实验性双模台式X射线荧光CT与透射CT系统可达成的透射CT图像质量及X射线剂量研究

1：实验设计与方法选择：

本研究采用实验台式锥束CT+XFCT系统进行CT扫描。设计原理旨在评估多模态成像的CT图像质量和辐射剂量。方法包括：采用不同X射线参数（管电压：40和62 kVp；电流：2.5、5和10 mA；每投影曝光时间：17 ms）的锥束CT扫描；通过稀疏扫描和短扫描降低剂量；使用有序子集同步代数重建技术(OS-SART)和全变分(TV)最小化进行图像重建。理论模型包含稀疏扫描的压缩感知算法和短扫描的扇形束几何模型。

2：5和10 mA；每投影曝光时间：

2. 样本选择与数据来源：使用两种模体：定制圆柱形3D打印聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)模体（直径3 cm，高度7 cm），内置六列金纳米粒子(GNPs)柱状体（浓度分别为0.05、0.08、0.1、0.2、0.5和1 wt.%）；商用CT质量保证模体(型号700-QA，CIRS)，包含具有3D线对靶标（6、8、10、11和12 LP/CM）的分辨率模体，以及背景上方10和20 HU的圆柱形低对比度靶标模体。GNP溶液由AuroVist 15 nm储备液配制。

3：样本选择与数据来源：

3. 实验设备与材料清单：设备包括：配备单极钨靶X射线源(MXR-160/22，COMET，焦点尺寸1 mm)的实验台式CT+XFCT系统；铅制锥束准直器（厚度5 cm，入口孔径1 cm，出口孔径2 cm）；经0.4 mm铝和0.08 mm铜过滤的X射线束；Dexela X射线探测器(1207NDT，碘化铯闪烁体，74.8 μm像素间距)；旋转载物台；Farmer型电离室(型号N30013，PTW)；静电计(Wellhofer DOSE 1 IBA剂量测定)；搭载MATLAB R2014b的计算机。材料包括PMMA模体、GNP溶液及商用模体。

4：5和1 wt.%）；商用CT质量保证模体(型号700-QA，CIRS)，包含具有3D线对靶标（11和12 LP/CM）的分辨率模体，以及背景上方10和20 HU的圆柱形低对比度靶标模体。GNP溶液由AuroVist 15 nm储备液配制。 实验设备与材料清单：

4. 实验流程与操作规范：每个X射线束设置下以360个投影角度（0至359°，1°增量）扫描模体。额外扫描采用稀疏投影（总量半数和四分之一）和短扫描（180°加扇形角）。投影数据经平场校正和基于空气扫描的对数归一化预处理。数据采集包含设置X射线参数、旋转载物台和探测透射X射线。

5：4 mm铝和08 mm铜过滤的X射线束；Dexela X射线探测器(1207NDT，碘化铯闪烁体，8 μm像素间距)；旋转载物台；Farmer型电离室(型号N30013，PTW)；静电计(Wellhofer DOSE 1 IBA剂量测定)；搭载MATLAB R2014b的计算机。材料包括PMMA模体、GNP溶液及商用模体。 实验流程与操作规范：

5. 数据分析方法：图像通过MATLAB中的OS-SART和TV最小化重建。计算对比噪声比(CNR)和调制传递函数(MTF)。CNR公式为(感兴趣区均值-背景均值)/背景标准差，检测限设为CNR>5。MTF通过边缘扩展函数的傅里叶变换获得。剂量测量采用电离室和静电计，遵循AAPM TG-61规范。