用于PET飞行时间的方法和装置.pdf

本发明涉及用于PET飞行时间的方法和装置。本发明涉及一种减少对物理存储器的需求的方法，包括压缩中间柱状图的子区域，以获得压缩结果，并且将压缩结果存储在物理或虚拟文件中。

权利要求书
1、  一种PET系统(1)，包括：
成像体积，配置成接收待扫描的对象；
至少一个伽马照相机(20)，定位成接收至少一束从对象发射的伽马射线；以及
计算机(29)，耦合到伽马照相机(20)，所述计算机(29)配置成：
产生压缩的PET飞行时间正弦函数图；以及
使用压缩的PET TOF正弦函数图重建TOF图像。

2、  根据权利要求1的系统，其中所述计算机(29)还配置成使用基于RIVN的压缩算法.

3、  根据权利要求1的系统，其中所述计算机(29)还配置成使用基于RIVN的压缩算法和ZCH算法。

4、  根据权利要求1的系统，其中所述计算机(29)还配置成从压缩的PET TOF正弦函数图产生LOR事件的有序列表。

5、  根据权利要求4的系统，其中所述计算机(29)还配置成使用所述有序列表来执行列表模式重建。

6、  根据权利要求1的系统，其中所述计算机(29)还配置成将压缩的PET TOF正弦函数图存储在文件中。

7、  一种PET系统(1)，包括：
成像体积，配置成接收待扫描的对象；
至少一个伽马照相机(20)，定位成接收至少一束从对象发射的伽马射线；以及
计算机(29)，耦合到伽马照相机(20)，所述计算机(29)配置成使用基于RIVN的压缩算法和ZCH算法，来进行中间柱状图生成器处理步骤。

8、  根据权利要求7的系统，其中所述计算机(29)还配置成：
压缩中间柱状图的子区域以获得压缩结果；
将压缩结果存储在文件中；
监测压缩结果的计数密度；以及
将压缩结果添加到链接的列表，并且在计数密度到达预定条件时将柱状图复位为零。

9、  一种PET系统(1)，包括：
成像体积，配置成接收待扫描的对象；
至少一个伽马照相机(20)，定位成接收至少一束从对象反射的伽马射线；以及
计算机(29)，耦合到伽马照相机(20)，所述计算机(29)配置成在一轮中处理PET事件列表，其中结果柱状图包括TOF信息。

10、  一种PET系统(1)，包括：
成像体积，配置成接收待扫描的对象；
至少一个伽马照相机(20)，定位成接收至少一束从对象发射的伽马射线；以及
计算机(29)，耦合到伽马照相机(20)，所述计算机(29)配置成在一轮中处理事件列表，其中该列表至少具有一百万事件。

说明书用于PET飞行时间的方法和装置
技术领域
本发明一般涉及医学成像，并且尤其涉及用于诸如正电子发射断层摄影扫描器的医学成像设备的柱状图生成器(histogrammer)。
背景技术
正电子发射断层摄影(PET)扫描器检测从患者发出的伽马射线。在PET扫描中，首先对患者注射放射性药物，其是随着衰减而发射正电子的诸如FDG([18F]氟去氧葡萄糖)的放射性物质。一旦注入，该放射性药物参与例如葡萄糖代谢或蛋白质合成的一些已知人体过程中。发射的正电子在遇到电子之前行进距离非常短，在该点发生湮灭事件，由此电子和正电子湮灭并且转化成两束伽马射线。每束伽马射线具有511keV的能量，并且两束伽马射线指向近似相反的方向。两束伽马射线由PET扫描器中的两个探测器晶体(通常也称作“闪烁体”或“闪烁体晶体”)基本上同时检测，所述两个探测器晶体布置成围绕患者孔的环。由两个探测器晶体对两束伽马射线的同时检测，称为“符合事件”。在PET扫描期间检测和记录的大量符合事件用于确定何处发生湮灭事件并且由此重建患者的图像。
部分数据采集和图像重建处理涉及产生称为柱状图的数据结构。柱状图包括大量单元(cell)，其中每个单元相应于PET扫描器中一对独特的探测器晶体。由于PET扫描器通常包括成千上万的探测器晶体，柱状图通常包括上百万的单元。柱状图的每个单元还存储表示由该对探测器晶体在扫描期间为该单元检测到的符合事件数量的计数值。在扫描结束时，使用柱状图中的数据重建患者的图像。包括扫描中所有数据的完整柱状图通常称作“结果柱状图”。术语“柱状图生成器”通常指的是执行创建柱状图功能的扫描器部件，例如，处理器和存储器。
随着PET扫描器技术的进展，例如，随着探测器晶体变得更快和随着PET扫描器包括更大量的探测器晶体，所需数据采集带宽增加。该增加对柱状图生成器提出了更多要求。概括地，柱状图生成器的功能是对多种类型的事件流的事件进行分离和计数，为每个独特的事件类型提供单独的计数。对于事件流中的每个事件，柱状图生成器读取柱状图的单元中的当前计数值，通过增加或减少其而修改计数值，并且将经修改的值写回单元中。在当前PET扫描器中，柱状图生成器可能需要每秒处理数百万事件。下一代PET扫描器很可能将对柱状图生成功能的速度和存储器利用提出甚至更高的要求。本发明致力于这些需求。
