基于光子计数探测器的能谱口腔CT成像关键理论与技术研究

Dental CT has become an important mean in diagnosis of oral and maxillofacial diseases. However, a number of technical challenges limit its values for broader applications, such as, insufficient low contrast resolution, lack of efficient metal artifact calibration method, and etc. Dual spectral CT brings opportunities for solving the problems. But due to technical and cost limitation, it is difficult to apply existing dual spectral CT implementation methods directly to dental CT. The fast development of photon counting detector (PCD) provide us a new way. This project will study the key theories and technologies in developing PCD base spectral dental CT, including dual spectral reconstruction problem, basis function selection problem, spectral estimation problem, and etc. Soft methods for solving PCD’s pulse-pileup problem will also be studied. The new PCD-CT system will have significant improvement in both soft tissue differentiation and quantitative CT imaging. The application scope will be tremendously extended, promoting the development of oral and maxillofacial radiology. The achievements will be used in homemade dental PCB-CT. It will also promote the development of other PCD-CT systems.

口腔CT已成为目前口腔颌面部疾病诊断的重要手段，但还存在一些亟待解决的技术问题限制了其临床应用范围，包括低对比度组织分辨能力不足、缺少有效的金属伪影校正方法等。能谱CT成像是解决上述问题的一个有效方法，但是现有医学双能谱CT的实现方式难以推广到口腔CT设备。光子计数探测器（PCD）的快速发展为能谱口腔CT设备的研制提供了新途径。本项目拟研究口腔PCD-CT设备研发中的部分关键理论和技术问题，包括双能谱图像重建问题、基函数优选问题和能谱估计问题等，还研究PCD脉冲堆积问题的软件解决方案，期望在提高口腔低对比度组织分辨能力、减轻或消除口腔CT图像伪影等方面实现重要突破，扩展口腔CT在口腔及颌面疾病诊断中的适用范围，促进口腔颌面放射学的发展。本项目研究成果将用于研制国产口腔PCD-CT设备，对研制其他类型的PCD-CT设备也具有推动作用。

口腔CT已成为目前口腔颌面部疾病诊断的重要手段，但还存在一些亟待解决的技术问题限.制了其临床应用范围，包括低对比度组织分辨能力不足、缺少有效的金属伪影校正方法等。针对上述问题，本项目研究了基于光子计数探测器的能谱口腔CT（PCD-CT）成像中的关键理论和技术问题，包括：PCD-CT图像重建问题、能谱CT成像基函数的优化选取问题，以及能谱能谱估计问题等。项目执行期间，提出了几种PCD-CT图像重建算法和能谱估计方法，并利用课题组的实验设备，搭建了PCD-CT实验验证平台，对提出的算法进行了有效性验证。此外，提出的IFBP图像重建算法还成功应用于课题组研制的双能谱显微CT上，取得了很好的成像效果。本项目研究成果将用于研制国产口腔PCD-CT设备，对研制其他类型的PCD-CT设备也具有推动作用。