專利名稱：分布式迭代圖像重建的制作方法
分布式迭代圖像重建本發(fā)明涉及正電子成像領(lǐng)域，并且尤其涉及正電子發(fā)射斷層攝影(PET) 中所采集數(shù)據(jù)的重建。它還獲得在單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層攝影(SPECT)、計(jì) 算機(jī)斷層攝影(CT)、以及需要對(duì)所采集數(shù)據(jù)進(jìn)行重建的其他應(yīng)用中所采集 的數(shù)據(jù)進(jìn)行重建的應(yīng)用。正電子發(fā)射斷層攝影(PET)是核醫(yī)學(xué)的一個(gè)分支，其中將正電子發(fā)射的 放射性藥劑諸如18氟標(biāo)記的熒光脫氧葡萄糖("F-fluorodeoxyglucose，F(xiàn)DG) 引入患者體內(nèi)。隨著放射性藥劑的衰減，產(chǎn)生多個(gè)正電子。更具體地，多 個(gè)正電子的每一個(gè)在被稱為正電子湮滅事件中與電子發(fā)生反應(yīng)，從而產(chǎn)生 符合的一對(duì)沿響應(yīng)線(LOR)朝相反方向傳播的511keV伽馬射線。通常由 PET掃描器記錄在符合時(shí)間內(nèi)探測(cè)到的伽馬射線對(duì)并作為一次湮滅事件。 在飛行時(shí)間(TOF)成像中，進(jìn)一步測(cè)量在符合間隔內(nèi)探測(cè)到符合對(duì)中每個(gè)伽 馬射線的時(shí)間。所述飛行時(shí)間信息提供了探測(cè)事件沿LOR的位置的指示。在三維PET中，采集四維投影正弦圖或事件列表。在很多情況下，受 檢對(duì)象的感興趣區(qū)域具有比掃描器軸向視場(chǎng)更長(zhǎng)的縱向尺寸。因而，數(shù)據(jù) 常常在基于幀或逐步調(diào)控拍攝(step and shoot)模式中進(jìn)行采集，其中在具有 對(duì)象支架并因此使對(duì)象定位在多個(gè)離散縱向位置的每一個(gè)上來(lái)采集數(shù)據(jù)。 在連續(xù)模式中，在采集期間基本上持續(xù)地移動(dòng)對(duì)象支架。使用來(lái)自掃描的數(shù)據(jù)重建指示對(duì)象體內(nèi)放射性核素分布的體積數(shù)據(jù)。 通常使用各統(tǒng)計(jì)(迭代)或分析重建算法來(lái)執(zhí)行重建。迭代重建技術(shù)包括 最大似然期望最大(ML-EM)、有序子集期望最大(OS-EM)、可調(diào)塊迭代期 望最大(RBI-EM)禾卩行處理最大似然(RAMLA)技術(shù)。參見Shepp和Vardi的 "Maximum Likelihood Reconstruction for Emission Tomography" IEEE Trans. Med. Imaging vol. MI-2，第113-122頁(yè)(1982); Hudson和Larkin的 "Accelerated Image Reconstruction Using Ordered Subsets of Projection Data"正EE Trans. Med. Imaging vol. 13 ，第4期，第601-609頁(yè)(1994); Byrne的"Accelerating the EMML Algorithm and Related Iterative Algorithms by Rescaled Block-Iterative Methods" IEEE Trans. Image Processing, vol. 7，第1 期，第100-109頁(yè)(1998); Brown禾卩DePierro的"A Row-Action Alternative to the EM Algorithm for Maximizing Likelihoods in Emission Tomography" IEEE Trans. Med. Imaging vol. 15，第5期，第687-699頁(yè)(1996)。雖然迭代方法 可提供較好的重建，但是它們作為法則更加復(fù)雜、計(jì)算上更浩大且相對(duì)更 費(fèi)時(shí)。結(jié)果，重建時(shí)間會(huì)成為PET成像系統(tǒng)性能中的關(guān)鍵因素。這一點(diǎn)在使 用迭代重建技術(shù)時(shí)尤其如此，并且對(duì)定位在多個(gè)縱向位置上的對(duì)象進(jìn)行數(shù) 據(jù)采集時(shí)更是如此。一種加快迭代重建的收斂從而降低重建時(shí)間的技術(shù)是使用子集。然而， 作為一個(gè)實(shí)際問題，對(duì)在不犧牲重建質(zhì)量情況下能夠使用的子集數(shù)目存在 一定的限制。