[发明专利]面向双能CT成像的X射线能谱探测及重构解析方法

摘要

本发明涉及利用半导体探测器进行X射线能谱探测及解析领域，为提出一种面向双能CT成像的X射线能谱探测及重构解析方法，可以解析获得不同能量段的投影信息并用于图像重建，可以在降低辐射剂量并实现多能动态组合成像，提升CT系统成像的动态范围。为此，本发明，面向双能CT成像的X射线能谱探测及重构解析方法，步骤如下：Step1：定义用于扫描成像的动态双能窗口；Step2：X射线曝光及光生电荷收集、存储；Step3：分组累加半导体中的光生电荷信息；Step4：实现在一次射线曝光的情况下求解出多种不同的高低能谱组合的投影结果并用于成像。本发明主要应用于X射线能谱探测场合。

主权项

一种面向双能CT成像的X射线能谱探测及重构解析方法，其特征是，步骤如下：Step1：定义用于扫描成像的动态双能窗口，基于双能CT成像的数据需求，通过人体后待解析的能谱被划分为两个能量窗口，其中E1是低能窗口，能量区间固定为0keV‑EMax；Eh为高能窗口，其能量范围为Eb‑EMax，EMax为射线源的光谱的最高能量，Eb为高低能谱分界能量点；Step2：X射线曝光及光生电荷收集、存储：X射线自硅半导体的侧边缘入射，能量不同的射线光子将会在不同深度的半导体中被完全吸收并产生光生电荷，曝光时收集并分别存储不同位置产生的光生电荷信息；Step3：分组累加半导体中的光生电荷信息，解析计算高低能谱投影，针对选定的双能量窗口，将半导体中的光生电荷分为两组累加，其中l0为X射线射入半导体起始位置，lp和lh是根据Lambert‑Beers定律获得的理论值，分别代表完全吸收能量为Eb和EMax的射线光子所需的半导体厚度，lp随Eb的改变而变化；根据电荷累加信息解析计算高低能谱投影，对于双能CT成像，待求的可变高低能谱的投影表示为：I‾highI‾high′=QhighQhigh′=∫l0lhQ(li)dl∫l0lhQ′(li)dlI‾lowI‾low′=QlowQlow′=∫lplhQ(li)dl∫lplhQ′(li)dl---(1)]]>其中和分别代表穿过人体后待测的高能窗口和低能窗口的光强，和为高、低能窗口原始光强，Q(li)和Q′(li)分别代表了在正常扫描和空扫描下探测器像素中单位厚度内收集到的光生电荷数，Qlow和Q′low分别代表了两次扫描下低能能谱段产生的光生电荷总数；能量低于Eb的光子将会在lp之前被完全吸收，Qhigh和Q′high是两种扫描下高能能谱段产生的光生电荷总数；Step4：调整Eb位置，重新定义高低能谱，针对于不同的探测器像素、扫描过程及投影需求，通过调整边界Eb，改变高能能谱的宽度及平均能量，选定Eb后重新回到Step2，实现在一次射线曝光的情况下求解出多种不同的高低能谱组合的投影结果并用于成像。