kV-CBCT散射校正：解析计算康普顿单散射分量

"这篇论文主要探讨了在锥形束CT（kV-CBCT）中，如何通过解析计算来校正铅笔束散射核（PBSK）中的康普顿单散射分量，以提高散射校正的准确性。" 在医学成像技术中，kV-CBCT因其在诊断和治疗规划中的应用而变得日益重要。然而，图像质量常常受到散射辐射的影响，导致图像对比度降低和结构模糊。散射校正是提高CBCT图像质量的关键步骤，其中，铅笔束散射核（PBSK）的准确建模对于散射校正至关重要。 通常，散射校正采用叠加或卷积方法，但这些方法在处理对象尺寸、形状不规则和内部结构异质性时存在局限性，导致PBSK的空间变化。论文的研究重点在于康普顿单散射（CSS），这是总散射中的主导成分，尤其是在高能光子束中。CSS由初级光子与物质相互作用后产生的散射光子形成，并在光子穿过物体时经历衰减。 为了量化和校正CSS，研究者提出了一个新颖的分析方法，将衰减项从线积分中分离出来，并用平均值等效地替换，从而得到与成像对象无关，只与光束特征相关的散射线积分。他们通过引入“有效散射中心”的概念来计算平均衰减，简化了计算过程。这种方法不仅提高了计算效率，而且为自适应叠加方法中的空间变异PBSK校正提供了可能。 论文中，研究团队使用实际的kV-CBCT系统参数进行了模拟和验证，结果表明，所提出的分析框架与参考结果高度一致，且比传统的基于点散射模型的方法更有效。这为未来改进CBCT散射校正算法提供了理论基础，有助于进一步提升CBCT图像的质量和诊断准确性。 论文详细讨论了CSS的解析计算过程，包括数学模型的建立、有效散射中心的概念以及与现有方法的比较。这些工作对于理解康普顿散射在CBCT中的作用，以及优化散射校正策略具有重要意义，对于医疗物理学家、临床工程师和放射肿瘤学家来说是一份宝贵的资源。 这项研究提供了一种新的解析计算方法，用于校正kV-CBCT中因康普顿单散射引起的图像失真，有望改善成像质量和临床应用效果。