參見例如Alessio和Kinahan的"PET Image Reconstruction" Department of Radiology, University of Washington, 西雅圖，華盛頓， www.Depts.wahsington.edu/nucmed/IRL/pims/2005/02/25/alessioPETRecon.pd為了降低基于幀成像的重建時(shí)間，己經(jīng)將來(lái)自每一幀或縱向位置的數(shù) 據(jù)提供給序列中的不同處理器。因而，將來(lái)自第一幀的數(shù)據(jù)提供給第一處 理器；將來(lái)自第二幀的數(shù)據(jù)提供給第二處理器，等等。 一旦每個(gè)處理器已 經(jīng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，第一處理器接收來(lái)自另一幀的額外數(shù)據(jù)，并重復(fù)該過 程。然而，該技術(shù)所特有的缺點(diǎn)在于， 一個(gè)或多個(gè)處理器在等待數(shù)據(jù)時(shí)可 能保持閑置。而且，這種技術(shù)并不適合連續(xù)采集模式，它也不適合同時(shí)進(jìn) 行圖像采集和重建。用于降低迭代重建中重建時(shí)間的又一技術(shù)是使用平行處理體系結(jié)構(gòu)。 參見例如Chen禾口 Lee的"On Parallelizing the EMR econstruction Algorithm for PET Image Reconstruction" IEEE Transactions on Parallel and Distributed Systems,第5巻，第8期，1994。然而，額外處理元件的使用增加了系統(tǒng) 成本和復(fù)雜性。因此，期望相對(duì)有效地使用現(xiàn)有的處理資源。本發(fā)明的各方面致力于這些問題以及其他問題。根據(jù)本發(fā)明的第一方面， 一種對(duì)指示多個(gè)正電子湮滅事件的投影數(shù)據(jù) 進(jìn)行重建的方法包括使用第一處理器執(zhí)行投影數(shù)據(jù)子集的第一部分重建，以及使用第二處理器(1302)執(zhí)行所述投影數(shù)據(jù)子集的第二部分重建。該方法 還包括使用所述第一和第二部分重建的結(jié)果更新對(duì)象估計(jì)，對(duì)多個(gè)子集重 復(fù)所述使用第一處理器的步驟、所述使用第二處理器的步驟以及所述使用 所述結(jié)果的步驟，以及重復(fù)所述重復(fù)多次的步驟。該方法還包括產(chǎn)生指示 該對(duì)象估計(jì)的人類可讀圖像。根據(jù)本發(fā)明的另一方面， 一種裝置包括執(zhí)行投影數(shù)據(jù)子集的第一部分 重建的第一處理器和執(zhí)行所述投影數(shù)據(jù)子集的第二部分重建的第二處理 器。該裝置包括使用所述第一和第二部分迭代重建的結(jié)果更新對(duì)象估計(jì)的 模塊，以及令所述第一和第二處理器執(zhí)行所述第一和第二部分重建的模塊 以及令所述使用模塊更新多個(gè)子集的對(duì)象估計(jì)的模塊。根據(jù)本發(fā)明的另一方面， 一種對(duì)指示所探測(cè)輻射的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行重建 的迭代方法包括執(zhí)行所述投影數(shù)據(jù)子集的第一部分重建和執(zhí)行所述投影數(shù) 據(jù)子集的第二部分重建。所述執(zhí)行第一部分的步驟和所述執(zhí)行第二部分的 步驟在時(shí)間上基本上并行執(zhí)行。該方法還包括對(duì)多個(gè)子集重復(fù)所述執(zhí)行第 一部分的步驟和所述執(zhí)行第二部分的步驟，以及重復(fù)所述重復(fù)多次的步驟。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在閱讀并理解隨附說(shuō)明書的基礎(chǔ)上，將會(huì)意識(shí)到本 發(fā)明的其他方面。

圖1描繪了組合PET/CT系統(tǒng)；圖2a、 2b、 2c和2d描繪了多個(gè)處理器當(dāng)中對(duì)象空間的分布； 圖3描繪了具有分配在多個(gè)處理器當(dāng)中的對(duì)象空間的迭代重建；圖4是具有分配在多個(gè)處理器當(dāng)中的對(duì)象空間的迭代重建的流程圖；圖5描繪了具有分配在多個(gè)處理器當(dāng)中的投影空間的迭代重建；圖6是具有分配在多個(gè)處理器當(dāng)中的投影空間的迭代重建的流程圖；圖7是使用子集進(jìn)行重建的流程圖。參照?qǐng)D1 ，組合PET/CT系統(tǒng)100包括PET機(jī)架部分102和CT機(jī)架部 分104。 PET機(jī)架部分102包括一個(gè)或多個(gè)軸向環(huán)的輻射敏感探測(cè)器106，其環(huán)繞檢查區(qū)域108。