FR2551211A1 - Appareil et procede pour reduire des artefacts de non-coplanarite, notamment en tomodensitometrie - Google Patents

Abstract

POUR REDUIRE LES ARTEFACTS PROVOQUES PAR UNE NON-COPLANARITE ENTRE LA SOURCE 1 ET LE DETECTEUR 3 DANS UN TOMODENSITOMETRE, QUI EST DEFINIE PAR L'ENSEMBLE DES POSITIONS 51 DE LA SOURCE 1 DANS UN PREMIER PLAN ET PAR L'ENSEMBLE DES POSITIONS 53 DU DETECTEUR 3 SITUE DANS UN SECOND PLAN DISTANT DU PREMIER, ON ALIMENTE LA SOURCE 1 POUR QU'ELLE ENVOIE UN RAYONNEMENT TRAVERSANT UN OBJET ET ATTEIGNANT LE DETECTEUR 3, ON DETECTE CE RAYONNEMENT ET ON FORME DES INTEGRALES DE LIGNES DES COEFFICIENTS D'ATTENUATION DE L'OBJET, ON TRANSFORME LES DONNEES EN PROJECTIONS SUR 360DEGRES, QU'ON FILTRE ET ON RECONSTITUE DEUX IMAGES PAR RECONSTITUTION DOUBLE D'UN NOMBRE FINI DE LIGNES RADIALES. APPLICATION NOTAMMENT AUX TOMODENSITOMETRES A RAYONS X EXEMPTS D'ARTEFACTS DE NON-COPLANARITE.

Description

La présente invention concerne le domaine de la tomographie assistée par

ordinateur ou tomodensitométrie et plus particulièrement les appareils permettant d'éliminer ou au moins de réduire des défauts provoqués par une absence de planarité entre le moyen de détection et le moyen formant source de rayonnement dans le portique

de support de tomodensitomètres.

L'évolution de la tomographie aux rayons X assistée par ordinateur ou tomodensitométrie aux rayons 10 X (CT) a entraîné l'apparition de dispositifs d'exploration par balayage (dit également "scanners'), dans lesquels les temps d'acquisition des données et de reconstitution des images sont réduits et qui possèdent une densité et une résolution spatiale améliorées Ces perfectionnements ont été 15 obtenus principalement grâce à l'utilisation de systèmes plus sophistiqués d'acquisition de données et d'un matériel permettant une reconstitution plus rapide des images La qualité des images a été également améliorée grâce aux hypothèses de réévaluation utilisées dans les algorithmes des 20 premières générations de tomodensitomètres et grâce à la mise en oeuvre de corrections et/ou d'affinages de ces hypothèses dans le cadre de l'algorithme de reconstitution des images. Les hypothèses furent faites au départ 25 dans le but de s'assurer de la compatibilité des données réelles collectées par un dispositif existant d'exploration avec des algorithmes théoriques de reconstitution requérant par exemple un nombre infini de valeurs d'intégrales de lignes de la fonction d'atténuation bidimensionnelle Dans 30 les algorithmes de reconstitution, les valeurs des intégrales de lignes sont inversées, ce qui fournit des fonctions bidimensionnelles de densité de l'objet, qui sont présentées

à l'utilisateur sous la forme d'images.

Les tomodensitomètres utilisent une 35 pluralité de moyens formant sources et une pluralité de moyens détecteurs, qui sont affectés d'un mouvement d'exploration par balayage, par rapport à un corps, de manière à fournir une mesure de l'atténuation pour chaque droite de rayonnement d'une pluralité de droites de rayonnement reliant les dispositifs formant sources et les moyens détecteurs Ces mesures de l'atténuation sont ensuite traitées par des moyens appropriés de manière à fournir une

distribution des valeurs d'intégrales de lignes de la fonction de densité de l'objet Pour obtenir la pluralité requise 10 d'intégrales de lignes, on déplace la source et les détecteurs selon des réseaux définis d'avance.

Dans un système à translation et rotation, en supposant que la source émet un faisceau en éventail formé d'une pluralité de faisceaux en forme de pinceaux, les détecteurs fournissent, pendant la translation, une information concernant une pluralité d'ensembles de trajets de faisceaux parallèles Ces ensembles sont séparés angulairement en raison de la séparation angulaire des faisceaux Au cours du balayage latéral, chaque faisceau en forme de pinceau délivre les données pour un ensemble de trajets de faisceaux parallèles Les données provenant de chaque tel ensemble de trajets de faisceaux parallèles sont traitées de manière à fournir des projections parallèles de la fonction de densité de l'objet Habituellement on utilise des procédés de 25 rétroprojection filtrée pour reconstituer la fonction de densité à partir des projections parallèles collectées pour

un angle minimum de rotation de 180 degrés.