此外，人们推测高分辨率正电子发射断层摄影(PET)飞行时间(Time Of Flight，TOF)信息可以用于提高从PET采集产生的图像的图像质量。飞行时间指的是检测到从给定正电子湮灭产生的两束伽马射线的时间差。TOF与探测器环直径和扫描视野中正电子湮灭的位置有关。PET探测器和采集电子装置定时(timing)分辨率已经发展成使得，亚纳秒分辨率飞行时间差测量可以实现且被证明为是临床成本有效的。
PET原始数据标称地在基于正弦函数图(sinogram)/投影的响应线(LOR)柱状图中收集，以便压缩采集得的数据并且增强图像重建处理的性能。在动态和/或门控扫描模式中，常规的非TOF PET的基于正弦函数图/投影的原始数据通常可以超过64兆字节/采集(帧)和数百兆字节/扫描。TOF PET为正弦函数图/投影增加了另一维度，并且因此在动态和/或门控扫描模式中产生的正弦函数图原始数据尺寸将由TOF维度宽度衡量(最低限度期望在32-64的范围中)，并且超过数百吉字节，并且如果当前使用的技术继续用于TOF采集，则需要显著增加物理存储器。这可能显著增加PET采集子系统的物理存储器成本，并且在重建处理中导致数量级的增加。
由于所期望的重建处理命中和为基于TOF正弦函数图/投影的现场事件流柱状图生成所设计的随机存取存储器(RAM)的成本增加，正在考虑工业应用广泛的备选采集方法和原始数据格式。不同于在此公开的方法和装置，迄今提出的建议将最可能对重建时间造成负面影响，和/或增加从采集结束到为医学诊断呈现图像的时间。
在此所述的用于为现场或未列出的PET TOF符合事件流产生压缩的飞行时间正弦函数图(Compressed Time Of Flight Sinogram)的方法和装置，可以显著减少所需物理存储器的量，并且此外以LOR顺序格式(LOR ordered format)向图像重建处理呈现原始数据，这种格式将显著减少从采集结束到呈现相应图像的处理时间。
发明内容
在一个方面，一种用于减少对物理存储器需求的方法包括：压缩中间柱状图的子区域以获得压缩结果，并且将压缩的结果存储在物理或虚拟文件中。
在另一方面，PET系统包括：成像体积，配置成接收待扫描对象；至少一个伽马照相机，放置成接收至少一束从对象发射的伽马射线；以及耦合到伽马照相机的计算机。其中计算机配置成产生压缩的PET飞行时间正弦函数图，并且使用压缩的PET TOF正弦函数图重建TOF图像。
在又一方面，PET系统包括：成像体积，配置成接收待扫描对象；至少一个伽马照相机，放置成接收至少一束从对象发射的伽马射线；以及耦合到伽马照相机的计算机。其中计算机配置成将基于RIVN的压缩算法和ZCH算法用于中间柱状图生成器处理步骤。
在又一方面，一种方法包括在一轮one pass)中处理PET事件列表，其中结果柱状图包括TOF信息。
在又一方面，一种方法包括处理一次通过中PET事件列表，其中该列表具有至少一百万个事件。
附图说明
图1是根据本发明示例性实施例的成像系统的图。
图2是图1的成像系统的示意图。
图3是描述用于定义投影平面数据格式的坐标r、z、θ、的图。
图4是形成图1的PET扫描器的一部分的探测器块的图。
图5示出了一PET采集处理，其将标称地包括符合事件流的捕获和转换。
图6示出了分区高速缓存柱状图生成(Zone CacheHistogramming)技术，其将通常位于便宜较慢的大容量系统存储器中的结果柱状图分割成N个区(区域)，并且用具体例子说明每个柱状图区的相应“区缓冲器”。其中区缓冲尺寸相对于区尺寸与高速缓冲存储器线和期望性能相关；最佳实践是区尺寸的1/4或1/2。
图7示出了经修改的PET符合事件流的“柱状图事件区缓冲”阶段。
图8示出了PET采集“帧”和一段时间与探测器关联的事件柱状图生成相关，并且一旦按操作者指定的帧时间采集了帧，分类器立即切换到新的帧。
图9示出了称作“具有压缩区文件的柱状图(Histogram withCompressed Zones File)”或HCZF文件的文件。
具体实施方式
图1示出了PET扫描器1，其包括将探测器环组件11支撑在中心开口或孔12周围的台架10。该探测器环组件11在形状上为环形，并且由沿着中心轴2间隔开的多个探测器环(未示出)构成，以形成圆柱形探测器环组件。根据一个实施例，该探测器环组件11包括沿着中心轴2间隔开的24个探测器环。患者平台13放置在台架10前部并且对准接测器环组件11的中心轴2。患者平台控制器(未示出)，响应通过通信链路16从操作者工作台接收的命令，移动平台床14进入孔12。台架控制器17安装在台架10中，并且响应于通过第二通信链路18从操作者工作台15接收的命令来操作台架。
如图2中所示，操作者工作台15包括中央处理单元(CPU)50、显示器51和键盘52。通过键盘52和相联的控制面板开关，操作者可以为扫描控制PET扫描器的校准、其结构以及患者平台的定位。相似地，操作者可以控制所得图像在显示器51上的显示，并且使用由工作台CPU 50执行的程序来执行图像增强功能。