探測(cè)器106探測(cè)在PET檢查區(qū)域108內(nèi)發(fā)生的正電 子湮滅事件的伽馬射線特征。CT部分104包括諸如X射線管的輻射源110，其圍繞CT檢査區(qū)域112 旋轉(zhuǎn)。輻射敏感探測(cè)器114探測(cè)X射線源發(fā)射的己經(jīng)穿過檢査區(qū)域112的 輻射。PET機(jī)架部分102和CT機(jī)架部分104優(yōu)選地位于靠近它們各自的沿 共同縱軸或z軸布置的檢查區(qū)域108、 112。對(duì)象支架116支撐待成像對(duì)象 118，例如人類患者。對(duì)象支架116優(yōu)選地與PET/CT系統(tǒng)100的操作配合 縱向移動(dòng)，使得PET和CT機(jī)架部分102、 104兩者都能在多個(gè)縱向位置處 對(duì)對(duì)象118進(jìn)行掃描。在逐步調(diào)控拍攝或基于幀的模式中，將對(duì)象支架116移動(dòng)到第一縱向 位置。隨后進(jìn)行期望數(shù)據(jù)的采集，將支架116移動(dòng)到第二縱向位置，并獲 得期望數(shù)據(jù)。重復(fù)這一過程直到已經(jīng)對(duì)對(duì)象118的期望縱向范圍進(jìn)行了掃 描。在連續(xù)模式中，在掃描期間基本上連續(xù)地移動(dòng)對(duì)象支架116。CT數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)122處理來(lái)自各CT探測(cè)器114的信號(hào)，產(chǎn)生指示沿 穿過檢查區(qū)域112的多條線路或射線的輻射衰減的數(shù)據(jù)。CT重建器126使 用合適的重建算法對(duì)所述數(shù)據(jù)進(jìn)行重建，以產(chǎn)生指示對(duì)象118輻射衰減的 體積圖像數(shù)據(jù)。PET數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)120提供包括一列由各探測(cè)器106所探測(cè)湮滅事件 的投影數(shù)據(jù)。更具體地，所述投影數(shù)據(jù)提供每個(gè)事件的LOR相關(guān)信息，諸 如LOR的橫向和縱向位置、它的橫向角和方位角以及TOF信息?；蛘撸?可將所述數(shù)據(jù)重排成一個(gè)或多個(gè)正弦圖或投影元(bin)中。PET重建器129包括兩個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)或計(jì)算機(jī)處理器130,、 1302、 1303、…130p。在一個(gè)實(shí)施例中，重建器129包括多個(gè)通用計(jì)算機(jī)，其中每 一個(gè)都包括多個(gè)中央處理單元(CPU)或處理器。在另一實(shí)施例中，重建器 129包括多個(gè)計(jì)算機(jī)，每一個(gè)包含單個(gè)處理器。也可應(yīng)用其他利用通用計(jì)算 機(jī)、專有計(jì)算機(jī)、專用硬件或其他的適當(dāng)體系結(jié)構(gòu)。 一般來(lái)說(shuō)，使用額外 或更大功率處理器將改進(jìn)重建器129的時(shí)間性能。如下面將要充分描述的，重建器129使用迭代技術(shù)產(chǎn)生指示對(duì)象118 中放射性核素分布的體積圖像數(shù)據(jù)。適當(dāng)?shù)募夹g(shù)包括ML-EM、 OS-EM、RBI-ME禾(]RAMLA，雖然也可應(yīng)用其他技術(shù)。另外，PET重建器129優(yōu)選 地使用來(lái)自CT重建器126的信息向PET數(shù)據(jù)應(yīng)用衰減和其他期望校正。 令處理器130,、 1302、 1303、…130p執(zhí)行重建的計(jì)算機(jī)可讀指令優(yōu)選地在一 個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上運(yùn)行，諸如計(jì)算機(jī)盤片、易失或非易失性存儲(chǔ) 器等，并且還可借助于諸如因特網(wǎng)的適當(dāng)通信網(wǎng)絡(luò)將所述計(jì)算機(jī)可讀指令 傳送給所述處理器可存取的存儲(chǔ)介質(zhì)。工作站計(jì)算機(jī)用作操作者控制臺(tái)128?？刂婆_(tái)128包括諸如監(jiān)視器或顯 示器的人類可讀輸出設(shè)備和諸如鍵盤和鼠標(biāo)的輸入設(shè)備。駐留在控制臺(tái)128 的軟件允許操作者觀看并以其他方式操縱由PET和CT重建器129、 126產(chǎn) 生的體積圖像數(shù)據(jù)。駐留在控制臺(tái)128的軟件還允許操作者通過建立期望 的掃描協(xié)議、開始和終止掃描、以及以其他方式與掃描器進(jìn)行交互從而控 制系統(tǒng)100的操作。