Dans des dispositifs d'exploration à 30 rotation-rotation, dans lesquels la relation source aux détecteurs est fixe et dans lesquels la source et lesdétecteurs tournent ensemble autour de l'objet, il est usuel de transformer les données ainsi collectées non mises sous forme parallèle, sous un contrat de données parallèles

grâce à une technique appropriée de retriage ou de reclasse-

ment Ceci est dû au fait que les procédés classiques de rétro-projection sont adaptés aux données mises sous la forme parallèle, produites par un dispositif d'exploration du

type à translation-rotation Les techniques de reclassement 5 ou de retriage ont été décrites dans le brevet US 4 266 136.

L'algorithme de retriage requiert un angle de rotation de 180 degrés plus l'angle sous-tendu par l'éventail formant source On dispose également de procédés permettant de reconstituer directement les données du faisceau en éventail, 10 qui sont requises par l'algorithme de retriage Ce procédé est décrit dans l'article de D L Parker, "Optimal Short Scan Convolution Reconstruction for Fanbeam CT," (reconsti:L-;ion optimale par convolution et balayage bref pour un Wo.lcdensitomètre à faisceau en éventail), Medical Physics,

9 oli 9, n 2, Mars 1982, pp 254-258.

La plupart des tomodensitomètres actuel1 e-t fdisponibles utilisent ce que l'on peut désigner comme tan des configurations sourcedétecteurscoplanaires C'est'-d Jie que les centres des ouvertures de toutes les positions 20,cs détecteurs et de la source sont situés dans le même plan connu comme étant le plan de balayage Cette configuration bidimensionnelle est le résultat du système mathématique de la théorie classique de la reconstitution, qui requiert

que toutes les intégrales de lignes de la fonction de 25 densité se situent dans un plan.

Un problème principal se posant avec les tomodensitomètres actuels tient au fait que les détecteurs et les sources possèdent des ouvertures qui s'étendent suivant la direction axiale, c'est-à-dire perpendiculairement 30 au plan de balayage L'hypothèse selon laquelle l'objet est invariant dans l'espace suivant la direction axiale,

est implicite pour l'algorithme de reconstitution des images.

Cette hypothèse est rarement satisfaite C'est pourquoi il existe dans la reconstitution finale du plan de balayage

des artefacts qui sont connus sous le nom d'artefacts "de volu-

me partiel" Afin de réduire lesartefacts de volume partiel, on donne aux ouvertures de la source et des détecteurs, des

hauteurs aussi faibles que possible.

Dans certains tomodensitomètres, les ouvertures de la source et des détecteurs sont agencées intentionnellement de manière à être situées dans des plans séparés De tels appareils sont décrits comme possédant des configuration non coplanaires Des appareils non-coplanaires ont été décrits dans les articles suivants: D P Boyd, 10 "Theoretical Possibilities for CT Scanner Development," (possibilités théoriques de développement des tomodensitomètres), Diagnostic Imaging, Décembre 1982, R A Robb, "X-ray Computed Tomography: An Engineering Synthesis of Multiscientific Principles," (tomodensitométrie aux rayons 15 X: une synthèse technique de principes multiscientifiques), dans "Critical Reviews in Biomedical Engineering,", Ed J R. Bourne, CRC Press, Maron 1982, pp 265-327 Une conséquence de cette nouvelle géométrie noncoplanaire réside dans le fait qu'il peut se produit un accroissement des artefacts de 20 volume partiel Cette nouvelle génération d'Jartefacts de volume partiel est désignée sous le terme d' "artefatcsde naecoplanarité". La non-coplanarité entraîne différents types d'artefacts dont deux sont d'une importance capitale. 25 Le premier est lié à la résolution axiale et le second est lié à des incohérences dans les données en interaction avec

l'algorithme de reconstitution.

Le volume d'une coupe fournie par un tomodensitomètre est le volume formé par la réunion de tous 30 les trajets pris par les valeurs des intégrales de lignes.

Le volume de tranche dans la-géométrienon-coplanaire est beaucoup plus important et plus irrégulier que le volume de tranche dans la géométrie coplanaire Etant donné que les

objets présentent des variations spatiales suivant la direc35 tion axiale, les résolutions axiales d'appareilsnon-coplanai-

res sont nettement inférieures à celles des tomodensitomètres coplanaires correspondants.

Le second type d'artefact provoqué par la non-coplanarité est le résultat d'incohérences dans les données mesurées des intégrales de lignes Tous les algorithmes actuels de reconstitution supposent ou requièrent que les intégrales de lignes le long de deux trajets opposes soient identiques Cependant, s'il existe une quelconque variation du coefficient d'atténuation de l'objet suivant 10 la direction axiale,les intégrales de lignes le long des deux trajets opposés dans la configuration noncoplanaire ne seront pas identiques Le résultat de cette incohérence

est l'apparition d'artefacts dans les images reconstituées.

