多能量 CT：基于单一多能量源直接重建电子密度和质量密度

从计算机断层扫描（CT）重建中量化物质的质量密度和电子密度，在某些医疗实践（如放射治疗计划）中具有极高的价值。然而，当使用单一多能量源和光谱无辨识探测器时，以质量密度或电子密度唯一地参数化 X 射线衰减是一个不适定问题。现有的单源多能量建模方法通常强制与物理模型（如水-骨或光电-康普顿分解）保持一致，这些模型要么需要详细的预先分割，要么具有限制性的能量依赖关系，并可能需要针对感兴趣的量进行进一步校准。在本工作中，我们引入一种以数据为中心的方法，用分段线性函数直接将衰减拟合到质量密度或电子密度，并提出一种无需分割的统计重建算法来利用它，其复杂度与其他迭代方法处于同一量级。我们展示了这如何允许在衰减建模中获得更高的精度，并通过数值胸腔和金属植入物数据展示了其优越的定量成像能力，并用真实的锥束 CT 测量数据进行了验证。