對(duì)系統(tǒng)IOO進(jìn)行變更也是可以的。因而，例如，可以省略掃描器的CT 部分，將其位于遠(yuǎn)離PET機(jī)架部分102的地方，或者用另一成像設(shè)備例如 磁共振(MR)掃描器進(jìn)行代替?；蛘撸p或解剖信息可由與PET機(jī)架部分 102相連的發(fā)送源來(lái)提供。PET重建器129執(zhí)行迭代重建算法。迭代重建可以表征為包括若干主 要步驟。開始于初始對(duì)象估計(jì)，將對(duì)象估計(jì)正向投影到投影域中。將得到 的投影與測(cè)得的投影進(jìn)行比較以形成投影域中的校正。然后將校正反向投 影到成像域中，并使用所述校正更新所述對(duì)象估計(jì)。重復(fù)該過程直到所述 估計(jì)收斂到解，否則終止所述迭代過程。一種迭代重建算法的合適模型可表達(dá)如下-公式l其中^是迭代A的發(fā)射對(duì)象估計(jì)，而g是測(cè)得的投影數(shù)據(jù)。在執(zhí)行列表模 式重建中，對(duì)于所述列表中每個(gè)事件，g代表一 (1)，雖然也可應(yīng)用額外的 權(quán)重。7/是系統(tǒng)矩陣，其對(duì)正向投影過程進(jìn)行建模。因而，w,是第k次迭代的對(duì)象估計(jì)的正向投影，而/^是反向投影算 子。C。rK/Z ，力是投影空間的校正因子，它是/Z 和g的函數(shù)；s是靈敏度圖像，其一般被建模為i^1，即單位投影的反向投影。如將會(huì)意識(shí)到的，前述模型可應(yīng)用于多種迭代重建方法，包括ML-EM、 OS-EM、 RBI-EM和RAMLA方法。能夠使用投影數(shù)據(jù)的子集加速收斂。參照?qǐng)D7，在步驟702處將投影數(shù) 據(jù)劃分或分割成多個(gè)(B個(gè))子集。在704處，產(chǎn)生初始對(duì)象估計(jì)，其中 典型地將圖像中的體素設(shè)置為定值。在706處，使用最近的對(duì)象估計(jì)和來(lái)自選定子集的投影數(shù)據(jù)執(zhí)行前向 和反向投影，以產(chǎn)生更新的對(duì)象估計(jì)。如將會(huì)意識(shí)到的，前向和反向投影 過程仍就在計(jì)算上是浩大的。該重建過程可進(jìn)一步通過將每個(gè)子集的重建 分布在多個(gè)(P個(gè))計(jì)算機(jī)或計(jì)算機(jī)處理器中而得到加速，在此P大于或 等于2，如下面將更加詳細(xì)的描述。在一個(gè)實(shí)施例中，將對(duì)象空間分布在多 個(gè)處理器中。在另一實(shí)施例中將投影空間分布在多個(gè)處理器中。在任何情 況下，重建步驟760產(chǎn)生更新的對(duì)象估計(jì)。注意所述對(duì)象靈敏度s應(yīng)該同 樣取決于選定子集。在708處，如果還沒有瀏覽完所有的子集，則該過程返回到步驟706， 使用來(lái)自下一個(gè)子集的投影數(shù)據(jù)和最近的對(duì)象估計(jì)。當(dāng)已經(jīng)瀏覽了所有的 子集時(shí)， 一次迭代完成。在709處，重復(fù)步驟706和708直到該對(duì)象估計(jì)收斂，否則直到已經(jīng) 執(zhí)行了期望次數(shù)的迭代。在710處最近的對(duì)象估計(jì)變成最終的對(duì)象估計(jì)。將最終的對(duì)象估計(jì)存儲(chǔ)在合適的存儲(chǔ)器中，并可由操作者控制臺(tái)計(jì)算 機(jī)128利用，用于進(jìn)一步的顯示、處理和/或分析。重建的圖像數(shù)據(jù)同樣可 提供給掃描器相連的其他計(jì)算機(jī)，或者以其他方式訪問公共網(wǎng)絡(luò)，諸如圖 像存檔與通信(PACS)系統(tǒng)、醫(yī)院信息系統(tǒng)/放射信息系統(tǒng)(HIS/RIS)系統(tǒng)、因 特網(wǎng)等。圖2a、 2b和2c描繪了在P=4的示例性情況中對(duì)象空間200以切片方 式(slice-wise)在多個(gè)處理器中的分布。在這點(diǎn)上，應(yīng)當(dāng)注意的是對(duì)象空間可 以是任意期望的基函數(shù)，例如體素或小塊(blobs)。對(duì)象空間200可以分布 在任何方向上，例如在水平或x方向、垂直或y方向、縱向或z方向上或 者在傾斜方向上。舉例來(lái)說(shuō)，圖2a描繪了沿水平或x方向分布的對(duì)象空間 200，并且以交錯(cuò)方式分布到處理器l的對(duì)象空間部分200,、分布到處理器2的對(duì)象空間部分2002、分布到處理器3的對(duì)象空間部分2003和分布到處 理器4的對(duì)象空間部分2004。圖2b描繪了在垂直或y方向上分布在四個(gè)處 理器中的對(duì)象空間200。圖2c描繪了在縱向或z方向上分布在四個(gè)處理器 中的對(duì)象空間。