探测器环组件11包括大量探测器模块。根据一个实施例，探测器环组件11包括36个探测器模块，其中每个探测器模块包括八个探测器块。在图4中示出了一个探测器块20的范例。在探测器模块中的八个探测器块20可以布置成2*4结构，从而探测器环组件11的周围围绕了72个探测器块，并且探测器环组件11的宽度为4个探测器块宽。每个探测器块20通常包括大量独立的探测器晶体。例如，如图4中所示，每个探测器块20可以包括36个探测器晶体21的6*6矩阵。因而，探测器环组件11将具有24个探测器环。每个环具有432个探测器晶体。
例如，每个探测器晶体21可以包括由硅酸镥(lutetiumoxyorthosilicate，LSO)或硅酸镥-钇(lutetium-yttriumoxyorthosilicate，LYSO)等形成的闪烁体。块20中的36个探测器晶体布置在四个光电倍增管(PMT)22前部。每个PMT 22在图4中所示的线A-D中之一上产生模拟信号，其在闪烁事件发生时急剧上升，然后指数地变小。闪烁事件发生在6*6探测器晶体矩阵中的位置决定了模拟信号的相对幅度，并且导致所述事件的伽马射线的能量决定了这些信号的总幅度。
如图2中所示，一组采集电路25安装在台架10中，以接收来自探测器环组件11中每个探测器块20的四个信号。采集电路25通过如下比较相对信号强度，确定探测器晶体21的块内的事件符合：
x＝(A+C)/(A+B+C+D)
z＝(A+B)/(A+B+C+D)
然后，这些坐标(x，z)与所有四个信号的总和(A+B+C+D)一同被数字化，并且通过电缆26发送到设置在单独的机壳28中的事件定位器电路27。每个采集电路25还产生事件检测脉冲(EDP)，其指示闪烁事件发生的精确时刻。当然，上述的探测器晶体、探测器块和探测器模块的构造仅仅是范例。如本领域技术人员将意识到的，可以使用其它构造、闪烁体、尺寸以及探测器晶体、块和模块的数量。
事件定位器电路27形成数据采集处理器30的一部分，其周期性地采样由采集电路25产生的信号。数据采集处理器30具有采集CPU29，其控制局域网18和总线31上的通信。该事件定位器电路27将关于每个有效事件的信息组成一组数位(digital number)，其精确地指示事件何时发生以及检测到事件的探测器晶体21的位置。事件数据包传送到符合探测器32，其也是数据采集处理器30的一部分。
符合探测器32接收来自事件定位器电路27的事件数据包，并且确定它们中是否有任何两个符合。由大量因素确定符合。首先，每个事件数据包中的时间标记必须在彼此的特定时间段中，例如，12.5纳秒，第二，由两个事件数据包指示的位置必须位于在扫描器孔12中穿过视野(FOV)的直线上。放弃不能配对的事件，而符合事件被找到和记录为符合数据包，其通过串行链路33传送到分类器34。例如，符合数据包的格式可以是多位(multibit)数据流，其尤其包括精确标识检测到给定事件的成对的两个探测器晶体21的位置的数位。为了详细描述符合探测器32的范例，参考题为“用于PET扫描器的符合探测器”(“Coincidence Detector For A PET Scanner”)的美国专利No.5,241,181。
可以包括CPU并且形成图像重建处理器40的一部分的分类器34，接收来自符合探测器32的符合数据包。分类器34的该功能通常用于接收符合数据包和根据它们为符合数据的有效存储产生存储器地址。分类器34经由诸如存储器总线的互连35，输出柱状图事件流到该分类器下游的柱状图生成器100。
根据一个实施例，分类器34使用四个变量r、z、θ和，针对投影平面格式，定义符合事件到正弦函数图空间的转换。如图2中所示，变量r和标识平行于探测器的中心Z轴2的平面24，标识平面24关于参考平面(定义为图3中的Y-Z平面)的角度方向，而r指定垂直平面24所测量的从中心Z轴2到平面24的距离。如在图3中进一步所示，变量θ定义了从Y-轴测得的轴视角参数。变量θ用于定义涉及不同环的探测器晶体的符合事件。θ的值根据检测到特定符合事件的两个环的间距改变。值z指定检测到符合事件的两个不同探测器之间的中点在z方向上的位置。
投影平面变量r、z、θ和定义来自湮灭事件的一对反向行进的伽马射线到达一对探测器晶体21所采取的可能传播路径。这些传播路径通常称作“响应线”(LOR)。符合事件随机发生，而投影平面变量r、z、θ和可以用于根据LOR(即产生符合事件的伽马射线的方向)，分类或者组织符合事件。最终，符合事件可以基于定义LOR的投影平面变量r、z、θ和，存储在以逻辑次序组织的柱状图中。
