CN110146524B - 基于逆康普顿散射源的ct扫描与重建方法以及成像系统 - Google Patents

基于逆康普顿散射源的ct扫描与重建方法以及成像系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于逆康普顿散射源的CT扫描与重建方法以及成像系统，CT扫描与重建方法包含：步骤S1：通过逆康普顿散射源在每一投影方向上对样品进行不同方向的多个扇束的扫描，以获得每一投影方向上相互重叠的多个扇束的子投影；步骤S2：对每一投影方向上的子投影进行重构获得每一投影方向上的至少两个能量下的完整投影，同时对每一投影方向上的扇束的子能谱进行重构获得每一投影方向上对应于完整投影的完整能谱；步骤S3：通过双能或多能CT重建算法根据完整投影及完整能谱获得样品的空间结构及材料信息。

Description

基于逆康普顿散射源的CT扫描与重建方法以及成像系统
技术领域
本发明涉及一种CT扫描与重建方法以及成像系统，特别涉及一种基于逆康普顿散射源的CT扫描与重建方法以及成像系统。
背景技术
X/γ射线(下文介绍中不区分X射线和γ射线，统称为X射线)CT成像(ComputedTomography，计算机断层扫描成像)技术不仅能够准确快速地再现物体内部的三维立体结构，而且可以定量提供物体内部的材料信息，已经被广泛应用在医疗、工业和科学研究领域。X射线CT成像技术(简称CT成像)的空间分辨率与射线源焦点尺寸密切相关，通常焦点尺寸越小空间分辨率就越高。而CT成像的材料分辨能力主要依赖射线源的单能性，通常单能性越好则材料分辨能力越高。一般CT成像采用的X射线能量视检测样品所需，覆盖几十keV至几十MeV，其中低能射线源主要采用X光机，高能射线源除了高能X光机外主要采用电子加速器驱动的轫致辐射源。这两种光源的基本原理相同，都是源于电子束在高原子序数材料中引发的轫致辐射，其能谱都为连续谱，因此CT成像的材料分辨能力有限。同时对于工业CT所使用的高能X光机或加速器轫致辐射源，其焦点尺寸通常较大(百微米量级至毫米量级)，很难实现高精度的CT成像。由此可见，目前CT成像的进一步发展很大程度上受到X射线源的限制。
逆康普顿散射源(也叫汤姆逊散射源)是通过电子束和激光对撞产生的新型高品质X射线源，具有能量可调节、准单能、亮度高、方向性好、焦点小等特点，将其应用于CT成像可以同时提高成像的空间分辨率和材料分辨能力。但是传统逆康普顿散射源基于传统电子加速器，规模较大，多用于实验室研究。由于激光等离子体电子加速器具有超高的加速梯度，由其驱动的逆康普顿散射源(全光逆康普顿散射源)的装置规模大大降低，可在桌面规模内产生keV至几十MeV的X射线，完全可以满足CT成像在各个领域的需求，因此将全光逆康普顿散射源应用到CT成像领域具有重要意义。
根据逆康普顿散射原理，X射线能量随散角增大而减小，且射线散角的半高全宽正比于1/γ(γ为电子束的相对论因子)，当射线能量较高时散角较小，本案中称逆康普顿散射源产生的角度有限的X射线束为扇束。如果待扫描样品覆盖角度较大，一方面在大散角区域光子数较少，成像噪声增加，更重要的是样品在不同角度处受到不同能量的X射线的照射，重建图像的数值就会发生偏差(能谱伪像)。因此为了实现大尺寸样品的CT扫描，传统的做法是将样品放置在较远位置，只选用中心区域射线，这样就可以有效抑制能谱伪像、保证成像质量，但往往会增加整个装置的规模，降低光子利用效率。
综上所述，目前急需基于逆康普顿散射源设计全新的扫描与重建方法，以及对应的CT成像系统，这样就可以将逆康普顿散射源应用在CT成像领域，大大提升CT成像的品质。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于逆康普顿散射源的CT扫描与重建方法，其中，包含：