En raison de la forme physique et de la distribution de den15 sité des artefacts, ces derniers sont désignés sous le terme d' "artefacts papillons".

Si l'on espère que des tomodensitomètres possédant des géométries noncoplanaires fournissent des images valables, il faut réduire le volume important de la tranche et les "artfeacts papillons" Etant donné qu'il existe toujours un certain degré denon-coplanarité, il existe un point pour lequel les artefacts de non-coplanarité rendent les images inutilisables du point de vue médical C'est

pourquoi il existe un besoin d'appareils et de procédés per25 mettant de corriger les artefacts denon-coplanarité.

Selon un aspect général de la présente invention, il est prévu un procédé de correction servant à réduire les artefacts provoqués par un type de non-coplanarité entre un dispositif formant source et des dispositifs for30 nmant détecteurs dans le domaine de la tomographie assitée par ordinateur, laditenon-coplanarité étant définie par la réunion des positions dudit dispositif formant source décrivant un premier plan, par la réunion des positions desdits dispositifs détecteurs décrivant un second plan distant axialement dudit 35 premier plan,et parallèle à celuici,ledit procédé incluant

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les phases opératoires suivantes: exciter ledit moyen formant source de manière à qu'il fournisse un rayonnement s'étendant depuis lui-même jusqu'auxdits moyens détecteurs en traversant un objet, détecter ledit rayonnement et former des intégrales de lignes des coefficients d'atténuation de l'objet, _ transformer les données en projections sur 360 degrés, filtrer les données collectées, et reconstituer deux images en reconstruisant deux fois un nombre fini de droites radiales,une fois en utilisant les données de projectionsfiltrées minimum requises par l'algorithme de reconstitution et centrées autour de l'angle

d'une ligne radiale, et la seconde fois en utilisant les données de projectionsfiltrées centrées autour de l'angle 15 d'une ligne radiale plus 180 degrés.

Conformément à une caractéristique de la présente invention, le procédé incluant la phase opératoire consistant à réaliser les deux reconstitutions des lignes radiales qui forment simultanément une image Le résultat de ce procédé décrit est l'obtention de deux images

distinctes représentant les sections supérieure et inférieure du volume de la tranche.

L'utilisation de deux images améliore fortement la résolution axiale et réduit les "artefactspapil25 lons", qui sont une caractéristique de la non-coplanarité.

Le procédé indiqué ci-dessus est optimisé de façon implicite pour des données fournies par un tomodensitomètre à translation-rotation également connu sous le terme d'appareilsde la première ou de la seconde génération. 30 Cependant il est possible de retrier ou de reclasser les données fournies par n'impotte quelle configuration d'appareil afin que ces données ressemblent aux données collectées

dans le cas de la configuration à translation-rotation.

C'est pourquoi le procédé conforme à l'invention met en oeu35 vre la phase opératoire supplémentaire consistant à retrier

les données fournies par une configuration quelconque, sous la forme de données de projectior parallèles et à les traiter comme indiqué ci-dessus.

Une autre caractéristique de l'invention envisage en outre la mise en oeuvre d'un procédé plus généralisé pour traiter des données afin decompenser la non-coplanarité Le retriage requiert souvent l'utilisation d'une interpolation comme par exemple dans le cas de l'utilisation de tomodensitomètres àrotation-rotation Les valeurs in10 terpolées ne sont pas nécessairement cohérentes et par conséquent un retriage produit souvent des artefacts en forme de bandes dans les reconstitutions C'est pourquoi cette phase d'interpolation peut introduire des artefacts qui sont pires que les artefacts initiaux de non-copla15 narité "est pourquoi il est prévu dans l'art antérieur un algorithme de rétro-projection directe (sans interpolat Jo,-l founjissant des données de projections en parallèle), qui ast conçu pour la géométrie spécifique lors de l'obtention des donnees à partir d'un tomodensitomètre présentant une 20 configuration'à rotation-rotation Un autre procédé entrant dans le cadre de la présence invention utilise des données de projection d'un faisceau en éventail, obtenuesdirectement à partir du tomodensitomètre àrotationrotation,à la place des projections en parallèle;ce procédé inclut les phases 25 opératoires consistant à diviser l'image en rayons épais en forme de coins et à mettre en oeuvre le procédé mentionné plus haut en traitant ces coins sous la forme de

lignes radiales.