如本领域技术人员将意识到的，分类器34可以以其它数据格式产生输出数据，诸如仅使用变量r、和z的一组正弦函数图阵列。在这种情况下，产生的柱状图，即包含来自扫描的所有数据的柱状图，可以是基于变量r、和z的三维阵列形式。为了详细描述分类器的范例，参考题为“用于在PET扫描器中符合定时校准的分类器”(“Sorter forCoincidence Timing Calibration in a PET Scanner”)的美国专利号No.5,272,343。
分类器34可以另外执行如下功能：以从结果柱状图存储器的基地址的字节偏移的形式为每个符合事件产生柱状图单元地址。每个柱状图单元地址对应于一个柱状图单元。作为一个范例，一组投影平面的柱状图可以表示具有坐标(r、z、θ、)的四维阵列，其中“r”是改变最快的指数而“”改变最慢的指数。根据一个范例，假设r’、z’、θ’和’分别表示四维阵列(r、z、θ和)的每个指数的元素数，其中r’＝250、z’＝24、θ’＝23和’＝210。例如，可以如下计算对应于r＝5、z＝2、θ ＝ 3和＝4的单元地址：柱状图单元地址＝[(4*23*24*250)+(3*24*250)+(2*-250)+5]*(每单元的字节数)。柱状图单元地址的一般公式将是：[((*θ’*z’*r-’)+(θ*z’*r’)+(z*r’)+r)]*(单元尺寸)。
分类器34输出柱状图事件包的流，其中每个柱状图事件包通常包括至少下列信息：(a)单元操作，例如，增加1或者减少1；和(b)柱状图单元地址。根据一个实施例，柱状图事件包包括29位流，其中第一位表示二进制操作“增加1”或“减少1”，而后续28位流表示柱状图单元地址。根据另一实施例，柱状图事件包可包括32位流，其中初始四位指示1到8的增加值或1到8的减少值，随后的28位流表示柱状图单元地址。
同样如在此使用的，措辞“重建图像”并不意图排除其中产生表示图像的数据而不产生可见图像的本发明的实施例。因此，如在此使用的，术语“图像”广义地指的是可见图像和表示可见图像的数据。然而，许多实施例产生(或配置成产生)至少一幅可见图像。
在一个实施例中，系统1包括用于数据存储的设备，例如，软盘驱动器、CD-ROM驱动器、DVD驱动器、磁光盘(MOD)装置，或者用于从计算机可读介质读取指令和/或数据的任何其它数字设备，包括诸如以太网设备的网络连接设备，所述计算机可读介质例如为软盘、CD-ROM、DVD或诸如网络或因特网的其它数字源，以及待开发的数字装置。在另一实施例中，计算机执行存储在固件(未示出)中的指令。一般地，处理器被编程为执行在此描述的处理。当然，这些方法不局限于在PET中实践，并且在此所述的方法和装置可以与诸如组合的PET/CT系统的许多其它类型的成像系统及其变型一同使用。在一个实施例中，计算机被编程为执行在此所述的功能，因此，如在此所用的，术语计算机不局限于仅仅本领域中称作为计算机的那些集成电路，而是广义地指计算机、处理器、微控制器、微计算机、可编程逻辑控制器、特定用途集成电路、现场可编程门阵列(FPGA)以及其它可编程电路。虽然在此所述的方法在人类患者设置中描述，可以想到本发明的益处可用于非人类成像系统，诸如通常用于小动物研究的那些系统。一般地，在此所述的方法可以应用到大量事件计数系统，并且尤其有利于具有许多可能事件类型但是具有很少且“每事件类型低计数”结果的那些计数系统。
在PET成像情况中，人们推测必须记录随机符合事件流以实现成本有效的TOF重建性能。还假设，从一组压缩的TOF正弦函数图中可以有效地产生有序列表。
用于为PET符合流产生压缩的TOF正弦函数图的方法非常支持：
1.在IP.com上公布为IPCOM000133358D的ZCH公开物中所述的分区高速缓存柱状图生成(ZCH)技术
2.美国专利6215903 B1(RIVN压缩算法)
3.支持大文件(大于2GB)的文件系统
在此所述的方法和装置可以视为是分区高速缓存柱状图生成(ZCH)处理的延伸。只不过，ZCH方法的“区缓冲器的刷新(flush)”阶段将得到修改，即增加包括如下的步骤：压缩的中间部分柱状图的文件读取，解压缩(decompress)，高速缓存有效的读取-修改-写柱状图生成，再压缩和写回文件。
为了帮助描述，将首先给出PET符合“硬算(brute force)”事件柱状图生成的概况和分区高速缓存柱状图生成的概况。
PET采集“硬算”柱状图实施概况：
PET采集将标称地包括捕获和转换符合事件流，如图5中所示。图5示出了一PET符合事件流处理。
正电子发射事件的前端检测和符合的发射事件的选择，未在图5中示出，因为其与该讨论无关。在图5中，“处理步骤A”，分类器模块使用来自由未示出的符合处理器产生的流的随机符合事件。呈现给分类器模块的事件速率可以超过每秒一千五百万事件，当使用柱状图生成的常规硬算方法时，其将超出现代单CPU计算机柱状图生成能力。分类器模块将来自探测器空间的符合事件转换成柱状图地址事件，其表示一组基于正弦函数图的柱状图的响应线(LOR)的地址．每个符合事件表示拾取511keV伽马(与特定符合时间窗口中的给定正电子发射相关联)的探测器晶体对的识别．分类器模块的输出是柱状图地址事件的列表，对于基于正弦函数图的结果柱状图其应当增加(或减少)。分类器输出反映符合流的随机性，即并未执行事件重排序。流处理的步骤B包括基本的读取一修改一写回，以及任选的与柱状图生成相关联的溢出操作的测试。用于PET成像的结果柱状图的集合超出一百兆字节(如果TOF，则千兆字节)并非罕见，这使得通常的计算机L2/L3高速缓冲存储器尺寸显得小了。