步骤S1：通过一逆康普顿散射源在每一投影方向上对样品进行不同方向的多个扇束的扫描，以获得每一投影方向上相互重叠的多个扇束的子投影；
步骤S2：对每一投影方向上的所述子投影进行重构获得每一投影方向上的至少两个能量下的完整投影，同时对每一投影方向上的所述扇束的子能谱进行重构获得每一投影方向上对应于所述完整投影的完整能谱；
步骤S3：通过双能或多能CT重建算法根据所述完整投影及所述完整能谱获得所述样品的空间结构及材料信息。
上述的扫描及数据处理方法，其中，于所述步骤S1中包括：通过调节所述逆康普顿散射源的出射角度对所述样品进行扫描。
上述的扫描及数据处理方法，其中，于所述步骤S1中包括：通过平移及旋转所述样品使得所述逆康普顿散射源对所述样品进行扫描。
上述的扫描及数据处理方法，其中，于所述步骤S1中还包括：
步骤S11：根据所述逆康普顿散射源的参数确定每一扇束的有效散角范围；
步骤S12：根据所述有效散角范围和需要重构的所述完整投影的数量设定所述扇束的数量和扇束间的角度间隔后，对所述样品进行扫描。
上述的扫描及数据处理方法，其中，于所述步骤S2中包括：
步骤S21：对每一投影方向上的每一所述扇束的所述子投影及每一所述扇束的子能谱在散角方向进行区域划分；
步骤S22：将每一投影方向上能量相近的所述子投影的区域及能量相近的所述子能谱的区域分别进行拼接，分别得到所述完整投影和其对应的所述完整能谱。
本发明还提供一种应用上述中任一项所述的CT扫描与重建方法的CT成像系统，其中，包含：
逆康普顿散射源，在每一投影方向上对样品进行多个扇束的扫描；
平台，样品设置于所述平台上；
探测器，获得每一投影方向上相互重叠的多个扇束的子投影；
处理单元，对每一投影方向上的所述子投影进行重构获得每一投影方向上的至少两个能量下的完整投影，同时对每一投影方向上的所述扇束的子能谱进行重构获得每一投影方向上对应于所述完整投影的完整能谱，所述处理单元通过双能或多能CT重建算法根据所述完整投影及所述完整能谱获得所述样品的空间结构及材料信息。
上述的CT成像系统，其中，还包括第一调节装置，于通过所述第一调节装置调节所述逆康普顿散射源的出射角度对所述样品进行扫描。
上述的CT成像系统，其中，还包括第二调节装置，通过所述第二调节装置平移及旋转所述样品使得所述逆康普顿散射源对所述样品进行扫描。
上述的CT成像系统，其中，所述处理单元包括：
有效散角范围设定模块，根据所述逆康普顿散射源的参数确定每一扇束的有效散角范围；
扇束数量和扇束间的角度间隔设定模块，根据所述散角范围和需要重构的所述完整投影的数量设定所述扇束的数量和扇束间的角度间隔后，所述逆康普顿散射源对所述样品进行扫描。
上述的CT成像系统，其中，所述处理单元还包括：
分区模块，对每一投影方向上的每一所述扇束的所述子投影及每一所述扇束的子能谱在散角方向进行区域划分；
重构模块，将每一投影方向上能量相近的所述子投影的区域及能量相近的所述子能谱的区域分别进行拼接，分别得到所述完整投影和其对应的所述完整能谱；
处理模块，通过双能或多能CT重建算法根据所述完整投影及所述完整能谱获得所述样品的空间结构及材料信息。
本发明针对于现有技术其功效在于，本发明将逆康普顿散射源用于CT成像，通过设计新的扫描与重建方法，增大了逆康普顿散射源扫描角度范围，同时可以获得被扫描样品的高空间分辨率的重建图像和材料信息，能谱伪像和硬化伪影也得到有效抑制，充分发挥了逆康普顿散射源的优点，大大提升了CT成像的品质。
附图说明
图1为逆康普顿散射源的原理示意图；
