Traitement De L'image. de la numérisation `l'archivage et la communication

213 Pages·2013·10.721 MB·French

by  Olivier Hélénon Joël Chabriais, Bernard Gibaud and Denis Mariano-Goulard (Auth.)

Traitement de l’image
De la numérisation à l’archivage et la communication
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Imagerie thoracique de l’adulte et de l’enfant, par A. Khalil, 2e édition, 2013,
1056 pages.
Infiltration échoguidées en pathologie musculosquelettique, par H. Guerini,
J.-L. Drapé, 2012, 242 pages.
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Traitement de l’image
De la numérisation à l’archivage
et la communication
Coordonné par Olivier Hélénon
PUPH, Université Paris Descartes
Service de radiologie, Hôpital Necker, Paris
Joël Chabriais
Pôle d’imagerie médicale, CH Henri Mondor d’Aurillac, Aurillac
Bernard Gibaud
Inserm U 1099, Université de Rennes 1, Campus de Beaulieu, Rennes
Laboratoire Traitement du Signal et de l’Image (LTSI), Université de Rennes 1,
Campus de Beaulieu, Rennes cedex
Denis Mariano-Goulart
Service central de médecine nucléaire, CHU Lapeyronie, Montpellier
Ce logo a pour objet d’alerter le lecteur sur la menace que
représente pour l’avenir de l’écrit, tout particulièrement dans le
domaine universitaire, le développement massif du « photocopil-
lage ». Cette pratique qui s’est généralisée, notamment dans les
établissements d’enseignement, provoque une baisse brutale des
achats de livres, au point que la possibilité même pour les auteurs
de créer des œuvres nouvelles et de les faire éditer correctement
est aujourd’hui menacée.
Nous rappelons donc que la reproduction et la vente sans autorisa-
tion, ainsi que le recel, sont passibles de poursuites. Les demandes
d’autorisation de photocopier doivent être adressées à l’éditeur
ou au Centre français d’exploitation du droit de copie : 20, rue des
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© 2013, Elsevier Masson SAS. Tous droits réservés.
ISBN : 978-2-294-73685-8
Elsevier Masson SAS, 62, rue Camille-Desmoulins, 92442 Issy-les-Moulineaux Cedex
www.elsevier-masson.fr
Abréviations
AAO American Association of Ophthalmology
ACC American College of Cardiology
ACR American College of Radiology
ADA American Dental Association
AE Applications Entities
ADPIM Association pour le dossier personnel d’imagerie médicale
ADT Admission/Discharge/Transfer
Anaes Agence nationale d’accréditation et d’évaluation en santé
ANSI American National Standards Institute
ARS Agences régionales de santé
ART Algebraic Reconstruction Technique
ASE Application Service Elements
ASIP Agence des systèmes d’information partagés de santé
BFGS Broyden, Fletcher, Goldfarb et Shanno
CAD Computer-Aided Detection
CAP College of American Pathologists
CCTP Cahier des clauses techniques particulières
CDA Clinical Document Architecture
CEN Comité européen de normalisation
CERF Collège des enseignants de radiologie de France
CNOM Conseil national de l’Ordre des médecins
CP Correction Proposals
CPack Correction Package
CT Computed Tomography
DICOM Digital Imaging and Communications in Medicine
DIMSE DICOM Application Service Elements
DMP Dossier médical personnel
DRG Deutsche RöntgenGesellschaft
DSC DICOM Standards Committee
EM Expectation Maximisation
ESC European Society of Cardiology
ESR European Society of Radiology
FFT Fast Fourier Transform
FNMR Fédération nationale des médecins radiologues
HIMSS Hospital Information Management Systems Society
HIPAA Health Insurance Portability and Accountability Act
HIS Hospital Information System
HL7 Health Level Seven
HPST Hôpital, Patients, Santé, Territoires
IHE Integrating the Healthcare Enterprise
IOD Information Object Definition
IP Internet Protocol
