[發明專利]面向雙能CT成像的X射線能譜探測及重構解析方法

有效

• 申請號: 201710978864.4
• 申請日: 2017-10-19
• 公開（公告）號: CN107884806B
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發明（設計）人: 史再峰;孟慶振;李杭原;黃泳嘉;李金卓
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01T1/36
• 分類號: G01T1/36
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 劉國威

1.一種面向雙能CT成像的X射線能譜探測及重構解析方法，其特征是，步驟如下：

Step1：定義用于掃描成像的動態雙能窗口，基于雙能CT成像的數據需求，通過人體后待解析的能譜被劃分為兩個能量窗口，其中E_l是低能窗口，能量區間固定為0keV-E_Max；E_h為高能窗口，其能量范圍為E_b-E_Max，E_Max為射線源的光譜的最高能量，E_b為高低能譜分界能量點；

Step2：X射線曝光及光生電荷收集、存儲：X射線自硅半導體的側邊緣入射，能量不同的射線光子將會在不同深度的半導體中被完全吸收并產生光生電荷，曝光時收集并分別存儲不同位置產生的光生電荷信息；

Step3：分組累加半導體中的光生電荷信息，解析計算高低能譜投影，針對選定的雙能量窗口，將半導體中的光生電荷分為兩組累加，其中l₀為X射線射入半導體起始位置，l_p和l_h是根據Lambert-Beers定律獲得的理論值，分別代表完全吸收能量為E_b和E_Max的射線光子所需的半導體厚度，l_p隨E_b的改變而變化；

根據電荷累加信息解析計算高低能譜投影，對于雙能CT成像，待求的可變高低能譜的投影表示為：

其中和分別代表穿過人體后待測的高能窗口和低能窗口的光強，和為高、低能窗口原始光強，Q(l_i)和Q′(l_i)分別代表了在正常掃描和空掃描下探測器像素中單位厚度內收集到的光生電荷數，Q_low和Q′_low分別代表了兩次掃描下低能能譜段產生的光生電荷總數；能量低于E_b的光子將會在l_p之前被完全吸收，Q_high和Q′_high是兩種掃描下高能能譜段產生的光生電荷總數；

Step4：調整E_b位置，重新定義高低能譜，針對于不同的探測器像素、掃描過程及投影需求，通過調整邊界E_b，改變高能能譜的寬度及平均能量，選定E_b后重新回到Step2，實現在一次射線曝光的情況下求解出多種不同的高低能譜組合的投影結果并用于成像。

2.如權利要求1所述的面向雙能CT成像的X射線能譜探測及重構解析方法，其特征是，E_b的取值分別為45keV，68keV和75keV為例，所對應的三組能量組合分別為：(45-80,0-80keV)，(68-80,0-80keV),(75-80,0-80keV)，l_p位置分別為：3.9cm，7.9cm，9.0cm。