图2为逆康普顿散射源能量角度分布；
图3为本发明扫描与重建方法的流程图；
图4及图5为图3的分步骤S流程图；
图6为逆康普顿散射源扫描方式示意图；
图7为子投影及子能谱分区示意图；
图8为子能谱示意图；
图9为对应高能能量下的完整投影的完整能谱；
图10为对应低能能量下的完整投影的完整能谱；
图11为CT成像系统结构示意图；
图12a为样品模型图；
图12b为理论衰减系数分布图像；
图12c-图12e是在无噪声情况下高能(即高能投影数据对应的能谱的中心能量)衰减系数μ、电子密度ρe和等效原子序数Zeff的重建结果图；
图12f-图12h为增加0.1％噪声之后高能衰减系数μ、电子密度ρe和等效原子序数Zeff的重建结果图；
图12i为对高能完整投影直接做CT重建得到的衰减系数；
图12j为衰减系数重建结果对比示意图；
图12k为重建图像空间分辨率对比示意图。
具体实施方式
下文举实施例配合所附图式作详细说明，以更好地理解本发明内容的态样，但所提供的实施例并非用以限制本发明的保护范围。
请参考图1-图2，图1为逆康普顿散射源的原理示意图；图2为逆康普顿散射源能量角度分布。逆康普顿散射源的焦点尺寸由电子束与激光脉冲横向重叠区域的决定，传统电子加速器中由于电子束斑相对较大，故产生的射线焦点尺寸通常由激光焦斑尺寸决定，通常为几十微米；而激光等离子体加速器电子束束斑尺寸通常为微米量级，远小于激光焦斑尺寸，故全光逆康普顿散射射线源的焦点尺寸可以达到微米量级。因此，基于逆康普顿散射的CT成像系统可以达到更高的空间分辨率。
如图1所示，逆康普顿散射源的原理是电子束与激光进脉冲行逆康普顿散射产生X射线，其辐射光子的能量满足如下分布：
Figure GDA0002098112060000051
式中θinc为入射激光与电子束的夹角，θobs为观察方向与电子束方向的夹角，γ为电子相对论因子，β为电子的速度因子，a0为激光归一化强度，ωinc为入射激光光子频率，ωobs为散射光子能量。图2所示是150MeV电子和800nm激光脉冲散射得到的X射线能量随观察角度的分布。
从图2可以看出光子主要分布在中心，且中心处能量最高，约为500keV。随着散角增大X射线光子的能量和光子数都在降低，在3mrad的地方光子密度是中心的15％，能量已经降到约300keV。如果用这样的X射线源做CT，一方面射线的扫描角度受限，同时由于不同散角处的能量存在差异，会造成能谱伪像。考虑到该射线源在不同角度下的X射线能量都是准单能分布这一前提条件，可充分利用不同散角处的X射线投影信息，再结合多能或双能CT重建算法，就有可能在消除能谱伪像的同时提供重建样品的材料信息。
基于上述逆康普顿散射源的特点，我们提出一种基于逆康普顿散射源的CT扫描与重建方法。
请参考图3-图5，图3为本发明数据处理方法的流程图；图4及图5为图3的分步骤S流程图。如图3-图5所示，本发明基于逆康普顿散射源的CT扫描与重建方法包含：
步骤S1：通过一逆康普顿散射源在每一投影方向上对样品进行不同方向的多个扇束的扫描，以获得每一投影方向上相互重叠的多个扇束的子投影；
步骤S2：对每一投影方向上的所述子投影进行重构获得每一投影方向上的至少两个能量下的完整投影，同时对每一投影方向上的所述扇束的子能谱进行重构获得每一投影方向上对应于所述完整投影的完整能谱；
步骤S3：通过双能或多能CT重建算法根据所述完整投影及所述完整能谱获得所述样品的空间结构及材料信息。
需要说明的是，为了实现逆康普顿散射源S对样品Y的扫描，于所述步骤S1中包括：通过调节所述逆康普顿散射源的出射角度对所述样品进行扫描，但本发明并不以此为限，在本发明的另一实施例中，还可通过平移及旋转所述样品使得所述逆康普顿散射源对所述样品进行扫描，具体地说，通过平移和旋转样品，在样品静止参考系中实现上述扫描；在本发明的再一实施例中，对于特殊的样品，还可通过调节所述逆康普顿散射源的出射角度以及平移及旋转所述样品，配合完成扫描。
