基于飞行焦点光谱调制器(SMFFS)的多能融合CBCT光谱成像
医学物理
2025-01-07 v2
摘要
常规锥束CT(CBCT)易受散射与束硬化伪影影响,且散射与光谱效应的相互纠缠带来了额外复杂性。本工作中,我们首次尝试开发一种基于飞行焦点光谱调制器(SMFFS)的静止光谱调制技术,作为一种有前景的低成本方法,在统一框架中精确解决X射线散射问题并从物理上实现光谱成像。为应对交织的散射-光谱挑战,我们提出一种基于散射相似性假设的SMFFS散射解耦物质分解(SDMD)新方法。对具有不同焦点偏转的纯水圆柱模体的蒙特卡洛模拟表明,在约2 mm范围内的焦点偏转整体共享相当相似的散射分布。使用临床腹部CT数据集的数值模拟表明,采用SDMD方法的SMFFS可获得更好的物质分解与CT值精度,且伪影更少。在台式CBCT系统上使用Gammex多能CT模体及拟人化胸部模体进行的物理实验,证明了SMFFS实现CBCT光谱成像的可行性。对于胸部模体,在70 keV虚拟单色图像(VMI)的选定感兴趣区域(ROIs)中,SMFFS CB扫描的均方根误差(RMSE)为11.8 HU,而顺序80/140 kVp(DKV)CB扫描在有无散射校正时分别为14.5和437.6 HU。此外,选定区域间的非均匀性在SMFFS CB扫描中为14.1 HU,而在采用传统散射校正方法与否的DKV CB扫描中分别为59.4和184.0 HU。我们的初步结果表明,SMFFS能够实现CBCT的同步散射校正光谱成像,并有效提升其定量成像性能。
引用
@article{arxiv.2212.05249,
title = {Multi-Energy Blended CBCT Spectral Imaging Using a Spectral Modulator with Flying Focal Spot (SMFFS)},
author = {Yifan Deng and Hao Zhou and Zhilei Wang and Adam S. Wang and Hewei Gao},
journal= {arXiv preprint arXiv:2212.05249},
year = {2025}
}