圖2d描繪了在P = 8的示例性情況中對(duì)象空間200在體積或多維方式 的多個(gè)處理器中的分布。借助于說(shuō)明假設(shè)對(duì)象空間200包含64X64X128 個(gè)體素或小塊，可按如下方式將這些體素或小塊分配給每個(gè)處理器-處理器號(hào)對(duì)象空間分配12i、 2j、 2k22i+l、 2j、 2k2i、 2j+l、 2k42i+l、 2j+l、 2k2i、 2j、 2k+l62i+l、 2j、 2k+l72i、 2j+l、 2k+l82i+l、 2j+l、 2k+l其中i-0 31， j=0~31，而1^=0~63。因而，將對(duì)象空間部分200,分布到處理 器l，將對(duì)象空間部分2002分布到處理器2，將對(duì)象空間部分2003分布到 處理器3，等等。上述的對(duì)象空間分布僅是示例性的，也可實(shí)施為其他相對(duì)均勻或不均 勻的分布方案。現(xiàn)在翻到圖3，每個(gè)處理器130！、 1302、 1303......130p包括或可訪問包含相關(guān)子集的整個(gè)投影數(shù)據(jù)300和與處理器的對(duì)象空間部分對(duì)應(yīng)的中間對(duì) 象估計(jì)200" 2002、 2003......200p的存儲(chǔ)器。每個(gè)處理器還執(zhí)行實(shí)施正向投影器302、校正器304、反向投影器306和更新函數(shù)308的軟件或其他指令。 其中一個(gè)處理器130,起主處理器的作用，并包括對(duì)象空間組合器310。在圖3中，力表示在第p個(gè)處理器處的第k次對(duì)象估計(jì)，其中"包括 取決于選定基函數(shù)的多個(gè)體素或小塊。來(lái)自所有P個(gè)處理器的力的組合代 表對(duì)象空間200的估計(jì)。參照?qǐng)D3和4，將進(jìn)一步描述子集的處理。在402處，將與所述子集對(duì)應(yīng)的投影數(shù)據(jù)300進(jìn)行拷貝或以其他方式提供給每個(gè)處理器130。在步驟404,、 4042 、 4043......40 處，與每個(gè)處理器130相關(guān)的正向投影器302前向投射中間對(duì)象估計(jì)200的處理器各自部分200,、 2002、 2003 ...... 2004。在步驟406處，將各個(gè)正向投影的結(jié)果進(jìn)行拷貝或以其他方式提供給 主處理器130,。在步驟408處，與主處理器130,相關(guān)的對(duì)象空間組合器310將來(lái)自各 個(gè)處理器130的正向投影進(jìn)行組合或求和，以產(chǎn)生指示組合的對(duì)象空間200 的中間對(duì)象估計(jì)。在步驟410處，與主處理器130,相關(guān)的校正器304計(jì)算組合對(duì)象空間 200的校正。在步驟414處將組合校正的相關(guān)部分進(jìn)行拷貝或以其他方式提 供給其他處理器1302、 1303......130p。在步驟416。 4162、 4163......416p處，與每個(gè)處理器130相關(guān)的反向投影器306反向投射對(duì)象空間其部分200,、 2002、 2003......2004的校正。在步驟418,、 4182、 4183......418p處，與每個(gè)處理器130相關(guān)的更新函數(shù)308用反向投影的校正數(shù)據(jù)更新各自的中間對(duì)象估計(jì)部分200,、 2002、 2003......2004。然后視具體情況，使用中間對(duì)象估計(jì)作為步驟708處下一個(gè)子集處理或步驟709處下一次迭代的初始對(duì)象估計(jì)。在另一實(shí)施例中，將投影域或空間劃分到多個(gè)處理器中。所述投影域 可表示為列表模式或逐事件數(shù)據(jù)(event-by-event data)、正弦圖或投影數(shù)據(jù)或 者任何其他合適的方式?？蓪⑺鐾队翱臻g以多種方式分布在各個(gè)處理器130中。在列表模式 采集的情況下，所述事件例如可以是時(shí)序分布的。在三維正弦圖或列表模 式采集的情況下，所述事件可以是幾何分布的。優(yōu)選地將每個(gè)子集中的投影均勻分布在各處理器中。在使用時(shí)序順序 子集的三維列表模式采集情況下，可將每個(gè)子集內(nèi)的各事件均勻地分布在 各處理器中。在使用幾何順序子集的三維正弦圖或列表模式采集的情況下， 類似地將每個(gè)子集內(nèi)的各事件在幾何上分派到各個(gè)處理器中。例如，在各子集基于橫向投影角的情況下，可以將橫向角相同但方位 角不同的各投影分布到各個(gè)處理器130中。