摘要
背景
像素间的电荷共享会扭曲X射线光子计数探测器的计数和光谱信息。为了充分发挥这些探测器在医学诊断中的潜力，需要采用补偿方法来消除电荷共享效应。
目的
本文提出了一种统计方法，通过应用基于符合事件采集得到的光谱响应矩阵来校正像素化光子计数探测器中的电荷共享效应。
方法
该技术基于使用均匀辐照和任意多色光谱进行的初步校准，在此过程中，收集了像素与其八个邻居之间的符合事件数量，针对不同的能量区间进行统计。然后确定一个基于符合事件的响应矩阵（CBRM），并用于校正使用相同探测器及传统多比较器电子设备获取的其他光谱数据。该技术通过Geant4蒙特卡洛模拟（针对1毫米厚的CdTe探测器）以及使用Timepix4芯片读取的300微米厚硅传感器数据进行了验证。本研究未分析脉冲堆积效应。
结果
该响应矩阵能够恢复光谱信息，其性能可与模拟电荷求和（ACS）算法相媲美。例如，对于一个由水和碘溶液衰减的120 kV X射线管产生的光谱，以及一个像素大小为200微米的CdTe探测器，将校正结果与理想光谱进行比较后，CBRM方法的平均绝对百分比误差（MAPE）为20.0%，而ACS方法的MAPE为22.8%。ACS方法对电子噪声更敏感，因此需要更高的噪声区分阈值。对于使用硅传感器采集的单色光谱实验数据，恢复后的能量峰值的高斯拟合平均值和标准差与基于3个像素块的聚类算法得到的结果接近。对于一个由银溶液衰减的50 kV X射线管产生的多色光谱，CBRM校正与聚类分布相比的MAPE值为6.2%。此外，研究表明，通过精细划分能量范围来确定的CBRM矩阵可以适应后续采集中使用的较少能量区间数量，而不会影响光谱校正的准确性。对非均匀辐照的初步重建展示了该方法恢复整体光谱图像的潜力。
结论
所提出的方法允许实验性地确定一个与物理模型或参数化无关的响应矩阵，并且可以通过一个简单的符合事件电子电路在校准阶段实现，该电路涉及的像素数量有限。与ACS技术相比，应用响应矩阵仅需要使用现有的多比较器读出系统收集的计数数据，而不会在采集过程中引入额外的死时间。
利益冲突声明
作者声明没有利益冲突。
