(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211008806.6 (22)申请日 2022.08.22 (71)申请人 清华大学 地址 100084 北京市海淀区清华园1号 (72)发明人 李亮　陈志强　张丽　邢宇翔　 高河伟　邓智　王振天　武传鹏　 (74)专利代理 机构 北京清亦华知识产权代理事 务所(普通 合伙) 11201 专利代理师 于腾昊 (51)Int.Cl. G01N 23/223(2006.01) G06T 17/00(2006.01) (54)发明名称 X射线荧光成像方法、 装置、 电子 设备及存储 介质 (57)摘要 本申请涉及一种X射线荧光 成像方法、 装置、 电子设备及存储介质， 包括： 将X射线入射到待扫 描样品， 激发待扫描样品中的X射线荧光光子和 散射光子； 将荧光光子和/或散射光子射入康普 顿相机探测器， 获取康普顿相机探测器移动过程 中荧光光子和散射光子发生康普顿散射时发生 散射事件的第一空间坐标和第一沉积能量， 及发 生吸收事件的第二空间坐标和第二沉积能量； 根 据第一空间坐标、 第一沉积能量、 第二空间坐标 和第二沉积能量进行康普顿相机的图像重建， 得 到待扫描样品的三维图像。 由此， 解决了X射线激 发产生的散射光子带来大量噪声和较低的信 噪 比， 导致荧光光子的识别和成像困难， 以及康普 顿相机对于100keV以下的入射光子分辨率低等 问题。 权利要求书2页 说明书10页 附图3页 CN 115356362 A 2022.11.18 CN 115356362 A 1.一种X射线荧 光成像方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 将X射线入射到待扫描样品， 激发所述待扫描样品中荧光元素的X射线荧光光子和散射 光子； 基于预设的入射角度， 将所述荧光光子和/或所述散射光子射入康普顿相机探测器， 并 获取所述康普顿相机探测器移动过程中所述荧光光子和所述散射光子发生康普顿散射时 发生散射事件的第一空间坐标和 第一沉积能量， 以及发生吸收事件的第二空间坐标和 第二 沉积能量； 以及 根据所述第一空间坐标、 所述第一沉积能量、 所述第二空间坐标和所述第二沉积能量 进行康普顿相机的图像重建， 得到所述待扫描样品的三维图像。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特 征在于， 所述预设的重建算法为： 其中， 为经过(l+1)轮迭代后的图像的体素j， l为整数， 为经过l轮迭代后的图 像的体素j， Tij为系统矩阵， Sj为灵敏度矩阵， i为事件数索引， j为体素索引， N为事件总数， M 为体素总数， k 为体素索引， Tik为系统矩阵的元 素， 为经过l轮迭代后的图像的体素k。 3.根据权利要求2所述的方法， 其特 征在于， 所述系统矩阵为： 其中， vj为体素j的成像空间体积， P(yi|x,E0)为事件yi与空间点x有关的概率， x为空间 中一点， yi为第i个事件， E0为入射光子总能量， P(x∈vj)为空间点x在 体素j的体积vj内的概 率。 4.根据权利要求3所述的方法， 其特 征在于， 还 包括： 基于预设的散射校正 算法， 更新所述系统矩阵， 其中， 更新后的所述系统矩阵为： 其中， 为改写后的系统矩阵， 表示为事件yi不属于散射光子带来的 事件集Y(Scattering)的概率。 5.根据权利要求3所述的方法， 其特 征在于， 还 包括： 基于预设的多普勒展宽校正的低能重建算法和所述散射校正算法， 确定所述系统矩 阵， 其中， 所述系统矩阵为： 其中， 为事件yi与体素vj之间的向量， 为向量 与竖直方向的夹角， β 为真实散射角， θ 为测量散 射角， K( β,E0)为康普顿散 射截面， σer为探测器能量分辨率， σsr为探测器空 间分辨 率， σdb为多普勒展宽效应带来的重建角度不确定度， h(φi)为事件i来自于散射光子的概 率。 6.一种X射线荧 光成像装置， 其特 征在于， 包括：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115356362 A 2激发模块， 用于将X射线入射到待扫描样品， 激发所述待扫描样品中荧光元素的X射线 荧光光子和散射 光子； 获取模块， 用于基于预设的入射角度， 将所述荧光光子和/或所述散射光子射入康普顿 相机探测器， 并获取所述康普顿相机探测器移动过程中所述荧光光子和所述散射光子发生 康普顿散射时发生散射事件的第一空间坐标和 第一沉积能量， 以及发生吸收事件的第二空 间坐标和第二 沉积能量； 以及 成像模块， 用于根据 所述第一空间坐标、 所述第 一沉积能量、 所述第 二空间坐标和所述 第二沉积能量进行康普顿相机的图像重建， 得到所述待扫描样品的三维图像。 7.根据权利要求6所述的装置， 其特 征在于， 所述预设的重建算法为： 其中， 为经过(l+1)轮迭代后的图像的体素j， l为整数， 为经过l轮迭代后的图 像的体素j， Tij为系统矩阵， Sj为灵敏度矩阵， i为事件数索引， j为体素索引， N为事件总数， M 为体素总数， k 为体素索引， Tik为系统矩阵的元 素， 为经过l轮迭代后的图像的体素k。 8.根据权利要求6所述的装置， 其特 征在于， 所述系统矩阵为： 其中， vj为体素j的成像空间体积， P(yi|x,E0)为事件yi与空间点x有关的概率， x为空间 中一点， yi为第i个事件， E0为入射光子总能量， P(x∈vj)为空间点x在 体素j的体积vj内的概 率。 9.一种电子设备， 其特 征在于， 包括存 储器、 处理器； 其中， 所述处理器通过读取所述存储器中存储的可执行程序代码来运行与 所述可执行 程序代码对应的程序， 以用于实现如权利要求1 ‑5任一项所述的X射线荧 光成像方法。 10.一种计算机可读存储介质， 所述计算机可读存储介质存储有计算机程序， 其特征在 于， 该程序被处 理器执行时实现如权利要求1 ‑5任一项所述的X射线荧 光成像方法。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115356362 A 3