在PET機(jī)架102包括二十九(29)個(gè)探測(cè)器106的軸向環(huán)而重建器129包括P二6個(gè)處理器的示例中，可將與 給定的一組橫向角有關(guān)的各事件分布根據(jù)它們的方位角分派到各個(gè)處理器中，如下處理器號(hào)環(huán)差總斜軸射線10妾U士21392±3至lj士51503±6至U士81324±9至U士12148±13到±171406±18到±28m因而，在上面的示例中，將具有相對(duì)較小方位角的事件分派給處理器1，將具有相對(duì)較大方位角的事件分派給處理器2等等。如所見到的，分配給每 個(gè)處理器的總數(shù)或軸向射線近似相等。在所述子集基于橫向投影角的另一示例中，可將橫向角相同但橫向位 置不同的各投影分布到不同處理器130中。如又一實(shí)施例，可將橫向角相 同但縱向或軸向位置不同的各投影分布到各個(gè)處理器130中。各投影也可按它們的橫向角進(jìn)行分布。在存在192個(gè)橫向角和十六(16) 個(gè)子集的示例中，每個(gè)子集包括十二(12)個(gè)橫向角。在重建器129包括P二 4個(gè)處理器的情況中，每個(gè)處理器接收每個(gè)子集的三(3)個(gè)橫向角。也可實(shí)施其他合適的相等或不相等分布方案。在任何情況下，將第一投影空間部分分配給處理器1，將第二投影空間 部分分配給處理器2，將第三投影空間部分分配給處理器3，等等。現(xiàn)在翻到圖5，將所述投影空間在P個(gè)處理器130!、 1302、 1303......130p中分布。每個(gè)處理器130包括或可訪問包含整個(gè)對(duì)象估計(jì)200和與處理器 的投影空間部分130,、 1302、 1303......130p對(duì)應(yīng)的投影數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器。每個(gè)處理器130還執(zhí)行實(shí)施正向投影器502、校正器504、反向投影器506和圖 像空間更新函數(shù)508的軟件或其他指令。其中一個(gè)處理器130,起主處理器 的作用，并包括對(duì)象空間組合器510。在圖5中，gp表示分配給處理器p的投影空間部分。來(lái)自每個(gè)處理器 的對(duì)象空間部分gp的組合表示全部投影空間300。參照?qǐng)D5和6，現(xiàn)在將描述子集的處理。將與特定子集有關(guān)的測(cè)得投影 300數(shù)據(jù)初始進(jìn)行拷貝或以其他方式提供給每個(gè)處理器，在此處理器130, 接收測(cè)的投影部分300p處理器1302接收測(cè)的投影部分3002，等等。在步驟602處，將中間對(duì)象估計(jì)200進(jìn)行拷貝或以其他方式提供給每 個(gè)處理器130。在步驟604,、 6042、 6043......60 處，與每個(gè)處理器130相關(guān)的正向投影器502向前投射當(dāng)時(shí)的中間對(duì)象估計(jì)200。在步驟608,、 6082、 6083......608p處，與每個(gè)處理器130相關(guān)的校正器504計(jì)算與分派給處理器130的投影空間部分300,、 3002、 3003......300p對(duì)應(yīng)的校正投影。在步驟610" 6102、 6103......610p處，與每個(gè)處理器130相關(guān)的反向投影器506反向投射它的投影空間部分300,、3002、3 003......3 00p的校正信息。在步驟611,、 6112、 6113......611p處，將各個(gè)反向投影的結(jié)果進(jìn)行拷貝或以其他方式提供給主處理器130。在步驟612處，與主處理器130相關(guān)的對(duì)象空間組合器510對(duì)來(lái)自投 影空間300每個(gè)部分的校正進(jìn)行組合或求和，以形成對(duì)象空間200的組合 校正。在步驟614處，與主處理器130,相關(guān)的更新函數(shù)508用組合的校正數(shù) 據(jù)更新中間對(duì)象估計(jì)200。視具體情況，使用最近的中間對(duì)象估計(jì)200作為 步驟708處下一個(gè)子集重建或步驟709處下一次迭代的初始對(duì)象估計(jì)。本發(fā)明已經(jīng)參考優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了描述。當(dāng)然，他人在閱讀并理解了 前面描述的基礎(chǔ)上將會(huì)想到修正或變更。本發(fā)明旨在被解釋為包括落入隨 附權(quán)利要求或其等價(jià)物的范圍內(nèi)的所有這些修改和變更。
權(quán)利要求