D'autres caractéristiques et avantages 30 de la présente invention ressortiront de la description

donnée ci-après prise en référence aux dessins annexés, sur lesquels: '

la figure 1 est un schéma partiel illustrant une configuration noncoplanaire d'une source et 35 de détecteurs, conforme à la présente invention ?-

la figure 2 est un schéma montrant une coupe transversale d'une configuration coplanaire et d'une configuration non-oplanaire sourcedétecteur; la figure 3 est un schéma détail5 lé du dispositif de traitement d'images représenté sur la figure 1; la figure 4 est un schéma montrant la subdivision de la rétro-projection en une image supérieure et une image inférieure, conformément à l'invention; et la figure 5 est un schéma montrant un rayon épais en forme de coin utilisé avec des configurations

de faisceaux en éventail conformément à la présente invention.

En se référant maintenant à la figure 1, on voit que le chiffre de référence 1 désigne un moyen formant source servant à émettre des faisceaux de rayonnement à travers un corps qui est situé entre le dispositif détecteur 3 et le moyen formant source 1 dans la région de l'axe central 13 Le dispositif détecteur 3 est disposé dans un plan qui est distinct du plan dans lequel se trouve 20 le moyen formant soarce 1, et qui est essentiellement parallèle à ce plan Le dispositif détecteur 3 reçoit des faisceaux de rayonnement en provenance du moyen formant source 1, qui produit des signaux d'intensité représentant l'intensité des faisceaux qui ont traversé le corps soumis 25 à l'examen Le signal de sortie du dispositif détecteur 3

est envoyé à une unité de prétraitement 57, qui fournit des données de projection représentant les intégrales de lignes à travers le corps soumis à l'examen Les données des intégrales de lignes sont transmises à une unité 59 de traite30 ment des images, qui délivre une pluralité d'images représentant le corps soumis à l'examen.

Sur la figure 1 on a représenté un système àrotation-rotation,dans lequel le dispositif formant source 1 est entraîné en rotation autour de l'axe 13 le long 35 d'une ligne circulaire en pointillés 51, tandis que le moyen détecteur 3 est entraîné en rotation autour d'une ligne circulaire représentée en pointillés 53, le dispositif formant source 1 et le dispositif détecteur 3 étant fixes l'un par rapport à l'autre Il faut noter que la présente invention n'est pas limitée à une configuration à rotationrotation, mais qu'en outre il est possible d'utiliser d'autres configurations de tomodensitométrie, comme par exemple des configurations à translation-rotation, des configurations à rotation-état fixe ou des configurations à source échantil10 lonnée entièrement fixe Naturellement il faut comprendre que le moyen formant source 1 et le moyen détecteur teur 3 sont montés tous les deux sur un organe de support

approprié (non représenté).

Sur la figure 1, la référence 17 désigne 15 un faisceau de rayonnement émis par le moyen formant source 1 et qui tombe sur le moyen détecteur 3 La référence 16 désigne un plan focal qui est parallèle aux plans respectifs dans lesquels sont situés le moyen formant source 1 et le moyen détecteur 3, et se trouve appro20 ximativement à mi-distance entre ces plans Un dispositif de commande de déplacement 55 agit de telle sorte que le moyen formant source 1 émet un rayonnement à partir d'une pluralité d'emplacements de manière à fournir, sur un total de 360 degrés, des signaux de projections parallèles 25 par rapport au corps soumis à l'examen, pour un système à translation-rotation, ou bien, sur un total de 360 degrés, des données de faisceau en éventail par rapport au corps pour un système àrotation-rotation Il faut noter que le dispositif de commande de déplacement 55 provoque la rota30 tion en tandem du moyen formant source 1 et du moyen détecteur 3 dans un système à rotation- rotation, mais ne provoque que l'entraînement en rotation du moyen formant source 1 dans un système à rotation-état fixe En

outre dans un système à translation-rotation, le dispositif 35 de commande de déplacement 55 provoquera à la fois la trans-

255121 t lation et la rotation du moyen formant source et du moyen

détecteur 3 par rapport au corps.

Dans les tomodensitomètres en général disponibles, il existe de façon idéale une coplanarité, 5 comme représenté sur la figure 2 A, entre les centres de toutes les ouvertures du moyen formant source et du moyen formant détecteur Une source de rayonnement telle que le tube 21 à rayons X est située dans le même plan qu'un détecteur 22 Lorsque le couple source-détecteur tour10 ne de 180 degrés pour venir dans les positions respectives 21 ' et 22 ', le même trajet relie les centres des ouvertures

de la source et du détecteur.

