康普顿散射层析中多次散射及其对扇形束CT的影响

近年来能量分辨闪烁晶体的发展，为新型应用与成像系统开辟了道路。在计算机化断层扫描（CT）背景下，它使得能够利用能量作为补充源与探测器位置的信息维度。将能量测量与康普顿散射（光子与物质之间的主导相互作用）的性质联系起来至关重要。对光谱数据的适当建模引出了康普顿散射层析（CST）的概念。多次散射构成了 CST 的主要困难。一般而言，无法知晓一个光子在被测量前经历了多少次散射。文献中，光谱数据的这一性质常通过仅在光谱数据模型中考虑一阶散射而被回避。然而，这种考虑并不反映现实，因为二阶及更高阶散射是光谱测量的实质组成部分。本工作中，我们提出通过对光谱数据在建模与映射性质方面进行分析来应对这一困难。由于多次散射的复杂性，我们对二阶散射进行建模与研究，并通过猜想将结果推广至更高阶。研究最终给出了一种基于光谱数据变化的通用重建策略，并在联合 CST-CT 扇形束扫描器上以仿真加以说明。我们进一步展示了该方法如何推广至高能多色辐射源。