于所述步骤S1中还包括：
步骤S11：根据所述逆康普顿散射源的参数确定每一扇束的有效散角范围；
步骤S12：根据所述有效散角范围和需要重构的所述完整投影的数量设定所述扇束的数量和扇束间的角度间隔后，对所述样品进行扫描。
于所述步骤S2中包括：
步骤S21：对每一投影方向上的每一所述扇束的所述子投影及每一所述扇束的子能谱在散角方向进行区域划分；
步骤S22：将每一投影方向上能量相近的所述子投影的区域及能量相近的所述子能谱的区域分别进行拼接，分别得到所述完整投影和其对应的所述完整能谱。
以下请参照图6-图10，图6为逆康普顿散射源扫描方式示意图；图7为子投影及子能谱分区示意图；图8为子能谱示意图；图9为对应高能能量下的完整投影的完整能谱；图10为对应低能能量下的完整投影的完整能谱。如图6-图10所示，在本实施例中，逆康普顿散射源S输出五个扇束S1-S5照射样品Y，探测器T获得每个投影方向的五个子投影Z1-Z5和对应五个子投影的子能谱P1-P5，但本发明并不以此为限，同时本发明不并对角度的数量进行限制，在其他实施例中还可输出更多角度的射线。
为了简洁明了地说明扫描原理，我们假设待扫描样品较小，直径8mm，放置在距离散射源1.5m的位置，则样品在角度方向可覆盖大约6mrad的范围。逆康普顿散射源在不同参数下能谱随角度的分布形状相同，但是散角宽度和光子数密度会有所区别，因此在不同参数条件下X射线的有效散角范围也会有所不同。针对图2所示的逆康普顿散射源，我们设定有效散角范围为-3mrad～3mrad。由于每个扇束需要单独探测，探测器就必须保证可以探测到有效散角范围内的所有X射线，该示例中将探测器放置在距离散射源2.16m的位置宽度为50mm，分辨率为54um。为了在扫描的过程中获得不同能量X射线的投影信息，相邻扇束之间的角度间隔需小于X射线有效散角，这样不同扇束之间在角度方向就会有重叠，对于样品来说，在某一角度位置有几个扇束重叠，就可以获得几个能量的完整投影。该示例中为了满足双能CT重建算法的要求，重构出两个能量下的完整投影，我们设定在每个投影方向上由5个扇束对样品进行扫描，相邻扇束间的角度间隔为2mrad，则探测器获得该投影方向的五个相互重叠的子投影Z1-Z5。需要说明的是，上述数值仅为示例性说明，本发明并不以此为限。
本发明重构的核心思想是将每个重叠区域内能量相近的子投影进行组合拼接，得到单能性更好的多个能量下的完整投影。由于逆康普顿散射源在不同参数下有效散角范围可能不同，在不同的扇束间角度间隔下，每个重叠区域内扇束数量和扇束能量都可能不同，而且根据双能或多能CT重建算法的要求，需要重构出来的不同能量的完整投影也可能不同，因此重构的组合方式可以非常多样。
下面我们就以第一步示例中扫描得到的一组扇束的子投影为例，通过重构得到高能能量下的完整投影和低能能量下的完整投影。由于最终重建还需要两组完整投影对应的两组完整能谱，故子投影的重构需要和与其对应的子能谱的重构同步进行。对子投影和其对应的子能谱的重构过程完全一样，因此我们只用子能谱重构进行图示说明。
