Simulación y corrección del efecto de acumulación en CT de conteo profundo de fotones de silicio

Área de la Ciencia:

• Física de las imágenes médicas
• Modelado computacional
• Tecnología de detección

Sus antecedentes:

• La tomografía computarizada de conteo de fotones (TC) ofrece una resolución espectral y espacial mejorada.
• La acumulación de pulsos en los detectores de conteo de fotones causa pérdida de conteo y distorsión espectral, lo que afecta la calidad de la imagen.
• Los detectores de silicio profundo con píxeles segmentados tienen como objetivo mitigar la acumulación optimizando las tasas de conteo.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar y validar un marco gemelo digital para sistemas CT de conteo profundo de fotones de silicio.
• Evaluar la precisión del marco en la simulación de los efectos de acumulación de pulsos mediante la comparación de la simulación con las mediciones de los prototipos.
• Investigar el impacto de la acumulación en la calidad de la imagen y evaluar un algoritmo de corrección de acumulación basado en datos.

Principales métodos:

• Integrado un modelo de detector de pila semi-no paralizable en el entorno de simulación CatSim.
• Validación del marco de simulación con los datos de conteo medidos de un prototipo de CT de conteo de fotones de silicio profundo.
• Incorpora una cadena de imagen típica que incluye descomposición de material y corrección de pila para la generación de imágenes fantasmas.

Principales resultados:

• El modelo de acumulación demostró una alta precisión, con desviaciones inferiores al 5% en la tasa de recuento y la varianza en comparación con las mediciones.
• El algoritmo de corrección de acumulación suprimió efectivamente los artefactos por debajo de los niveles de ruido en imágenes monocromáticas y materiales.
• El sesgo de yodo se redujo significativamente del 26% al 2% sin comprometer la relación contraste-ruido (CNR).

Conclusiones:

• El marco de gemelos digitales validado representa de manera confiable los efectos de acumulación de pulsos en la TC de recuento de fotones de silicio profundo.
• El algoritmo de corrección de pila muestra un buen rendimiento, lo que reduce potencialmente la necesidad de recalibración en exploraciones moduladas.
• El trabajo futuro incluye la optimización de la velocidad de simulación y la expansión del marco para incluir otros efectos de detector.