分区高速缓存柱状图生成概况；
分区高速缓存柱状图生成技术将通常位于便宜较慢的大容量系统存储器中的结果柱状图分割成N个区(区域)，并且用具体例子说明每个柱状图区的相应的“区缓冲器”。这在图6中示出．
“区”在图6中表示为“z1”、“z2”、“z3”、...“zn”；“区缓冲器”表示为“z1Buff”、“z2Buff”、“z3Buff”、...“znBuff”。
为了实现柱状图生成性能，每个区必须表示尺寸等于或小于较快的L2/L3高速缓冲存储器的尺寸的区域。然后，将柱状图单元地址放入相应区缓冲中的中间步骤被添加到柱状图生成处理中．该新处理步骤描述为图7中所示的经修改的PET符合事件流流程的“柱状图事件区缓冲”阶段．其中图7示出了区高速缓存柱状图生成PET符合时间流处理。
在图8中示出了区缓冲器的更详细的描绘和与柱状图事件区缓冲阶段相关的“刷新”处理。
在图8中，区3缓冲器刷新给定事件：o10，o25，o32，o05和o29：
在区3的偏移量为10时，增量柱状图单元(计数＝2)
在区3的偏移量为25时，增量柱状图单元(计数＝1)
在区3的偏移量为32时，增量柱状图单元(计数＝3)
在区3的偏移量为05时，增量柱状图单元(计数＝7)
在区3的偏移量为29时，增量柱状图单元(计数＝1)
区缓冲器的尺寸使得在执行读取-修改写入的有效“高速缓存最优”序列之前为该区积累足够的事件。当区缓冲器填满时，区事件涌到结果柱状图(即，被柱状图化)，导致与结果柱状图相关联的存储器被拉入高速缓存中，这导致高速缓存命中(cache hits)以及柱状图生成性能的提高。
在PET采集应用的情况中应当注意到，所述区缓冲器组将仅适于“活动的(active)”帧的柱状图。PET采集“帧”适于一段时间的探测器相关的事件柱状图生成。一旦按操作者所指定的帧时间采集了一帧，分类器立即切换到新帧。这些帧示出在图8中。为了最小化存储器使用，对当前活动帧仅使用一组区缓冲器。
可应用于产生压缩的TOF正弦函数图的分区高速缓存柱状图生成优化：
在前述ZCH公开(IP.com)中描述了用于优化ZCH性能的多种技术。从现场符合事件流有效产生压缩的TOF正弦函数图的显著且可应用的优化包括：
1.使用高位(high order)柱状图事件地址位作为简单的区ID。
2.最小化区尺寸使其小于2**16(65536)字节，以最小化区缓冲存储器。
3.使区缓冲器“结余”。以及
4.多线程实施。
前述ZCH公开内容更详细地讨论了这些性能优化。
关于“现场符合事件流的压缩TOF正弦函数图的产生”的描述：
注意：在此使用的术语“正弦函数图”包括基于正弦函数图或投影视图的柱状图。
在此描述的方法和装置假设了基于软件的PET采集“分类器”实施，其在具有支持大(数百千兆字节)文件的文件系统的计算机上运行。在PET采集之前，为与PET扫描的“帧”相关的每组柱状图分配文件(优选在具有良好的读/写性能的本地文件系统上)。该文件将称作为“具有压缩区文件的柱状图”或HCZF文件，并且在一个实施例中，最低限度具有图9的标题和格式表示。
在一个实施例中，一方面是使柱状图映射到HCZF文件，而非映射到物理存储器。象分区高速缓存柱状图生成技术一样，这些柱状图再分割成相等长度的“区”。但是与物理存储器映射的柱状图区不同，所述文件中的区数据处于压缩状态。
压缩算法在某种程度上是任意的，但是对于“现场”PET符合流柱状图生成，支持在小数据分段上产生高PET原始数据压缩并且需要低CPU开销(overhead)的算法是优选的。RIVN算法(美国专利6215903B1)是理想的。然而，可以想到本发明的益处也有利于使用其它压缩算法的方法和装置。在此所述的ZCH和RIVN技术的耦合，产生了“中间”压缩正弦函数图，其最小化对物理存储器的依赖，并且这仅是一个技术效果。
在一个实施例中，压缩区的收集将具有相应的压缩矢量表(CVT)。该CVT是偏移和尺寸的表格，由区ID索引。CVT条目有利于快速索引以找到给定区的HCZF文件中的字节偏移，以及其压缩数据的相应尺寸。为了容易引用和执行，在与帧相关的柱状图生成期间，CVT逻辑上位于“存储器中”，但是在帧切换时可以写到HCZF文件(如图9中所建议的)的头部，以允许对压缩矢量进行“批处理”或“采集后”压缩(消除间隙)。