首先对每个扇束的子投影和子能谱按散角方向进行分区，每个区域的宽度需要与相邻扇束间的角度间隔对应，可以等于或小于相邻扇束间的角度间隔，且需要保证最终可以通过不同区域的拼接得到完整投影和其对应的完整能谱。本例中，每个扇束散角方向-1mrad至1mrad范围内为a区，-2mrad至-1mrad为b-1区，1mrad至2mrad为b-2区，-3mrad至-2mrad为c-1区，2mrad至3mrad为c-2区。通过上述分区，每个扇束在有效散角范围内被分成三个不同能量，即a区能量最高，b-1区和b-2区能量次之，c-1区和c-2区能量更低；为了使最终重构出的高能和低能完整投影和其对应的能谱的平均能量差异更大，下面的示例重构方案中只用到a区、c-1区和c-2区。在投影数据重构时，中间扇束2、3、4的子投影的a区重构成高能能量下的完整投影；从扇束1开始，相间发次的扇束的子投影的c-2区与c-1区重构成低能能量下的完整投影。同样的步骤可以得到与完整投影对应的完整能谱，如图9-图10所示。
以下根据前述重构的高能能量下的完整投影(以下简称高能完整投影)和低能能量下的完整投影(以下简称低能完整投影)及其对应地完整能谱(以下简称高能能谱及低能能谱)，结合双能CT重建算法进行重建，需要说明的是，本发明并不以此为限，在本发明的其他实施方式中，使用者还可重构出多个能量下的完整投影及其对应地完整能谱，从而结合多能CT重建算法进行重建。以下以双能CT重建算法为例进行说明。
射线在某物质中的衰减系数μ可以由基材料分解表示为：
Figure GDA0002098112060000081
式中μ1和μ2为两种基材料的衰减系数，b1和b2为其系数。进而双能CT的两个完整投影可以表示为：
Figure GDA0002098112060000082
式中pL和pH分别为第二步中重构得到的低能完整投影和高能完整投影，
Figure GDA0002098112060000083
B1是第一双能分解系数投影，B2是第二双能分解系数投影，E为X射线能量，DL(E)为低能能谱，DH(E)为高能能谱。利用(4)式我们可以由低能完整投影pL和高能完整投影pH求解得到B1和B2，然后再利用传统CT重建算法重建得到b1与b2，最后利用以下公式求解得到衰减系数μ、等效原子序数Zeff和电子密度ρe：
Figure GDA0002098112060000091
ρe＝b1ρe1+b2ρe2；
μ＝b1μ1+b2μ2；
其中，Zeff为等效原子序数，ρe为电子密度，μ为衰减系数，ρe1、ρe2为基材料的电子密度；Z1、Z2为基材料的等效原子序数，n为常数。其中n在射线能量小于1MeV时取3，在能量大于1MeV时取1，本例中射线能量约在300KeV至600KeV之间，故n取3，但本发明并不以此为限。由于双能重建的过程中已经考虑到能谱的影响，因此衰减系数的数值理论上是准确的，排除了能谱伪像、硬化伪影等的影响，电子密度、原子序数同样不受影响。
请参照图11，图11为本发明CT成像系统的结构示意图。如图11所示，CT成像系统包含：逆康普顿散射源S、平台(图未示)、探测器T及处理单元6；逆康普顿散射源S在每一投影方向上对样品Y进行多个扇束的扫描；样品Y设置于所述平台上；探测器T获得每一投影方向上相互重叠的多个扇束的子投影；处理单元6对每一投影方向上的所述子投影进行重构获得每一投影方向上的至少两个能量下的完整投影，同时对每一投影方向上的所述扇束的子能谱进行重构获得每一投影方向上对应于所述完整投影的完整能谱，所述处理单元6通过双能或多能CT重建算法根据所述完整投影及所述完整能谱获得所述样品的空间结构及材料信息。
进一步地，处理单元包括：有效散角范围设定模块61、扇束数量和扇束间角度间隔设定模块62、分区模块63、重构模块64及处理模块65；有效散角范围设定模块61根据所述逆康普顿散射源S的参数确定每一扇束的有效散角范围；扇束数量设定模块62根据所述有效散角范围和需要重构的所述完整投影的数量设定所述扇束的数量和扇束间的角度间隔后，所述逆康普顿散射源S对所述样品进行扫描；分区模块63对每一投影方向上的每一所述扇束的所述子投影及每一所述扇束的子能谱在散角方向进行区域划分；重构模块64将每一投影方向上能量相近的所述子投影的区域及能量相近的所述子能谱的区域分别进行拼接，分别得到所述完整投影和其对应的所述完整能谱；处理模块65通过双能或多能CT重建算法根据所述完整投影及所述完整能谱获得所述样品的空间结构及材料信息。
