[发明专利]基于GPU加速的PET图像重建方法

说明书

本发明公开了一种基于GPU加速的动态PET图像重建方法，包括如下步骤：选取时间帧；采集时间帧内的PET数据；对采集的时间帧内的PET数据进行GPU加速图像重建，得到时间帧的PET图像；判断时间帧的PET图像是否达到预定标准，如果时间帧的PET图像达到预定标准，则停止PET数据采集与图像重建；如果时间帧的PET图像未达到预定标准，则继续上述步骤，直到PET采集后重建的图像达到预定标准为止。本发明的动态PET图像重建方法，以时间帧为单位进行PET数据的采集和PET图像的重建，同时利用GPU并行运算加速对PET图像的重建，能够保证有效图像质量的同时能快速地进行图像更新，能够满足PET图像实时采集与重建的需求。

技术领域

本发明涉及核医学PET图像重建领域，尤其涉及一种基于GPU加速的PET图像的采集与重建方法。

背景技术

PET(positron emission tomography，PET)全称为正电子发射计算机断层扫描，是核医学领域重要的临床检查影像技术。PET技术是利用代谢和受体的功能显像技术，在肿瘤学临床医学影像和癌扩散等方面有着大量重要的应用。

PET的探测原理是将能发射正电子的核素作为特异性示踪剂注入病人体内，示踪剂发射的正电子与人体内的电子湮没产生一对γ光子，这对光子被探测器记录并储存下来，通过图像重建就可以得到示踪剂在病人体内的分布情况，从而实现肿瘤的早期发现和定位。临床现在最为广泛应用的示踪剂有氟代脱氧葡萄糖18F-FDG，18F-FDG为葡萄糖类似物，18F-FDG进入体内后主要会被癌细胞以及对葡萄糖生理性代谢需求高的组织(脑、心脏)所摄取。PET对于18F的衰变产物г光子进行探测，重建后的图像可反映体内器官/组织的葡萄糖代谢水平。所以PET显像与CT显像的结构成像原理不同，PET得到的图像可以反映人体内的新陈代谢情况，而癌症病变的功能改变往往早于结构改变，因而PET较之于CT等结构成像设备对于癌症病变的发现可以更为提前。

PET可以反应机体代谢功能，如果在此基础之上能进一步对于机体代谢进行随时间变化的动态分析，或者可以利用PET图像实时采集和重建进行动态交互，都将对于临床诊断以及各种前沿研究有着重要的价值。但是PET数据采集的低计数率特性限制了PET的动态成像，并且通用的基于CPU的PET重建方法需要在数据采集完成后再进行图像重建并且需要一定的耗时，可以说在时间方面的迟滞性是PET图像实时采集重建的最大瓶颈。

在数据采集方面，早期的PET在探测器环之间加入铅或钨的隔板，仅允许同一个环之间的晶体条的事例进行符合，这种2D采集模式灵敏度低，采集耗时长。随着探测器性能和电子学处理速度的提高，探测器环间的隔板被取消，进而采用3D采集模式，可以大大提高探测灵敏度，缩短采集时间。但是采用3D采集模式，允许不同环层间的事例进行符合，使得3D重建的计算量急剧增多，3D采集在大大地提高了探测效率的同时，对于相应的三维重建过程提出了高强度的计算需求。因而要对于PET进行实时成像，关键的问题在于如何解决图像实时重建的耗时问题，单纯基于CPU的串行解决方案耗时严重，已无法达到快速重建的需求。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的之一在于提供一种能够进行PET图像快速实时重建的基于GPU加速的PET图像采集与动态重建的方法。

为实现上述目的，本发明的基于GPU加速的动态PET图像重建方法，包括如下步骤：

1)选取第一时间帧；

2)采集所述第一时间帧内的PET数据；

3)对采集的所述第一时间帧内的PET数据进行GPU加速图像重建，得到第一时间帧的PET图像；

4)判断所述第一时间帧的PET图像是否达到预定标准，如果所述第一时间帧的PET图像达到所述预定标准，则停止PET数据采集与图像重建；

5)如果所述第一时间帧的PET图像未达到所述预定标准，则继续选取第二时间帧；