图9建议为(Zone)区分配HCZF空间假设数据将未压缩(uncompress)。这是为了保证区数据(Zone data)有足够空间，而不考虑其压缩的现场中间水平。假设，压缩数据将等于或小于未压缩的数据。注意，在采集过程期间，与给定区相关的数据可以未压缩、更新和再压缩数次。然而，对于一些应用(包括PET成像)，如果最差情况压缩的数据允许，则为区分配的HCZF空间可以小于未压缩的尺寸。该优化将导致较少的文件“搜寻”和/或减少该方法的实施例的直接I/O或虚拟文件的文件占用空间(footprint)。
在一个实施例中，分区缓存柱状图生成器的柱状图区缓冲器“刷新”阶段(参考图8)将修改成具有在下面的表1中确认的步骤序列。
    1    为对应于区缓冲器的区索引到CVT中，并且获得HCZF文件偏移量和压缩区数据的当前长度(注意：最初区数据的尺寸为零，表示对该区未进行事件的柱状图生成。)    2    搜寻区的文件偏移量，并且将与该区相关的当前压缩数
    据从文件读到存储器中    3    未压缩该区数据    4    对于区缓冲器中的每个事件，执行与事件柱状图生成相关的基本读取-修改-写回操作。    5    压缩经更新的区数据    6    以合适的区偏移量将压缩的区数据写回HCZF    7    为区更新CVT矢量尺寸    表1
注意，如在前述ZCH公开内容中所述的，仅为原始ZCH区缓冲器刷新执行表1的步骤4。
性能因素：
性能是下列因素的函数：
a)区缓冲器的尺寸
b)柱状图区数据的计数密度
c)事件流的计数率
d)计算机性能
e)文件系统性能
直觉的是，区缓冲器越大，必须调用“刷新”函数的次数越少。区缓冲器的尺寸可以由柱状图区的数量(间接涉及指定的柱状图尺寸)和分配给区缓冲器的物理存储器的量来驱动。
区数据的计数密度可以等同于每柱状图单元的平均计数。计数密度越低，区数据的压缩(尺寸减小)越大，这减少了“刷新”函数的文件输入/输出。而且，已经证明，RIVN压缩算法不仅对低计数密度产生高压缩，而且随着计数密度减小需要更少的CPU开销。RIVN算法在寻找和消除零时显示优越性。
流的计数率将直接驱动区缓冲器“刷新”的频率。对于PET扫描，实施符合事件计数率的范围可以从几KCPS到10-15MCPS。然而应当注意，大量研究用小于1MCPS完成。除了现场扫描，也适于考虑回顾性的符合流的展开列表(unlist)。在展开列表情况中，计数率更适于基于每秒能够从文件中展开列表的最多事件。对压缩的TOF正弦函数图处理的高性能展开列表将有利于将数据重分装(rebinning)为图像重建的前体。
正用作PET采集“分类器/柱状图生成器”的计算机的性能是在此描述的方法和装置的良好实施的重要关键因素。CPU的数量、CPU频率和高速缓存尺寸越大，对应于性能越好。
文件系统性能将影响区缓冲器“刷新”时间。应当考虑该文件读取/写入能力以及I/O的缓冲。人们推测，非缓冲的文件系统(也称为直接或原始I/O)，对于具有高计数密度和大柱状图尺寸的情况，将产生最优性能，这是因为其将不争夺系统存储器(在此所述的方法和装置的优点之一)。大多数PET扫描导致柱状图空间中广泛分布的事件，但是所承认的是，一些分布可以获益于缓冲的I/O。事实上，压缩TOF和/或门控正弦函数图数据的大多数临床帧将导致尺寸为未压缩数据的百分之几的数据集。因而，可能有利的是HCZF文件区分配更接近地匹配压缩数据的预期最终尺寸，并且如果分配的空间不足够，则在文件中动态地分配更大的空间。该方法将最小化搜寻等待时间(取决于实施的一个考虑)并且显著获益于缓冲的I/O。这是可以使用反复试验来寻找与计算机硬件的最优匹配的领域。
控制柱状图区数据的计数密度以最大化压缩的TOF正弦函数图柱状图生成器性能：
由于中间柱状图数据压缩/解压缩次数和数据尺寸随着计数密度的增加而增加，其可能需要周期性地“复位”区计数。所建议的是，将HCZF文件方法扩展为：当每次给定区的计数密度超出阈值时，为文件中的新区分配空间，以及以链接的列表构造追踪已达到所述阈值的数据。在一个实施例中，链接的列表的每个节点将最少包括：
1.区ID。
2.达到计数密度阈值的区数据的HCZF文件偏移量。以及
3.压缩的区数据的尺寸。
然后，在写回步骤之后(参考表1的步骤6&7)，区缓冲器“刷新”逻辑扩展，处理将如下：
1.如果区计数密度大于阈值，那么将区ID、区偏移量和压缩数据尺寸添加到“阈值满足区(Threshold Met Zone)”链接列表，在HCZF文件的末端为区分配新空间，为区更新CVT以指向新的区偏移量，并且将压缩的区数据的尺寸设置为零。
2.结束如果
3.在采集结束时(在帧切换时)，将阈值满足区的链接列表添加到HCZF文件的末端，并且更新标题以指向该链接列表。
4.在帧切换时(或者当结余CPU循环存在时)，取消批处理任务以处理“阈值满足区”链接列表。对于链接列表中每个节点，区数据将用区的主或累计数据组逐个单元地解压缩和求和。然后，压缩和再写回HCZF或者帧的最终原始数据文件(Raw Data File，RDF)。