在本发明的一实施例中，CT成像系统还包括第一调节装置66，通过所述第一调节装置调节所述逆康普顿散射源的出射角度对所述样品进行扫描。
在本发明的另一实施例中，CT成像系统，还包括第二调节装置67，通过所述第二调节装置平移及旋转所述样品使得所述逆康普顿散射源对所述样品进行扫描。
在本发明的再一实施例中，对于特殊的样品，还可通过第一调节装置66及第二调节装置67分别调节所述逆康普顿散射源的出射角度以及平移及旋转所述样品，配合完成扫描。
需要说明的是，在本实施例中，处理单元6根据使用者的扫描需求输出调节信号控制第一调节装置66及/或第二调节装置67，但本发明并不以此为限。
下面我们用一个模体作为图3中的样品对上述方法进行验证：请参照图12a-图12k；图12a为样品模型图；图12b为理论衰减系数分布图像；图12c-图12e是在无噪声情况下高能(即高能投影数据对应的能谱的中心能量)衰减系数μ、电子密度ρe和等效原子序数Zeff的重建结果图；图12f-图12h为增加0.1％噪声之后高能衰减系数μ、电子密度ρe和等效原子序数Zeff的重建结果图；图12i为对高能完整投影直接做CT重建得到的衰减系数；图12j为衰减系数重建结果对比示意图；图12k为重建图像空间分辨率对比示意图。其中，图12a中样品外径为8mm；图12j中的曲线为图12b、图12c及图12i中沿虚线Q2的分布；图12k中的曲线为图12b、图12c及图12f中沿虚线Q1的分布。
模拟中探测器分辨率为54um，源尺寸为1um，系统放大率为1.43倍，按照如下公式可以计算出系统的极限分辨率为38um：
Figure GDA0002098112060000101
式中d为探测器尺寸、a为散射源焦点尺寸、M为放大率、BW为系统分辨率。从图6中的曲线可以看出，衰减系数的图像中50um的线对完全可以分辨，30um的线对也可以看出一点结构，基本可以达到极限分辨率，同时具有非常好的材料分辨能力。而且此方法很好地抑制了能谱硬化伪影和能谱随角度分布造成的能谱伪影，从图12j中的曲线可以看出，用高能完整投影直接重建得到的衰减系数图像(图中蓝线)与真值存在较大误差，而用双能分解重建得到的衰减系数图像则与真值吻合非常好。根据公式(6)，如果我们进一步减小探测器的尺寸(～10um)、增加放大倍率(～5)，系统的分辨率就可以达到微米量级(～2.15um)，这样的分辨率比目前工业CT最佳分辨率高一个数量级以上，可以对工件进行超高空间分辨率CT成像。
需要说明的是：
1.由于传统逆康普顿散射源与全光逆康普顿散射源除了装置规模差异较大外，射线品质几乎一样(源尺寸有一定差异)，故本专利所涉及的一整套方法对两者都适用，同时也适用于任何射线能量；
2.本申请实施例中对-3mrad至3mrad范围内的光子进行了重构，实际中可根据射线的中心能量、射线的光通量、待扫描物体的实际尺寸等信息进行相应的调整，以达到最佳重建效果。
综上所述，本发明利用了逆康普顿散射源能谱分布的特点和微焦点的特性，通过设计新的CT扫描与重建方法，扩大了逆康普顿散射源的扫描范围，充分发挥了逆康普顿散射源的优点，消除了重建图像中存在能谱伪影，应用于CT成像，从而实现了超高精度、具有能量分辨能力的CT系统。
