mouvement complet qui souvent ne couvre pas 360o), de même que la vitesse d'acquisition du détecteur (30 à 100 fps) : les artefacts liés aux mouvements du patient sont donc plus visibles. Le volume reconstitué est plus petit du fait de la taille limitée du détecteur qui dépasse rarement 30 × 30 cm (il y a davantage d'effets d'images tronquées), et la dynamique du détecteur est limitée (de l'ordre de 16 bits contre 20 bits). Le CBCT permet de mesurer l'absorption des tissus et de la quantifier en nombre de Hounsfield (HU) après calibration, mais cette mesure est affectée de 10 à 15 % d'erreur et elle est davantage bruitée qu'avec un CT-scanner (dans le meilleur des cas, 15 à 19 HU de bruit sur un O-arm, à comparer à 4 à 5 HU (corps) et 2,5 HU (tête) en MSCT). Il y a plusieurs raisons à cela : importance...
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CBCT (cone beam CT) à base de détecteurs plats (FPD)
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - BUZUG (T.M.) - Computed tomography : from photon statistics to modern cone-beam CT. - Springer (2010).
-
(2) - KALENDAR (W.A.) - Computed tomography : fundamentals, system technology, image quality, applications. - Publicis (2011).
-
(3) - HSIEH (J.) - Computed tomography : principles, design, artifacts, and recent advances. - SPIE Press (2003).
-
(4) - ZENG (Z.L.) - Medical image reconstruction : a conceptual tutorial. - Springer (2010).
-
(5) - FITZPATRICK (J.P.), SONKA (M.) - Handbook of medical imaging. - Medical Image Processing and Analysis. SPIE Press, vol. 2 (2000).
-
(6) - WERNICK (M.N.), AARSVOLD (J.N.) - Emission tomography : the fundamentals of pet and spect. - Elsevier (2004).
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