VI
IRM Imagerie par résonance magnétique
IRMf IRM fonctionnelle
ISO International Standards Organisation
JIRA Japan Industries Association of Radiation Apparatus
JORF Journal officiel de la République française
LMH Largeur à mi-hauteur
LOR Line Of Response
LUT Look-Up Table
MIP Maximum Intensity Pixel
MITA Medical Imaging & Technology Alliance
ML-EM Maximum Likelihood-Expectations Maximisations
MPR Multi-Planar Reformating
MRI Magnetic Resonance Imaging
NEMA N ational Electrical and Medical Imaging Equipment Manufacturers
Association
NL Nesting Level
NRD Niveaux de référence diagnostiques
OSEM Ordered Subsets Expectation Maximisation
OSI Open System Interconnection
PACS Picture Archiving and Communication Systems
PIX Patient Identifier cross-referencing
RAID Redundant Array of Inexpensive Disk
RD Ring Difference
RECIST Response Evaluation Criteria In Solid Tumors
REM Radiation Exposure Monitoring
RID Retrieve Information for Display
RIS Radiology Information System
RSNA Radiological Society of North America
RT Radiothérapie
SaaS Software as a Service
SCP Service Class Provider
SCU Service Class User
SFR Société française de radiologie
SIH Systèmes d’information hospitaliers
SIIM Society for Imaging Informatics in Medicine
SIR Système d’information radiologique
SLID Système linéaire et invariant dans le décalage
SOP Service-Object Pair
SPECT Single Photon Emission Computed Tomography
SR Structured Reporting
SRH Syndicat des radiologues hospitaliers
SSRB Single Slice Rebinning
TCP Transport Control Protocol
TDM Tomodensitométrie
téléRCP Téléréunion de concertation pluridisciplinaire
TEP Tomographie par émission de positons
TF Transformée de Fourier
VII
UML Unified Modeling Language
UNCAM Union nationale des caisses d’Assurance-maladie
VL Value Type
VM Value Multiplicity
WADO Web-Access to DICOM persistent Objects
WG Working Group
Préface
Un des grands changements de ces 20 dernières années a été la transition
entre l’imagerie analogique et l’imagerie numérique. Si les images de scinti-
graphie, de scanner, d’IRM ou d’échographie ont d’emblée été numériques,
le passage au 100 % numérique de la chaîne de l’image a été plus progressif.
La dernière technique à bénéficier de cette numérisation a été la radiologie
standard et en particulier la mammographie. Ce changement d’ère a ouvert
de multiples horizons.
Le premier concerne le traitement du signal. Grâce à la transformée de
Fourier, une image médicale peut être représentée sous la forme d’une
matrice de données beaucoup plus facile à manipuler que l’image elle-même.
Cette matrice de données va définir la résolution spatiale et la résolu-
tion en contraste de l’image. La manipulation de ces données par des
opérateurs mathématiques va être à la base des multiples possibilités de
filtrage utilisées en imagerie. En particulier, il sera possible d’augmenter
la résolution en contraste, d’améliorer la résolution spatiale, ou encore de
minimiser le bruit dans une image. En parallèle, les algorithmes de recons-
truction d’images tomographiques ont considérablement évolué grâce à la
puissance des calculateurs. Les reconstructions 2D par rétroprojection fil-
trée déjà anciennes ont laissé place aux reconstructions 3D qui, grâce à
la redondance des informations utilisées, permettent d’améliorer sensible-
ment le rapport signal sur bruit et de corriger les artefacts. Enfin, les tech-
niques de reconstruction itératives utilisées depuis longtemps en médecine
nucléaire sont désormais applicables en scannographie, au prix d’une durée
de reconstruction un peu plus longue. Une des applications majeures des
reconstructions itératives est la diminution de la dose délivrée au patient
en scannographie.