虽然本发明内容已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明内容，任何熟悉本领域的相关技术人员，在不脱离本发明内容的精神和范围内，当可作各种更动与润饰，因此本发明内容的保护范围当视所附权利要求的保护范围所界定者为准。

Claims (8)

1.一种基于逆康普顿散射源的CT扫描与重建方法，其特征在于，包含：
步骤S1：通过一逆康普顿散射源在每一投影方向上对样品进行不同方向的多个扇束的扫描，以获得每一投影方向上相互重叠的多个扇束的子投影；
步骤S2：对每一投影方向上的所述子投影进行重构获得每一投影方向上的至少两个能量下的完整投影，同时对每一投影方向上的所述扇束的子能谱进行重构获得每一投影方向上对应于所述完整投影的完整能谱；
于所述步骤S2中包括：
步骤S21：对每一投影方向上的每一所述扇束的所述子投影及每一所述扇束的所述子能谱在散角方向进行区域划分；
步骤S22：将每一投影方向上能量相近的所述子投影的区域及能量相近的所述子能谱的区域分别进行拼接，分别得到高能能量下和低能能量下的所述完整投影和其对应的所述完整能谱；
步骤S3：通过双能或多能CT重建算法根据所述完整投影及所述完整能谱获得所述样品的空间结构及材料信息。
2.如权利要求1所述的CT扫描与重建方法，其特征在于，于所述步骤S1中包括：通过调节所述逆康普顿散射源的出射角度对所述样品进行扫描。
3.如权利要求1或2所述的CT扫描与重建方法，其特征在于，于所述步骤S1中包括：通过平移及旋转所述样品使得所述逆康普顿散射源对所述样品进行扫描。
4.权利要求1所述的CT扫描与重建方法，其特征在于，于所述步骤S1中还包括：
步骤S11：根据所述逆康普顿散射源的参数确定每一扇束的有效散角范围；
步骤S12：根据所述有效散角范围和需要重构的所述完整投影的数量设定所述扇束的数量和扇束间的角度间隔后，对所述样品进行扫描。
5.一种应用上述权利要求1的CT扫描与重建方法的CT成像系统，其特征在于，包含：
逆康普顿散射源，在每一投影方向上对样品进行多个扇束的扫描；
平台，样品设置于所述平台上；
探测器，获得每一投影方向上相互重叠的多个扇束的子投影；
处理单元，对每一投影方向上的所述子投影进行重构获得每一投影方向上的至少两个能量下的完整投影，同时对每一投影方向上的所述扇束的子能谱进行重构获得每一投影方向上对应于所述完整投影的完整能谱，所述处理单元通过双能或多能CT重建算法根据所述完整投影及所述完整能谱获得所述样品的空间结构及材料信息；所述处理单元还包括：
分区模块，对每一投影方向上的每一所述扇束的所述子投影及每一所述扇束的子能谱在散角方向进行区域划分；
重构模块，将每一投影方向上能量相近的所述子投影的区域及能量相近的所述子能谱的区域分别进行拼接，分别得到高能能量下和低能能量下的所述完整投影和其对应的所述完整能谱。
6.如权利要求5所述的CT成像系统，其特征在于，还包括第一调节装置，于通过所述第一调节装置调节所述逆康普顿散射源的出射角度对所述样品进行扫描。
7.权利要求5或6所述的CT成像系统，其特征在于，还包括第二调节装置，通过所述第二调节装置平移及旋转所述样品使得所述逆康普顿散射源对所述样品进行扫描。
8.权利要求5所述的CT成像系统，其特征在于，所述处理单元包括：
有效散角范围设定模块，根据所述逆康普顿散射源的参数确定每一扇束的有效散角范围；
扇束数量和扇束间的角度间隔设定模块，根据所述有效散角范围和需要重构的所述完整投影的数量设定所述扇束的数量和扇束间的角度间隔后，所述逆康普顿散射源对所述样品进行扫描。
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