[发明专利]基于宽光束小步长扫描方式的X射线发光断层成像方法

摘要

本发明涉及一种基于宽光束小步长扫描方式的X射线发光断层成像方法，包括下列步骤：①数字X射线成像系统和XLCT成像参数设置。③将注入纳米荧光颗粒的待测物体放到成像腔。④X射线束的设置，实现宽光束小步长的扫描激发方式。⑤对待测物体进行扫描，而后通过光纤探测器接收近红外光子，用光电倍增管记录光子数量。⑥正向模型构建。⑦逆向模型构建。

主权项

1.一种基于宽光束小步长扫描方式的X射线发光断层成像方法，包括下列步骤：①数字X射线成像系统和XLCT成像参数设置：将系统开启，让X微焦点光源和CMOS探测器预热，X射线光源位于物体的正上方且到物体的距离为80cm，利用光纤接收从待测物体表面发出的近红外光。③将注入纳米荧光颗粒的待测物体放到成像腔，调整位移台进行校准操作，保证待测物体在实验过程中可以全部被扫描到；④X射线束的设置：根据待测物体尺寸设计合适的准直器实现多光束X射线准直，设采用k条光束，光束初始位置沿成像腔直径方向将成像腔k等分，射线宽度为0.8mm，平移步长为0.1mm，即实现宽光束小步长的扫描激发方式；⑤对待测物体进行扫描，而后通过光纤探测器接收近红外光子，用光电倍增管记录光子数量，即测量量Φ，该角度扫描完成后，将线性平移台调整到初始位置，依次旋转60°，120°，再次按上述步骤进行扫描，并将采集到的信号保存，用于后续图像重建；⑥正向模型构建：利用有限元法将待测物体进行有限元剖分建模，剖分单元采用四面体，将信号采集光纤的位置配准到该模型，将光纤探测器所在位置设置点光源，代入扩散方程后求解每个光纤探测器对应的系统矩阵Φ_i，i＝1,2,…,nd,nd，为探测器数量，则获得整体系统矩阵A＝[Φ_n1,Φ_n2,...,Φ_nd]^Τ，然后根据选择性激发向量对整体系统矩阵A进行修正，选择性激发向量定义为：位置r处的节点node_r在X射线束照射范围Ω_X内，其值设置为1，否则设置为0，即得到I是每一个投影角度下线性扫描步长的数量，J是投影角度的个数，I×J为总的采集数据的次数，采用k条宽光束进行小步长扫描，扫描I*J次，得到待测物体表面的光通量密度的测量量b；⑦逆向模型构建：对纳米发光粒子密度的空间分布η的求解作无约束最优化求解b是待测物体表面的光通量密度的测量量，采用ART迭代算法进行迭代处理，以求得η的最小范数‑最小二乘解β为松弛因子，取β＝0.2。