在一个实施例中，实施控制柱状图区数据的计数密度以最大化压缩TOF正弦函数图柱状图生成器性能。
可能简化的采集后处理：
一个可能的附带益处包括简化当前由“帧保存器(frame saver)”线程完成的采集后工作，其中“帧保存器”线程是一种逻辑，其获取由分类器/柱状图生成器产生的数据并且“将其结束或完成”为传递(hand-off)到图像重建处理所需的其原始数据文件(RDF)格式。“帧保存(Frame Saving)”在完成帧的采集周期之后进行。通常其优先级低于“下一帧”的分类/柱状图生成(即，“帧保存”可以是成批作业)。所需原始数据文件(RDF)文件格式是压缩TOF正弦函数图，其是与HCZF文件相当的格式，包括相似的CVT。主要的差别是，与在此所述的区相对，压缩柱状图数据由正弦函数图或投影视图索引。
在采集结束时(帧切换)，“帧保存器”线程RIVN压缩存储器中的柱状图，并且将压缩数据写入相应RDF。
在HCZF情况中，帧保存器不需要压缩大多数数据(假设小阈值满足区链接列表)，而仅将压缩矢量从HCZF文件移动到RDF，有效地消除了压缩的区数据之间的间隙以实现可能最小的RDF。一些小的解压缩/再压缩将必须在区边界执行以沿着正弦函数图/投影边界重建数据。注意，RIVN算法在4KB的分段上工作，因而仅区或正弦函数图边界处的4KB分段将可能必须被解压缩、分割和再压缩。
说明该处理和预期性能的范例：
假设现场PET TOF静态扫描(每次扫描，一个帧/采集)以及：
1.具有包含六千四百万LOR(响应线)的柱状图的帧
2.每256个二进制序列的LOR，一个TOF谱(A TOF spectrum perLOR of 256 bins)
3.字节模式柱状图单元(每单元一个字节)
4.10 MCPS的符合计数率。
基于该扫描规定假设的柱状图尺寸可以是：柱状图尺寸＝64M LOR×256 TOF二进制序列(bin)×每单元一个字节＝16GB。
还假设下列实施：
1.32K单元的柱状图区尺寸。
2.为区缓冲器分配8GB物理存储器。
3.区缓冲器中每事件2字节(仅存储柱状图地址的LS 15位&依赖于区缓冲器中的区ID)。
4.160MBS的压缩和解压缩能力，或者对于小于每单元0.1个计数的区数据计数密度，更大
区和相应区缓冲器的数量将相等：区的数量＝区缓冲器的数量＝16GB的柱状图尺寸/32K单元＝512K。
区缓冲器尺寸和每区缓冲器的最多事件将相等：区缓冲器尺寸＝8GB物理存储器/512K区＝4KB。
每区缓冲器的最多事件＝4KB/2字节每事件＝2K事件
在稳定情况下，假设事件在柱状图上均匀分布，我们获得如下：
填充给定区缓冲器的平均时间＝2K事件每区缓冲器/(10MCPS/512K区)＝102.4秒。
每秒填充的区缓冲器＝512K区/102.4秒＝5120。
从每秒填充5120个区缓冲器的速率，我们可以推论出，每秒必须解压缩和再压缩160MB的柱状图数据(5120×32KB/区)。推测，如果区数据的计数密度被控制成小于每单元0.1个计数，则该所需性能可以使用在与至少一个现存PET扫描器所采用的相当的分类器计算机硬件上的ZCH和RIVN压缩来实现。为了支持该论述，提供下列数据点。扫描器使用了ZCH柱状图生成和RIVN压缩，并且能够为高分辨率探测器(其仅缺乏64M LOR)的1秒每帧(1-sec per frame)3D动态扫描维持10 MCPS计数率。分布在64M LOR上的10M计数等于0.15的计数密度。虽然没有与该数据点相关的工作相关的显著文件搜寻或解压缩，但是在分类器和柱状图生成器处理10 MCPS计数率的同时，具有0.15的计数密度的64MB柱状图被压缩和写入文件。同样注意，RIVN的解压缩快于(需要较少的CPU指令)压缩。
在16GB的柱状图单元的10 MCPS下，将花费平均160秒来实现每单元0.1个计数的计数密度.如果用于复位的计数密度阈值为0.1，那么以10 MCPS的三分钟采集将可能需要复位区数据计数一到两次。推测，低于5分钟采集时间的大多数临床扫描，将不需要复位中间的区数据计数，这是因为大多数临床扫描具有小于1 MCPS的计数率。
注意，如果文件系统性能高到足以处理区缓冲器填充率，那么区缓冲器“刷新”并非必须依赖于压缩的区数据。在10 MCPS的例子中，与非压缩的刷新相关的文件I/O需要组合的320 MBS读/写(160MB读、柱状图更新，以及160MB写回，在一秒钟内完成所有)。然而，该RIVN压缩算法允许较低性能的文件系统，这是因为压缩和将压缩数据写入较低性能文件系统上的文件的时间，通常少于写入未压缩数据的时间，解压缩数据也是如此。
门控和快速动态扫描的优点：
用简单示例的前提和假设，可以推测的是，给定8GB的RAM和与现有分类器相当的分类器，该分类器可以处理现场的10MCPS分类、柱状图生成并为所有采集产生16GB的压缩TOF正弦函数图，而不考虑采集长度。
