探测角度对笔束X射线荧光CT成像质量的影响

发布时间：2021-02-25 02:14

　　常规X射线荧光计算机断层扫描（XFCT）成像中,探测角度与荧光收集效率密切相关。基于MCNP5设计了多探测角度下笔束XFCT成像系统,对质量浓度为1%的金纳米溶液柱形模体进行成像仿真,并采用滤波反投影（FBP）算法、联合代数重建（SART）算法和最大似然模型期望最大化（ML-EM）算法重建元素分布。通过对比度噪声比定量分析不同角度下不同算法重建图像的效果,研究探测角度对成像质量的影响。结果表明,FBP算法在背向散射角度下有较好的成像质量,SART算法和ML-EM算法在垂直角度和背向散射角度均有较好的成像质量。 

【文章来源】：激光与光电子学进展. 2020,57(16)北大核心

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

笔束XFCT的原理

基于蒙特卡罗方法实现XFCT系统的仿真，使用MCNP(Monte Carlo N particle transport code）软件包建立模型，模型透视图如图2(a）所示。其中，PMMA材料的圆柱模体直径为1.6cm，在模体中开孔嵌入样品。开孔直径为0.5cm，嵌入质量浓度为1%的金纳米颗粒（GNPs）水溶液。以模体横截面圆心为实验室坐标原点，s轴正方向为X射线的入射方向，即0°方向，每逆时针旋转5°放置一个探测器，共放置46个探测器，模型俯视图如图2(b）所示。对于笔束常规X射线管源，完整扫描模体时需要平移64次，每次平移0.025cm。每平移一次X射线管源，模体需完成360°旋转。每个探测器均可得到64×360个投影数据，每次投影运算探测器记录4×108个粒子的能量分布，最终得到的光子计数数据相对误差低于10%。探测器相关参数如表1所示，探测面中心与模体中心连线均垂直于探测面。为降低仿真时间，将MCNP模型中的X射线管源用虚拟源替换，其能谱采用SpeckCalc软件计算，参数设置如表2所示，计算得到的入射X射线能谱如图3所示。

对于笔束常规X射线管源，完整扫描模体时需要平移64次，每次平移0.025cm。每平移一次X射线管源，模体需完成360°旋转。每个探测器均可得到64×360个投影数据，每次投影运算探测器记录4×108个粒子的能量分布，最终得到的光子计数数据相对误差低于10%。探测器相关参数如表1所示，探测面中心与模体中心连线均垂直于探测面。为降低仿真时间，将MCNP模型中的X射线管源用虚拟源替换，其能谱采用SpeckCalc软件计算，参数设置如表2所示，计算得到的入射X射线能谱如图3所示。3.2 荧光信号提取


本文编号：3050279