Le second concerne l’archivage et la transmission des images. Si les images
numériques pouvaient être facilement archivées comme n’importe quel
fichier informatique, il a été nécessaire de définir un format standard afin
que toutes les sources d’images médicales puissent être lues et traitées sur
nos différentes consoles, mais également gérées par nos systèmes d’infor-
mation. Ce souci d’uniformisation a donné naissance au standard DICOM
désormais utilisé en imagerie médicale, en anatomopathologie, mais aussi
en endoscopie. Cette standardisation a permis non seulement le stockage
de nos images médicales, mais également leur visualisation sur des consoles
dédiées, et surtout leur transmission. Ce partage de l’information, fonda-
mental dans la prise en charge de nos patients, joue par ailleurs un rôle
majeur pour la formation et la recherche. Au-delà des changements tech-
niques, les PACS ont induit des changements organisationnels et culturels,
modifiant en profondeur notre façon de travailler. Cette optimisation du
temps de travail a des retombées économiques importantes.
X
Ce manuel regroupe quatre chapitres didactiques essentiels à la compré-
hension des différents changements intervenus dans la reconstruction et la
gestion des images médicales. Il devrait servir de référence à tous les profes-
sionnels impliqués dans l’imagerie médicale. Les qualités pédagogiques des
auteurs font de ce document une référence dans l’enseignement des bases
physiques de l’imagerie moderne.
Pr Eric de Kerviler
Hôpital Saint-Louis, Paris
Préface
Monsieur le Professeur Hélénon me fait un grand honneur en me proposant
d’apposer quelques mots dans la préface de ce livre issu de l’Encyclopédie
médico-chirurgicale consacrée à la radiologie et à l’imagerie médicale.
À travers la sollicitation d’un directeur d’institut de formation de mani-
pulateur d’électroradiologie médicale se confirme la volonté des auteurs
de s’adresser à tous les acteurs du monde de la santé qui créent, traitent,
exploitent et communiquent des images médicales numériques. Parmi
ceux-ci figurent les plus proches collaborateurs des médecins radiologues
ou nucléaires, à savoir les manipulateurs d’électroradiologie médicale
dont la formation vient de bénéficier d’une réforme profonde. Celle-ci va
engendrer la construction de nouvelles compétences en lien avec les res-
ponsabilités grandissantes confiées à ces professionnels paramédicaux. Il
s’agit également de répondre aux exigences universitaires liées à l’intégra-
tion des études dans l’espace européen de l’enseignement supérieur connu
par l’acronyme LMD. Une telle réingénierie de la formation va s’appuyer
sur le développement du travail personnel, l’initiation à la recherche et la
production de travaux entraînant un approfondissement des connaissances
en tous domaines. Par ailleurs, l’introduction de masters va faciliter l’accès
vers de nouvelles fonctions, voire de nouveaux métiers répondant, en parti-
culier, aux besoins engendrés par l’évolution des outils et de la place de
l’imagerie dans les démarches diagnostiques et thérapeutiques.
Aux côtés des médecins spécialistes, des cliniciens, des informaticiens,
des physiciens, de nombreux manipulateurs sont déjà fortement investis
dans la création, la mise en place et la gestion de réseaux d’images intra ou
extra-établissements ainsi que dans le traitement à visée morphologique ou
fonctionnelle des images numériques.
Dans ce contexte, ces professionnels trouveront parmi les quatre parties
de ce manuel une source de documentation qui conjugue un haut niveau
scientifique et de grandes qualités didactiques avec la mise en exergue des
idées principales et les notions essentielles à retenir.
Les différentes étapes du traitement de base de l’image numérique béné-
ficient d’un développement précis sur les modélisations et représentations
numérique et analogique d’une image en explicitant clairement la trans-
formée de Fourier avant d’aborder les différents types de filtrage.
Dans la continuité de ce premier volet et s’appuyant sur les concepts de
base précédemment définis, une seconde session s’intéresse aux algorithmes
de reconstruction tomographique en 2D et en 3D. Des exemples, des sché-
mas, des rappels d’éléments indispensables à la compréhension facilitent
l’intégration de nouveaux savoirs sur les processus mathématiques inter-
venant dans la reconstruction des images, avec une approche très trans-
versale des diverses méthodes d’exploration.