如果我们采取相同的假设(10 MCPS计数率，32KB区尺寸，RAM的8GB可用于区缓冲器等)，但是在10个二进制序列的门控扫描中，总柱状图尺寸是160GB(与16GB相比)，并且区和区缓冲器的数量也将增加到原来的10倍。RAM的8GB可用于区缓冲器的假设将转化成，区缓冲器的事件和每秒填充的区缓冲器10x减少。在该情况下，系统将很可能不能保持10MCPS的现场流。但是在积极的一面，10个二进制序列的10MCPS门控扫描将转化成，实现0.1计数密度的速率10x减慢，这因此导致更有效的解压缩/压缩以及更高的压缩水平。但是在消极的一面，较小的区缓冲器尺寸意味着，与刷新相关的柱状图生成在高速缓存方面将不是那么有效。处理区缓冲存储器固定分配的门控扫描情况的选择将包括，但不局限于，降低复位区数据的目标计数密度阈值；对于“现场”分类到正弦函数图空间，减少最大支持的输入计数率；或者将10 MCPS事件流列表到文件并且然后作为“成批作业”展开列表(unlist)到门控扫描规定(prescription)。将高计数率事件流展开列表为成批作业，可能比现场扫描的采集需要更长的处理时间，但是将允许完整的所需LOR/TOF/门控二进制序列保真度以及已分配的物理存储器，而仍然仅需要事件流的一轮处理，并且注意到，在“现场”采集列表文件期间，可以启动成批展开列表门控扫描，以减少采集数据和产生压缩正弦函数图的总时间。
得出的结论是，随着门控二进制序列和/或TOF二进制序列的数量增加，保持最大计数率所需的RAM并非必须增大。
对于大多数门控扫描，推测的是，所有二进制序列数据已经被压缩并且准备在采集结束时压缩(消除区之间的间隙)为RDF。
对于快速的“1秒”动态扫描成帧可以进行相当的辩论，其中采集字模式(word mode)和/或分离延迟之间的折衷相当。然而，应当注意到，促进快速帧切换所需的区缓冲器的数量可以是两倍，这是因为用于刚采集的帧的局部填充的区缓冲器可能需要进行刷新。
技术效果还包括下列：
1)对于所有扫描模式，包括门控扫描和动态扫描，显著减少了执行基于PET TOF(以及非TOF)正弦函数图的柱状图生成所需的物理存储器的量。
2)通过以正弦函数图/投影LOR顺序(或有序列表)呈现TOF事件，用作TOF图像重建加速器。
3)以相当的非TOF水平维持TOF在线原始数据存储能力和存档介质消耗量。推测的是，给定发射的压缩TOF正弦函数图的尺寸仅比非TOF压缩正弦函数图大几个百分点。
4)为原始数据网络/存档性能保持“现状”。该标准原始数据存档将仍然是压缩的正弦函数图对列表文件。
其它技术效果和新颖点包括：
a)使用映射到文件(与物理存储器相对)的柱状图，以减少基于PET计算机的分类器/柱状图生成器所需的RAM量。
b)压缩中间柱状图的子区域和将中间压缩结果存储在文件(与RAM相对)中的技术，减少了所需RAM量，并且允许较低性能文件系统用于基于PET计算机的分类器/柱状图生成器。
c)通过将压缩柱状图(或柱状图的子区域)添加到链接列表并然后复位柱状图到零计数作为保持与现场或展开列表流相关的高计数率的方法来控制中间压缩柱状图的计数密度的概念。
d)组合分区高速缓存柱状图生成和已获专利的RIVN压缩算法，用于帮助产生压缩的PET飞行时间正弦函数图。
e)使用压缩的PET飞行时间正弦函数图作为用于TOF图像重建的输入数据格式和加速器的概念。
f)从压缩的TOF正弦函数图产生顺序LOR事件的列表用于列表模式重建实施的概念。
g)压缩的PET飞行时间正弦函数图作为用于PET扫描器在线原始数据存储的有效方法，并且允许PET原始数据的高性能网络/归档。
h)用于为现场或展开列表PET扫描最大化计数率能力的技术，其中需要基于正弦函数图/投影视图的输出柱状图。
i)使用经缓冲的I/O文件系统与中间压缩低计数密度PET柱状图相结合来减少文件搜寻和文件I/O的概念。
j)在一轮中处理事件列表，其中该列表具有至少一百万事件。或者具有至少一千万、六千万或一亿事件的列表。结果柱状图可以包括或可以不包括PET TOF信息。
在上面详细描述典型实施例。组件和方法不局限于在此描述的特定实施例，而是，每个组件和/或方法的组分可以独立地并且脱离在此所述的其它组分而使用。
虽然根据各种特定实施例已经描述了本发明，本领域技术人员将意识到，在权利要求的精神和范围内可以用修改方案实施本发明。
附图列表：
1：PET系统
2：中心轴
10：台架
11：探测器环组件
12：中心开口或孔
13：患者平台
14：平台床
15：操作者工作台
16：通信链路
17：台架控制器
18：第二通信链路
20：探测器块
21：探测器晶体
22：PMT
24：平面
25：采集电路
26：电缆
27：事件定位器电路
28：单独的机壳
29：采集CPU
30：数据采集处理器
31：总线
32：符合探测器
34：分类器
35：互连
40：图像重建处理器
50：工作台CPU
51：显示器
52：键盘
100：柱状图生成器