La figure 2 B représente, au contraire, un moyen formant source et un moyen détecteur qui ne sont pas coplanaires Le moyen formant source est situé dans le plan 23 de la source et le moyen détecteur est situé dans le plan 24 du détecteur Le plan centré entre les plans de la source et du détecteur est désigné sous le terme de plan focal et est désigné par 16 sur la 20 figure 2 Comme représenté sur la figure 2 B, lorsque la source 21 vient dans la position 21 ' et que le détecteur 22 vient dans la position 22 ', le trajet reliant les centrps des ouvertures du moyen formant source et du moyen détecteur

diffère du trajet initial de liaison.

Les incohérences dans les trajets décrits ci-dessus conduisent auxartefacts papillons mentionnés ci-dessus La non-coplanarite des moyens formant source et détecteur conduit à une diminution de la résolution suivant la direction axiale Les procédés uniques 30 utilisés pour réduire les effets de lanon-coplanarité seront mieux compris à l'examen de l'étude mathématique suivante

relative à la théorie de la reconstitution.

On considère une fonction f(x, y) qui représente une section transversale d'un objet et le trajet 35 caractérise par ( O, t) est donné par: 1 1 t = x*cos() + y*sin( () ( 1) Un échantillon, p(O,t) de la projection de la fonction de l'objet le long du trajet caractérisé par (,t) est fourni ar: p( G,t) =Ji f(x,y) S (t-x*cos(O)-y*sin(>))dxdy,( 2) dans laquelle S (z) est décrite par l'équation intégrale suivante: (z)g(z) dz = g( 0) ( 3)

La projection d'un objet est obtenue de 10 la manière bien connue de lhomme de l'art.

Des projections filtrées de l'objet sont fournies par: q( G,t) = p( e,t) <*> h(t) ( 4) dans laquelle l'opération de convolution est désignée par

<*> et h(t) est l'une des fonctions bien connue de filtrage 15 requise par les algorithmes de rétro-projection.

Dans l'appareil de l'art antérieur, l'op:cation de rétro-projection utilisée pour la reconstitution de l'objet f(xy) est décrite par: f(xy) = J q( e,x*cos( &) + y*sin( P))de ( 5) clans laquelle les limites de l'intégrale s'étendent *"ur n'imporce quelle gamme de & s'étendant sur degrés Cependant, la gamme est fixée pour toutes les

valeurs de "x" et "y".

Soit F(, ) la repré25 sentation en coordonnées polaires de la fonction de l'objet f(x,y) Les deux fonctions peuvent être associées comme suit: f(x, y) = F ( +,) ( 6) x = e * cos() ( 7 a) y = e * sin( 4 +) ( 7 b) dans lesquelles O ≤ c < X exprimée relation 35 F(É,) L'intégrale de reconstitution peut être en coordonnées polaires si l'on substitue dans la ( 5) les relations ( 6) et ( 7): = Jq(, C *cos( & " d& ( 8) dans laquelle on insiste sur le fait que prend toutes les valeurs comprises entre zéro et 2-T

et que f n'est pas négatif.

On considère une ligne radiale de 'f' 5 correspondant à 4 Il est facile de voir, d'après la géométrie de la configuration noncoplanaire, que p( 4 >,0) recevra ses contributions les plus importantes de la part d'objets situés le long de la ligne radiale correspondant à + qui se situe audessus du plan focal, et de la part d'objetsqui 10 sont situés au-dessous du plan focal le long de la ligne radiale correspondant à + -Tr Par conséquent une reconstitution optimisée de la ligne radiale correspondant au volume de la trancrhe situéeau-dessus du plan focal peut être donnée par:

/2

F( 4, y = J q( &, f *cos( 8 >))d 6 ( 94 -r /2 Il est aisé d'étendre le raisonnement cidessus pour montrer que p( + 1 T,0) reçoit ses contribu20 tions les plus importantes de lapart d'objets qui sont situés au-dessous du plan focal pour la ligne caractérisée par +, et de la part d'objets situés le long de la ligne radiale caractérisés par + 4 + l et qui sont au-dessus du plan focal Par conséquent une reconstitution optimisée de 25 la ligne radiale correspondant au volume de tranche audessous du plan focal peut être donnée par: + 3 *T /2 F( 43,)=J q&, *cos(& -))d ( 10) + 1 r /2 Etant donné que chaque image est une réunion de lignes radiales sur 360 degrés, les équations intégrales dans ( 9) et ( 10) peuvent être utilisées pour la reconstitution de deux images Le résultat du procédé décrit est l'obtention des deux images distinc35 tes représentant les sections supérieure et inférieure du volume de la tranche Ces deux images améliorent de façon significative la résolution axiale et réduisent les "artefacts papillons"

qui sont une caractéristique de lanon-coplanarité.

