MW3D : Un poste de travail informatique pour l’imagerie médicale

• “Gilles ANDRE, ¹
• Olivier BEDELET,¹
• Samuel MERRAN,²
• Angel OSORIO,¹

_______

LIMSI-CNRS (1) BP 133 91403 – Orsay Cédex E-mail : osorio@limsi.fr

FMP (2) Département d’Imagerie Médicale 24, rue Saint-Victor 75005 – Paris E-mail  : Samuel.Merran@wanadoo.fr

L’objectif de cette recherche est la conception, mise en œuvre et implantation sur site d’un système informatique de navigation en temps réel, de transfert, d’archivage, de visualisation d’images et de génération de représentations tridimensionnelles à partir de données CT-scanner, IRM ou échographe. Le système cible est implanté sur un ordinateur du type PC standard et il est destiné à être utilisé en ligne dans des centres d’imagerie médicale.

 Ce travail a conduit à la réalisation d’un système informatique d’analyse et de traitement des données médicales avec inclusion d’un opérateur humain dans la boucle de traitement. Partant d’images DICOM le système conduit à la génération assistée par ordinateur, à partir des choix du praticien, d’une forme volumique réelle. Ce logiciel comporte cinq modules de base :

• 1. Traitement des informations médicales : le système informatique comporte une base de données accessible à l’utilisateur où l’on peut inclure de nouveaux examens par transfert standard, introduire des commentaires selon les desiderata du radiologue, visualiser des coupes axiales, coronales, sagittales ou selon un plan incliné, archiver des examens pour des études ultérieures, tout en effectuant une compression des données.

  2. La navigation et la standardisation des données : en utilisant une interface adaptative, l’opérateur peut naviguer dans le volume de données et visualiser en temps réel les projections sur les plans conventionnels. Les données subissent les transformations géométriques nécessaires pour leur standardisation : toutes les images sont transformées pour avoir une même origine et elles sont géométriquement isomorphes. Un module de fenêtrage radiologique permet de modifier dynamiquement l’échelle de représentation des niveaux de gris.

  3. La détection assistée par ordinateur des zones d’intérêt : la complexité manifeste des images médicales rend illusoire tout traitement complètement automatisé. En confiant au radiologue le soin d’introduire les conditions initiales, un algorithme de segmentation de régions par utilisation d’une méthode de détection de contours actifs, permet d’aboutir à la discrimination des zones d’intérêt.

  4. La reconstruction volumique à métrique réelle : à partir de l’identification d’une région d’intérêt, un algorithme de propagation de cette région sur la totalité de l’examen a été développé. Il assure la construction réaliste d’une forme tridimensionnelle ainsi que le calcul instantané de sa taille et de son volume. En fonction des caractéristiques intrinsèques des formes reconstruites, plusieurs algorithmes d’extraction de contours et de limitation de leur évolution, ont été implantés. En effet, la nature des bords des différentes lésions est vraiment spécifique (lymphome, poumon, foie, calcification, etc.), rendant illusoire toute détection complètement automatique. Seul le radiologue est à même de définir ces bords dans les cas douteux.

  5. La visualisation réaliste et la manipulation de formes tridimensionnelles : en utilisant les caractéristiques performantes des unités de visualisation graphique des ordinateurs actuels, ce module assure la visualisation sous tous les angles des formes reconstruites ainsi que la modification dynamique de ses propriétés (couleur, transparence, position relative, superposition aux données de départ etc.° Le nombre très important de données à visualiser (plus d’un million de triangles dans un examen standard), nous a conduit à l’utilisation de techniques de parallélisation graphique pour l’affichage.

Le système informatique a été développé en langage C/C++, en ayant comme souci majeur la notion de modularité. Il est opérationnel sur des postes de travail de type UNIX et Windows PC. Sa vocation est d’être en permanente évolution pour s’adapter aux desiderata des radiologues par opposition au comportement, hélas trop habituel des logiciels disponibles. Le fait de pouvoir disposer d’un système de cette nature sur des machines très répandues dans le monde (les populaires PC), constitue un atout majeur pour sa très large diffusion internationale. Ce travail de recherche est réalisé conjointement entre le LIMSI-CNRS et le Centre d’imagerie médicale de la FMP.