通过多铅笔束激发加速 X 射线荧光计算断层扫描
医学物理
2025-02-25 v2
摘要
X射线荧光计算断层扫描（XFCT）是一种X射线分子成像形式，具备对高Z金属纳米粒子（MNPs）进行详细定量成像的能力，这些粒子广泛用于多功能治疗-成像应用。由于其经济实惠和可及性，台式XFCT原型系统通常采用单像素探测器（SPD）配合单铅笔束（SPB）X射线激发。虽然这种设计（类似于第一代CT几何结构）实现了可靠的检测灵敏度，但受限于漫长的扫描时间。同时多铅笔束（MPB）激发的使用为显著减少扫描时间提供了可行的解决方案。本研究开发了一种可重复使用的工作流程，将蒙特卡洛（MC）仿真与3D打印相结合，用于设计Nbeam-MPB准直器，其中Nbeam为准直器产生的束数。作为初始测试，我们制作了一个2-MPB准直器，并在物理化 phantom 以及植入含金盐（H[AuCl4]）琼脂颗粒的小动物上评估了2-MPB基于XFCT的成像性能。结果表明，在不牺牲对比噪声比（CNR）的情况下，图像获取速度提高了2倍。我们进一步研究了Nbeam-MPB加速在MC计算XFCT系统中的概念，确认在4-MPB激发下至少可实现4倍加速。结合额外的系统优化，例如X射线束流优化，XFCT成像可进一步加速，将扫描时间从小时级缩短至分钟级，满足日常MNP成像的需求。
引用
@article{arxiv.2502.14524,
title = {Accelerated X-Ray Fluorescence Computed Tomography via Multi-Pencil-Beam Excitation},
author = {Ryder M. Schmidt and Daiki Hara and Jorge D. Vega and Marwan Abuhaija and Brett Bocian and Wendi Ma and Nesrin Dogan and Alan Pollack and Ge Wang and John C. Ford and Junwei Shi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2502.14524},
year = {2025}
}