Un appareil utilisé pour la mise en oeuvre du procédé ci-dessus est représenté sur la figure 3, sur laquelle on a représenté un schéma détaillé dumoyen 59 de traitement des images Des moyens 61 de formation de projection en parallèle produisent des données de projections en parallèle sur 360 degrés Le signal de sortie 10 de 61 est transmis au moyen de filtrage 63 Le moyen de reconstitution 67 produit une image à partir des données de projections filtrées par reconstitution des images en rassemblant les reconstitutions d'une série de lignes radiales Les données utilisées par le-moyen 67 15 de reconstitution sont sélectionnées par un moyen de sélection 65 Le moyen de sélection 65 sélectionne des données en fonction de la ligne radiale étant

reconstituée par le moyen de reconstitution 67.

Le moyen de sélection 65 a est concu de manière à sélec20 tionner des données de projection centrées sur l'angle de la ligne radiale et le moyen de sélection 65 b est conçu pour sélectionner des données centrées sur l'angle de cette ligne radiale plus 180 degrés Un moyen de réaction 71 donne l'angle de la ligne radiale, qui est recons25 tituée par le moyen de reconstitution 67,au moyen de sélection 65 Les images résultantes sont affichées sur

le moyen 69 d'affichage d'images.

Les intégrales dans les relations ( 9) et ( 10) se présentent sous la forme standard d'intégrales de rétro30 projection Il est aisé d'étendre le procédé de rétro-projection normal pour incorporer le procédé à image double décrit ci-dessus Ceci est dû au fait que chaque ligne

radiale est reconstituée en utilisant des projections filtrées, sur 180 degrés.

Le procédé développé est illustré par la figure 4 Ce procédé comprend les phases opératoires suivantes: formation de projections en parallèle sur 360 degrés, filtrage des projections en parallèle, préréglaeà zéro d'une image représentant le volume supérieur et d'une image représentant le volume inférieur, et rétro-projection des projections filtrées sur l'ensemble des 360 degrés, ladite phase opératoire de rétro-projection étant modifiée de telle sorte qu'une projection fait 10 l'objet d'une rétro-projection pour obtenir l'image supérieure pour toutes les valeurs d'éléments d'image précédant la transition du plan focal et pour obtenirl'image inférieure après la transition du plan focal, cette transition du plan

focal étant la droite intersectant l'origine du balayage 15 présentant le même angle que la projection étant rétroprojectée.

Ce procédé fournit des artefacts circulaires en raison de la transition "abrupte" se produisant pendant le passage d'une image à l'autre, lors du franchissement de la transition du plan focal Les artefacts circulaires raccordent

des objets de haute densité à l'origine du plan de balayage.

Ces artefacts circuleires peuvent être réduits au moyen d'un lissage de la transition autour du plan focal La procédure de lissage est mise en oeuvre au 25 moyen d'une rétro-projection pour obtenir les deux images pour une région proche de la transition du plan focal Cependant les valeurs obtenues par rétro-projection dans cette zone sont pondérées de telle sorte que la somme de la contribution d'une projection donnée et de la contribution 30 de la projection décalée exactement de 180 degrés par rapport à la projection donnée, est exactement égale à un.

Les procédures décrites ci-dessus peuvent être généralisées étant donné que, du point de vue mathéma35 tique, les données collectées dans la configuration à trans-

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lation-rotation sont identiques aux données collectées dans n'importe quelle autre configuration pouvant être reconstituée Il est toujours possible de reclasser ou de retrier des données pour se conformer aux données fournies par le mode à translation-rotation Une fois que le retriage a été effectué, la procédure décrite précédemment peut être utilisée pour corriger la noncoplanarité. Le retriage requiert souvent l'utilisation d'une interpolation comme par exemple dans le cas de 10 l'utilisation de tomodensitomètres à rotation-rotation Les valeurs interpolées ne sont pas nécessairement cohérentes et par consequent un retriage produit souvent des artefacts

en forme de bandes dans les reconstitutions.

C'est pourquoi cette phase opératoire d'interpellation peut 15 introduire des artefacts qui sont pires que les artefacts initiaux denon-coplanarité C'est pourquoi il est souhaitable d'étendre les procédés ci-dessus au cas du tomodensitomètre a rotation-rotationsans utiliser la phase opératoire

de etúCiage.

On notera que, dans le procédé de correction de la non-coplanarité décrit en référence à la figure 4, chacune des deux reconstitutions de surfacesreçoit des contributions à partir de 180 degrés des projections filtrées, et non à partir de l'ensemble des 360 degrés On notera que 25 le procédé de la figure 4 est un algorithme rapide pour tous les éléments desdeux images Cependant l'algorithme de la figure 4 n'est pas directement applicable aux données de rotation-rotation, les projections étant nécessaires à partir de 180 degrés plus l'angle de

l'éventail du faisceau De plus,les projections sont pondérées avant le filtrage par une fonction dépendant de l'angle de projection.

