Högupplöst röntgenavbildning genom mätning av den inducerade laddningsfördelningen

Computed tomography (CT) is a medical imaging technique used to create cross-section images of human bodies based on x-rays. The emerging photon-counting CT detector shows several advantages compared with the traditional energy integrating detector. This thesis is based on the new generation deep silicon photon-counting CT detector developed by KTH Medical Imaging group, with a 12×500μm^2 pixel size. A method is proposed to achieve high spatial resolution with low computation resource consumption.A Monte Carlo simulation has been done to simulate the photon interaction along with the charge transport process in the detector. The charge cloud distribution and induced current are used to make a precise estimation of the interaction position in the direction along the collecting electrodes. The feasibility of such a method under estimated electronic noise and other detector geometries has been checked. By having a high spatial resolution of around 1μm in one direction, it could be beneficial in phase contrast imaging.Besides the small pixel geometry, simulations on current photon-counting detector geometry, similar to what is used in clinics, have also been carried out, with a study of the charge carrier transport behavior and charge sharing possibility. The result shows that although the charge sharing event could be used to help estimate interaction position, its low proportion among total events leads to little resolution improvement. Another study on the induced current as a function of time has been presented. By reducing the electrode width while keeping the same pixel width, the induced current signal peak appears to be sharper.Datortomografi (CT) är en medicinsk bildteknik som används för att skapa tvärsnittsbilder av människokroppen med hjälp av röntgenstrålar. Den nya CT-detektorn med fotonräkning har flera fördelar jämfört med den traditionella energiintegrerande detektorn. Den här avhandlingen bygger på den nya generationen av den djupa kiseldetektorn för CT-detektorn med fotonträkning i kisel som utvecklats av KTH:s grupp för medicinsk avbildning, med en pixelstorlek på 12×500μm^2. En metod föreslås för att uppnå hög spatial upplösning med begränsad kapacitet för beräkningar.En Monte Carlo-simulering har gjorts för att simulera fotoninteraktionen tillsammans med laddningstransportprocessen i detektorn. Laddningsmolnets fördelning och den inducerade strömmen används för att göra en exakt uppskattning av interaktionspositionen i riktningen längs de uppsamlande elektroderna. Genomförbarheten av en sådan metod med beräknat elektroniskt brus och andra detektorgeometrier har kontrollerats. Genom att ha en hög rumslig upplösning på cirka 1 μm i en riktning kan detta vara fördelaktigt vid faskontrastbildtagning.Förutom den lilla pixelgeometrin har simuleringar av den nuvarande geometrin för detektorer som räknar fotoner, liknande den som används på kliniker, också utförts, med en studie av transportbeteendet för laddningsbärare och möjligheten till laddningsdelning. Resultatet visar att även om laddningsdelningshändelsen kan användas för att hjälpa till att uppskatta interaktionspositionen, leder dess låga andel av de totala händelserna till en liten förbättring av upplösningen. En annan studie av den inducerade strömmen som en funktion av tiden har presenterats. Genom att minska elektrodbredden samtidigt som man behåller samma pixelbredd verkar den inducerade signaltoppen bli skarpare