1、一種對(duì)指示多個(gè)正電子湮滅事件的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行重建的方法，所述方法包括使用第一處理器(1301)執(zhí)行所述投影數(shù)據(jù)子集的第一部分重建；使用第二處理器(1302)執(zhí)行所述投影數(shù)據(jù)子集的第二部分重建；使用所述第一和第二部分重建的結(jié)果更新對(duì)象估計(jì)(200)；對(duì)多個(gè)子集中的每一個(gè)重復(fù)所述使用第一處理器的步驟、所述使用第二處理器的步驟以及所述使用所述結(jié)果的步驟；重復(fù)所述重復(fù)多次的步驟；產(chǎn)生指示所述對(duì)象估計(jì)的人類可讀圖像。
2、 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，所述第一部分重建包括與所述投 影數(shù)據(jù)子集的第一部分(3000有關(guān)的計(jì)算，并且其中，所述第二部分重建包 括與所述投影數(shù)據(jù)子集的第二部分(3002)有關(guān)的計(jì)算。
3、 如權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述計(jì)算包括反向投影。
4、 如權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述投影數(shù)據(jù)子集包含多個(gè)投影， 并且其中，所述子集的所述第一(300,)和第二(3002)部分包括數(shù)目大致相等 的投影。
5、 如權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述投影數(shù)據(jù)子集包含多個(gè)投影， 并且其中，根據(jù)所述投影的方位角將所述投影分布在所述子集的所述第一 (300,)和第二(3002)部分之間。
6、 如權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述投影數(shù)據(jù)子集包含多個(gè)投影, 并且其中，根據(jù)所述投影的橫向角將所述投影分布在所述子集的所述第一 (30(h)和第二(3002)部分之間。
7、 如權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述投影數(shù)據(jù)子集包含多個(gè)投影， 并且其中，根據(jù)所述投影的橫向位置將所述投影分布在所述子集的所述第 一(300,)和第二(3 002)部分之間。
8、 如權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述投影數(shù)據(jù)子集包含多個(gè)投影， 并且其中，根據(jù)所述投影的縱向位置將所述投影分布在所述子集的所述第 一(300,)和第二(3002)部分之間。
9、 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，所述投影數(shù)據(jù)包括多個(gè)投影，并 且其中，根據(jù)所述投影的所述橫向角將所述投影分布在所述子集之間。
10、 如權(quán)利要求1所述的方法，包括對(duì)所述對(duì)象估計(jì)(200)進(jìn)行正向投 影，使用所述對(duì)象估計(jì)的所述正向投影和所述投影數(shù)據(jù)子集的第一部分 (300,)計(jì)算第一校正，以及使用所述對(duì)象估計(jì)的所述正向投影和所述子集的 第二部分(3002)計(jì)算第二校正。
11、 如權(quán)利要求IO所述的方法，包括使用所述第一處理器(130,)對(duì)所 述對(duì)象估計(jì)進(jìn)行正向投影。
12、 如權(quán)利要求10所述的方法，包括使用所述第一處理器(130,)對(duì)所 述第一校正進(jìn)行反向投影并且使用所述第二處理器(1302)對(duì)所述第二校正 進(jìn)行反向投影。
13、 如權(quán)利要求12所述的方法，包括使用所述第一和第二校正的反向 投影更新所述對(duì)象估計(jì)(200)。
14、 如權(quán)利要求1所述的方法，包括使用所述第一處理器(13(^對(duì)所述 投影數(shù)據(jù)子集的第一部分(300,)的校正進(jìn)行反向投影，以及使用所述第二處 理器(1302)對(duì)所述投影數(shù)據(jù)子集的第二部分(3002)的校正進(jìn)行反向投影。
15、 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第一部分重建包括與所述 對(duì)象估計(jì)的第一部分(200,)有關(guān)的計(jì)算，并且所述第二部分重建包括與所述 對(duì)象估計(jì)的第二部分(200。有關(guān)的計(jì)算。
16、 如權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述計(jì)算包括所述對(duì)象估計(jì)第 一部分(200,)的正向投影和所述對(duì)象估計(jì)第二部分(2002)的正向投影。