L'analogie directe de l'algorithme de la figure 4 avec les données d'un faisceau en éventail ré35 side dans la reconstitution de chaque ligne radiale dans chacune des images supérieure et inférieure indépendamment des autres lignes radiales Chaque ligne radiale est obtenue en utilisant un algorithme de reconstitution directe sur 180 degrés plus l'angle du faisceau en éventail Cet algorithme utilisebeaucoup de temps La solution consiste à utiliser certains raccourcis comme cela est représenté sur la figure 5, sur laquelle en effet les lignes radiales

"épaisses" sont illustrées par l'utilisation de secteurs.

Les 360 degrés des données de projection du faisceau en éventail sont divisés en K ensembles de données se recouvrant, dont chacun englobe 180 degrés plus l'angle du faisceau en éventail Pour chaque ensemble, on reconstitue un secteur centré dans les limites des données. 15 De même on reconstitue immédiatement la réflexion des secteurs On combine les K secteurs de manière à former la surface supérieure et on combine les secteurs réfléchissants

de manière à former la surface inférieure Les secteurs se recouvrant sont utilisés pour lisser les transitions au 20 niveau des limites entre secteurs.

Bien que la présente invention ait été décrite en liaison avec des procédures et des formes de

réalisation spécifiques, il faut comprendre que cette description n'est donnée qu'à titre d'exemple et n'est censée 25 apporter aucune limitation à la portée de l'invention.

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Claims (14)

REVENDICATIONS

1 Procédé de correction servant à réduire les artefacts provoqués par une non-coplanarité entre un moyen formant source ( 1) et un moyen formant détecteur ( 3) en tomodensitométrie, ladite non-coplanarité étant définie par l'ensemble des positions dudit moyen formant source ( 1) décrivant un premier plan et l'ensemble des positions dudit moyen détecteur ( 3) décrivant un second plan distant axialement dudit premier plan, caractérisé en ce qu'il inclut les phases opératoires consistant à: alimenter ledit dispositif formant source ( 1) pour qu'il produise un rayonnement s'étendant depuis ledit moyen formant source jusqu'audit moyen détecteur ( 3) en traversant un objet,

*, I{.

détecter ledit rayonnement et former des intégrales de lignes des coefficients d'atténuation de l'objet, transformer les données en projections, sur 360 degrés, filtrer les projections, et reconstituer deux images en reconstituant deux fois un nombre fini de lignes radiales, une fois en utilisant les données de projections filtrées minimum requises par l'algorithme de reconstitution et centrées autour de 1 ' angle de chaque ligne radiale, et la seconde fois avec les données de projections filtrées centrées-autour de

l'angle de la ligne radiale plus 180 degrés.

2 Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le processus de reconstitution des lignes radiales qui forment simultanément une image est mis en oeuvre simultanément avec l'ensemble des lignes radiales.

3 Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'il inclut la phase opératoire consistant à réaliser une rétro-projection des projections filtrées, sur 360 degrés, ladite phase opératoire de rétroprojection étant modifiée de telle sorte qu'uneprojection est soumise à une rétro-projection pour obtenir une image pour toutes les valeurs des éléments d'image précédant la transition du plan focal pour obtenir une autre image apres la transition du plan focal, ladite transition du plan focal étant définie comme étant la droite passant par l'origine du balayage selon un angle égal à l'angle d'une projection soumise à

une rétro-projection.

4 Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce qu'on utilise un lissage dans une région

entourant la transition du plan focal.

5 Procédé suivant la revendication 4, caractérisé en ce que ladite phase opératoire de lissage

inclut l'utilisation de moyennes pondérées des valeurs obtenues par rétroprojection en provenance de directions opposées.

6 Procédé suivant la revendication 1, 15 caractérisé en ce qu'on utilise des secteurs à la place

de lignes radiales.

7 Procédé suivant la revendication 6, caractérisé en ce que les secteurs sont en chevauchement.

8 Procédé suivant la revendication 7, 20 caractérisé en ce que l'on utilise le lissage lors de la combinaison de secteurs en chevauchement pour former les images. 9 Procédé suivant la revendication 8, caractérisé en ce que ladite phase opératoire de lissage inclut l'utilisation de moyennes pondérées des parties des

secteurs qui sont en chevauchement.

