近日，我系2020级研究生邓一凡发表于Medical Physics的论文“使用能谱调制器和飞焦点技术实现多能交织锥束CT能谱成像与散射解耦物质分解”【 “Multi-energy blended CBCT spectral imaging and scatter-decoupled material decomposition using a spectral modulator with flying focal spot (SMFFS)”】，受到了全球学者们的广泛关注，发表后三个月内获得了232次下载量，在中国作者发表文章中位列前茅，获得2024年第一季度Wiley中国开放科学高贡献作者奖。Wiley开放科学高贡献作者奖统计了较受中国作者认可的Wiley开放获取期刊中由中国作者（通讯作者所在机构为中国大陆机构）在一个季度发表的所有文章，根据文章发表后3个月内的全文阅读下载量，从每本期刊选出下载量最高的若干篇中国作者发表的论文授予“Wiley威立中国高贡献作者”奖以感谢作者为科技进步做出的贡献。
获奖论文通讯作者为我系长聘副教授高河伟老师。高河伟课题组长期致力于锥束CT能谱成像方面的基础理论研究与关键技术创新。基于平板探测器的锥束CT具有集成度高、空间分辨率高、便捷灵活等优势，近20年来蓬勃发展，在专科诊断与图像引导等医疗健康领域已有广泛应用。能谱成像可获得物质成分信息，定量性能好、图像伪影小，是锥束CT实现精准成像的必经之路。然而，普遍存在的X射线散射和大锥角效应等基础物理挑战，严重制约锥束CT能谱成像性能。为突破当前锥束CT能谱成像的关键技术瓶颈，课题组创新性提出了基于射线源能谱滤波器和飞焦点技术的“时空混合能谱调制”锥束CT成像新方法，结合“能谱-散射”解耦合物质分解新思路，旨在统一物理模型下同时高效去除射线散射并实现能谱成像，有望为锥束CT进一步发展和临床应用提供创新解决方案。
这是一项具有挑战性的长期高效研究。2019年，在美国医学物理学家协会（AAPM）年会上首次提出了创新想法；同年[Physics in Medicine & Biology 64(12):125006]，提出了一套全影像链自适应物理建模与校正新机制，以解决长期困扰人们的CT非均匀滤波及探测器单元个体差异等造成CT系统能谱响应不一致性的基础物理难题。2021年 [Medical Physics 48(4):1557-70]，关于“时空混合能谱调制”新型成像原理的期刊论文发表，并物理实验验证 “散射去除+能谱校正”的可行性；同年 [Physics in Medicine & Biology 66(7):075003]，理论推导射线散射新特性，打破了散射校正须先于多色校正的传统认知，为“时空混合能谱调制” 奠定了重要的方法学基础。2023年，在Fully3D国际会议口头报告展示基于“残差能谱”的能散解耦物质分解关键性突破，获得了会议旅行奖资助。2024年，获奖论文基于多年创新成果积累，利用自主设计研制的三维金属钼能谱调制器，在国际上首次物理实验验证了统一物理模型下的“散射去除+能谱成像”的可行性：较散射估计与双能成像分离的传统方法，新方法可显著提升锥束CT的定量成像性能，多能模体虚拟单能图像感兴趣区的均方误差从19 HU降至8 HU，胸腔模型感兴趣区的不均匀度从59 HU降至14 HU。
基于射线源能谱滤波器和飞焦点技术的“时空混合能谱调制”成像原理示意、能谱-散射解耦合方法框架、实验平台以及首次物理实验验证统一物理模型下的“散射去除+能谱成像”
近年来，高河伟课题组在双层平板探测器、快速千伏切换等其他锥束CT能谱成像技术方向上也积极开展深入研究。特别地，针对了双层平板探测器锥束能谱CT中，能量分离度和底层探测器接收信号弱造成的物质分解不稳定的难题，2023年 [Medical Physics 50(11): 6762-78]，提出了融入物理先验知识的“投影域-图像域”双域混合物质分解和能谱重建新方法，并在国际上首次验证了基于双层平板探测器的双能头颅锥束CT的可行性。研建了世界首台融合快速千伏切换和双层平板探测器的锥束能谱CT桌面系统，2024年 [Physics in Medicine and Biology 69(11): 115005]，国际上首次物理实验展示探源融合锥束能谱CT的优越成像性能。值得一提的是，多模式融合能谱成像前景广阔，“时空混合能谱调制”方法本身天然兼容于双层平板探测器、快速千伏切换等能谱成像技术。
这些相关研究工作，立足于锥束CT能谱成像物理和关键技术，以全面提升锥束CT图像质量和成像性能为导向，将有助于推动和发展锥束CT在便携式快速诊断、精准诊疗图像引导及小型化专科CT等临床应用。
获奖论文重要合作者还包括美国斯坦福大学放射学系Adam Wang教授，suncitygroup太阳新城2019级博士生周浩、2021级博士生王志磊。研究工作得到国家自然科学基金（12075130, U20A20169）和国家重点研发计划（2022YFE0131100）的资助。Medical Physics是美国医学物理学家协会（AAPM）会刊、医学物理领域权威国际期刊，提供有开放获取选项，但获奖论文为非开放获取文章。
相关文献：https://doi.org/10.1002/mp.17022
