摘要
背景
照射到硅光子计数探测器（Si PCD）上的X射线可能会发生康普顿散射，并仅向传感器传递几keV的能量。这些事件很难与电子噪声区分开来。在重建之前，扫描仪必须解决一个混合估计问题来确定衰减情况：最低能量区间受到虚假计数的干扰，而较高能量区间基本上不受电子噪声的影响。
目的
在该混合场景中有效地估计衰减值。先前的研究考虑了完全不受电子噪声影响的PCD或包含电子噪声的能量积分探测器的衰减估计，但混合场景中的最佳估计器仍不清楚。本文的目的是设计一种能够减少Si-PCD CT图像中偏差和方差的衰减估计器。
方法
我们提出使用凸优化方法来构建一个2D查找表，将使用最低能量区间（包含虚假计数）和较高能量区间（所有计数合并为一个无虚假计数的区间）的计数映射到最佳估计的物体衰减值。根据文献中的假设，Si PCD的能量阈值被设定为6 keV和10 keV。在感兴趣的范围内，计数较少，因此虚假计数和真实计数都被建模为泊松分布。我们提出的估计器与三种参考估计器进行了比较：朴素的对数估计器和基于Li等人（IEEE Trans Med Img 2023）以及Bushe等人（Phys Med Biol 2023）的改进对数估计器。参考估计器要么同时使用最低和较高能量区间，要么仅使用较高能量区间。在模拟中测试了20厘米、30厘米和40厘米的水模体，其中包含两个2.6厘米的类骨插件。我们假设使用120 kVp和833 mA的辐射条件，且不进行mA调制。为了避免束硬化造成的混淆伪影，类骨插件被建模为原子序数与水相当但密度较高的物质，并使用了水束硬化校正。
结果
与参考估计器相比，所提出的估计器在所有模体尺寸上都实现了零平均偏差和最低方差。对于30厘米的模体，当使用两个能量区间时，对数估计器、Li的估计器和Bushe的估计器的偏差分别为4 HU、1 HU和1 HU，方差分别比所提出的方法高7%、5%和5%。对于40厘米的模体，它们的偏差增加到超过20 HU。相反，当仅使用较高能量区间时，对数估计器、Li的估计器和Bushe的估计器的偏差分别为4 HU、0 HU和0 HU，但其方差分别显著增加到17%、14%和14%，并且在40厘米的模体上仍然存在偏差。
结论
对于Si PCD而言，将最低能量阈值设置得足够低以至少检测到一些虚假计数，并结合我们提出的衰减估计器，可以提高非光谱成像任务的剂量效率。
利益冲突声明
作者声明没有利益冲突。