17、 如權(quán)利要求16所述的方法，包括使用所述投影數(shù)據(jù)子集、所述對(duì) 象估計(jì)第一 部分(200,)的所述正向投影和所述對(duì)象估計(jì)第二部分(2002)的所 述正向投影計(jì)算校正。
18、 如權(quán)利要求15所述的方法，其中，將所述對(duì)象估計(jì)第一和第二部 分基于切片方式分布到所述第一(130,)和第二(I302)處理器。
19、 如權(quán)利要求15所述的方法，其中，將所述對(duì)象估計(jì)第一和第二部 分基于體積分布到所述第一(130,)和第二(1302)處理器。
20、 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，將所述第一(13(M和第二(1302) 處理器布置在分離的第一和第二通用計(jì)算機(jī)中。
21、 如權(quán)利要求l所述的方法，包括使用第三處理器(1303)執(zhí)行所述投 影數(shù)據(jù)子集的第三部分重建，以及使用所述第三部分重建的結(jié)果更新所述 對(duì)象估計(jì)。
22、 一種對(duì)指示在正電子發(fā)射斷層攝影掃描期間探測(cè)到的多個(gè)正電子 湮滅事件的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行重建的裝置，所述裝置包括執(zhí)行所述投影數(shù)據(jù)子集的第一部分重建的第一處理器(130,); 執(zhí)行所述投影數(shù)據(jù)子集的第二部分重建的第二處理器(1302);使用所述第一和第二部分重建的結(jié)果更新對(duì)象估計(jì)(200)的模塊；令所述第一和第二處理器執(zhí)行所述第一和第二部分重建的模塊，以及令所述使用模塊對(duì)多個(gè)子集更新所述對(duì)象估計(jì)的模塊。
23、 一種對(duì)指示所探測(cè)輻射的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行重建的迭代方法，所述方法包括執(zhí)行所述投影數(shù)據(jù)子集的第一部分重建；執(zhí)行所述投影數(shù)據(jù)子集的第二部分重建，其中，所述執(zhí)行第一部分的 步驟和所述執(zhí)行第二部分的步驟在時(shí)間上基本上并行執(zhí)行；對(duì)多個(gè)子集重復(fù)所述執(zhí)行第一部分的步驟和所述執(zhí)行所述第二部分的 步驟；重復(fù)所述執(zhí)行的步驟、所述執(zhí)行的步驟、以及所述重復(fù)多次的步驟。
24、 如權(quán)利要求23所述的方法，包括使用所述第一部分重建的結(jié)果和 所述第二部分重建的結(jié)果更新對(duì)象估計(jì)。
25、 如權(quán)利要求23所述的方法，其中，所述執(zhí)行所述第一部分重建的 步驟包括執(zhí)行與所述投影數(shù)據(jù)子集的第一部分(300,)有關(guān)的計(jì)算，并且其 中，所述執(zhí)行所述第二部分重建的步驟包括執(zhí)行與所述投影數(shù)據(jù)子集的第 二部分(3002)有關(guān)的計(jì)算。
26、 如權(quán)利要求25所述的方法，其中，所述計(jì)算包括反向投影。
27、 如權(quán)利要求26所述的方法，其中，所述投影數(shù)據(jù)子集包括多個(gè)投 影，并且其中，根據(jù)所述投影的方位角、橫向角或橫向位置將所述投影分 布在所述子集的所述第一和第二部分之間。
28、 如權(quán)利要求27所述的方法，其中，所述子集的所述第一和第二部 分包括數(shù)目大致相等的投影。
29、 如權(quán)利要求23所述的方法，其中，所述重建第一部分包括與所述 對(duì)象估計(jì)的第一部分(200,)有關(guān)的計(jì)算，以及所述重建第二部分包括與所述對(duì)象估計(jì)的第二部分(2002)有關(guān)的計(jì)算。
30、如權(quán)利要求23所述的方法，其中，所述迭代重建的所述第一和第 二部分包括反向投影和正向投影。
全文摘要
一種執(zhí)行迭代圖像重建的方法和裝置使用兩個(gè)或多個(gè)處理器(130)。所述重建任務(wù)分布在各處理器(130)中。在一個(gè)實(shí)施例中，投影空間數(shù)據(jù)(300)分布在各處理器(130)中。在另一實(shí)施例中，對(duì)象空間(200)分布在各處理器(130)中。
文檔編號(hào)G06T11/00GK101278317SQ200680036719
公開日2008年10月1日 申請(qǐng)日期2006年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月5日
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