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Ortuno, J. E.Autor o CoautorSantos, A.Autor o Coautor

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9 de junio de 2019
Publicaciones
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Artículo

Massively parallelizable list-mode reconstruction using a Monte Carlo-based elliptical Gaussian model

Publicado en: MEDICAL PHYSICS. 40 (1): 012504- - 2013-01-01 40(1), DOI: 10.1118/1.4771936

Autores:

Sportelli, G; Ortuño, JE; Vaquero, JJ; Desco, M; Santos, A
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Afiliaciones

CIBER BBN, E-28040 Madrid, Spain - Autor o Coautor
Inst Invest Sanitaria Gregorio Maranon, E-28007 Madrid, Spain - Autor o Coautor
Ist Nazl Fis Nucl, Sez Pisa, I-56127 Pisa, Italy - Autor o Coautor
Univ Carlos III Madrid, Dept Bioingn & Ingn Aerosp, E-28911 Madrid, Spain - Autor o Coautor
Univ Politecn Madrid, Biomed Image Technol Grp, ETSI Telecomunicac, E-28040 Madrid, Spain - Autor o Coautor
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Resumen

Purpose: A fully three-dimensional (3D) massively parallelizable list-mode ordered-subsets expectation-maximization (LM-OSEM) reconstruction algorithm has been developed for high-resolution PET cameras. System response probabilities are calculated online from a set of parameters derived from Monte Carlo simulations. The shape of a system response for a given line of response (LOR) has been shown to be asymmetrical around the LOR. This work has been focused on the development of efficient region-search techniques to sample the system response probabilities, which are suitable for asymmetric kernel models, including elliptical Gaussian models that allow for high accuracy and high parallelization efficiency. The novel region-search scheme using variable kernel models is applied in the proposed PET reconstruction algorithm. Methods: A novel region-search technique has been used to sample the probability density function in correspondence with a small dynamic subset of the field of view that constitutes the region of response (ROR). The ROR is identified around the LOR by searching for any voxel within a dynamically calculated contour. The contour condition is currently defined as a fixed threshold over the posterior probability, and arbitrary kernel models can be applied using a numerical approach. The processing of the LORs is distributed in batches among the available computing devices, then, individual LORs are processed within different processing units. In this way, both multicore and multiple many-core processing units can be efficiently exploited. Tests have been conducted with probability models that take into account the noncolinearity, positron range, and crystal penetration effects, that produced tubes of response with varying elliptical sections whose axes were a function of the crystal's thickness and angle of incidence of the given LOR. The algorithm treats the probability model as a 3D scalar field defined within a reference system aligned with the ideal LOR. Results: This new technique provides superior image quality in terms of signal-to-noise ratio as compared with the histogram-mode method based on precomputed system matrices available for a commercial small animal scanner. Reconstruction times can be kept low with the use of multicore, many-core architectures, including multiple graphic processing units. Conclusions: A highly parallelizable LM reconstruction method has been proposed based on Monte Carlo simulations and new parallelization techniques aimed at improving the reconstruction speed and the image signal-to-noise of a given OSEM algorithm. The method has been validated using simulated and real phantoms. A special advantage of the new method is the possibility of defining dynamically the cut-off threshold over the calculated probabilities thus allowing for a direct control on the trade-off between speed and quality during the reconstruction. (C) 2013 American Association of Physicists in Medicine. [http://dx.doi.org/10.1118/1.4771936]
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Palabras clave

AccelerationAlgorithmsEm algorithmFully 3-d petGpu accelerationGpu reconstructionHigh-resolution petImaging, three-dimensionalKernel modelList-mode reconstructionMonte carlo methodNormal distributionPetPet image-reconstructionPhantoms, imagingPoint-source measurementsPositron-emission tomographyResponse functionSpatial-resolutionSystem matrixTheoretical-model

Indicios de calidad

Impacto bibliométrico. Análisis de la aportación y canal de difusión

El trabajo ha sido publicado en la revista MEDICAL PHYSICS debido a la progresión y el buen impacto que ha alcanzado en los últimos años, según la agencia WoS (JCR), se ha convertido en una referencia en su campo. En el año de publicación del trabajo, 2013, se encontraba en la posición 25/122, consiguiendo con ello situarse como revista Q1 (Primer Cuartil), en la categoría Radiology, Nuclear Medicine & Medical Imaging.

Independientemente del impacto esperado determinado por el canal de difusión, es importante destacar el impacto real observado de la propia aportación.

Según las diferentes agencias de indexación, el número de citas acumuladas por esta publicación hasta la fecha 2026-04-26:

  • WoS: 6
  • Scopus: 6
  • Europe PMC: 1
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Impacto y visibilidad social

Desde la dimensión de Influencia o adopción social, y tomando como base las métricas asociadas a las menciones e interacciones proporcionadas por agencias especializadas en el cálculo de las denominadas “Métricas Alternativas o Sociales”, podemos destacar a fecha 2026-04-26:

  • La utilización de esta aportación en marcadores, bifurcaciones de código, añadidos a listas de favoritos para una lectura recurrente, así como visualizaciones generales, indica que alguien está usando la publicación como base de su trabajo actual. Esto puede ser un indicador destacado de futuras citas más formales y académicas. Tal afirmación es avalada por el resultado del indicador “Capture” que arroja un total de: 17 (PlumX).

Es fundamental presentar evidencias que respalden la plena alineación con los principios y directrices institucionales en torno a la Ciencia Abierta y la Conservación y Difusión del Patrimonio Intelectual. Un claro ejemplo de ello es:

  • El trabajo se ha enviado a una revista cuya política editorial permite la publicación en abierto Open Access.
  • Asignación de un Handle/URN como identificador dentro del Depósito en el Repositorio Institucional: https://oa.upm.es/28896/

Como resultado de la publicación del trabajo en el repositorio institucional, se han obtenido datos estadísticos de uso que reflejan su impacto. En términos de difusión, podemos afirmar que, hasta la fecha

  • Visualizaciones: 403
  • Descargas: 3
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Análisis de liderazgo de los autores institucionales

Este trabajo se ha realizado con colaboración internacional, concretamente con investigadores de: Italy.

Existe un liderazgo significativo ya que algunos de los autores pertenecientes a la institución aparecen como primer o último firmante, se puede apreciar en el detalle: Primer Autor (Sportelli, G.) y Último Autor (SANTOS LLEO, ANDRES DE).

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Reconocimientos ligados al ítem

This work was partially supported by Spain's Ministry of Science and Innovation through CDTI's CENIT program (AMIT project) and INNPACTO (PRECISION project), Instituto de Salud Carlos III (PI09/91058 and PI09/91065), and Project Nos. TEC2010-21619-C04-03 and TEC2011-28972-C02-02, Comunidad de Madrid (ARTEMIS S2009/DPI-1802), and the European Regional Development Funds (FEDER). CIBER-BBN is an initiative funded by the VI National R&D&D&i Plan 2008-2011, Iniciativa Ingenio 2010, Consolider Program, CIBER Actions, and financed by the Instituto de Salud Carlos III with assistance from the European Regional Development Fund.
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