Procédé de correction servant à réduire lesartefacts provoqués par une non-coplanarité entre le moyen formant source ( 1) et le moyen détecteur ( 3) en tomodensitométrie, ladite non-coplanarité étant définie par l'ensemble des positions dudit moyen formant source ( 1) décrivant un premier plan et l'ensemble des positionsdudit moyen détecteur ( 3) décrivant un second plan, lesdits premier et second plans étant séparés par un troi35 sième plan qui inclut une partie de l'objet qui est exploré par balayage, caractérisé en ce qu'il inclut les phases opératoires consistant à: alimenter ledit moyen formant source ( 1) de manière qu'il délivre un rayonnement s'étendant à partir dudit moyen formant source jusqu'audit moyen détecteur ( 3) en traversant un objet, détecter le rayonnement pour obtenir des données d'atténuation de l'intensité du rayonnement dans l'objet, et ce sur 360 degrés, et former deux images à partir des données, une image étant obtenue à partir des données associées à un côté dudit

troisième plan et la seconde image étant obtenue à partir des données associées à l'autre côté dudit troisième plan.

11 Appareil pour réduire des artefacts 15 provoqués par une noncoplanarité entre un moyen formant source ( 1) et un moyen détecteur ( 3) en tomodensitométrie, ladite non-coplanarité étant définie par l'ensemble des positions dudit moyen formant source ( 1) décrivant un premier plan et l'ensemble des positions dudit moyen détecteur ( 3) décrivant un second plan distant axialement dudit premier plan, caractérisé en ce qu'il comporte: des moyens pour exciter ledit moyen formant source * ( 1) pour qu'il fournisse un rayonnement s'étendant à partir dudit moyen formant source jusqu'audit moyen détecteur ( 3) 25 en traversant un objet, des moyens pour détecter ledit rayonnement et former des intégrales de lignes des coefficients d'atténuation de l'objet, des moyens pour mettre les données sous forme de projections, 30 sur 360 degrés, des moyens pour filtrer les projections, et des moyens pour obtenir deux images par la reconstitution, réalisée deux fois, d'un nombre fini de lignes

radiales, une fois en utilisant les données de projections 35 filtrées minimum requises par l'algorithme de reconstitu-

tion et centrées autour de l'angle de chaque ligne radiale, la seconde fois avec les données de projections filtrées

centrées autour de l'angle de la ligne radiale plus 180 degrés.

12 Appareil suivant la revendication 11, caractérisé en ce que les lignes radiales sont reconstituées simultanément. 13 Appareil suivant la revendication 12, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens servant à réali10 ser la rétro-projection, sur 360 degrés, de projections filtrées, que lesdits moyens de rétro-projection comprennent des moyens pour effectuer la rétro-projection d'une projection pour obtenir une image pour toutes les valeurs d'éléments d'image précédant la transition du plan focal et 15 pour obtenir une autre image après la transition du plan focal, ladite transition du plan focal étant définie comme étant une droite passant par l'origine du balayage et faisant un angle égal à l'angle d'une projection soumise à

une rétro-projection.

14 Appareil suivant la revendication 13, caractérisé en ce qu'il est prévu des moyens de lissage fonctionnant dans une région située autour de la transition

du plan focal.

Appareil suivant la revendication 14, 25 caractérisé en ce que lesdits moyens de lissage comprennent les moyens destinés à utiliser des moyennes pondérées des valeurs fournies par rétro-projection, pour des directions opposées. 16 Appareil suivant la revendication 11, 30 caractérisé en ce que l'on utilise des secteurs au lieu de

lignes radiales.

17 Appareil suivant la revendication 16, caractérisé en ce que les secteurs sont en chevauchement.

18 Appareil suivant la revendication 17, 35 caractérisé en ce qu'il est prévu des moyens de lissage servant à combiner des secteurs en chevauchement pour former

les images.

19 Appareil suivant la revendication 18, caractérisé en ce que les moyens de lissage comprennent les moyens permettant d'utiliser des moyens de pondérer des parties des secteurs qui se chevauchent. Appareil pour réduire les artefacts provoqués par une noncoplanarité entre le moyen formant source ( 1) et le moyen détecteur ( 3) en tomodensitomé10 trie, ladite non-coplanarité étant définie par l'ensemble des positions dudit moyen formant source ( 1) décrivant un premier plan et l'ensemble des positions dudit moyen détecteur ( 3) décrivant un second plan, lesdits premier et second plans étant séparés par un troisième plan qui inclut 15 une partie de l'objet devant être exploré par balayage, caractérisé en ce qu'il comporte: des moyens pour exciter ledit moyen formant source ( 1) pour qu'il délivre un rayonnement s'étendant depuis ledit moyen formant source jusqu'audit moyen détecteur ( 3) en 20 traversant un objet, des moyens pour détecter le rayonnement de manière à fournir des données d'atténuation d'intensité du rayonnement, provoquées par l'objet, sur 360 degrés, et des moyens pour former deux images à partir des données, 25 une image étant obtenue à partir des données associées à un côté dudit troisième plan et la seconde image étant

obtenue à partir des données associée à l'autre côté dudit troisième plan.