作为一种新型分子成像模式，X射线荧光CT(XFCT)将X射线荧光分析技术和CT成像技术相结合，利用入射X射线激发样品内部待测元素发射荧光，通过特定的算法对出射荧光投影进行重建，不仅可以有效分辨待测元素的种类，同时精确重建元素的浓度和空间分布，在生物医学、材料科学、地球科学等领域具有广阔的应用前景。
　　当前，基于管激发源的XFCT成为研究热点，但散射噪声大等问题严重干扰了荧光信号的有效检测，导致成像系统信噪比较低，图像质量较差，探测极限难以满足要求。探寻散射噪声能谱分布规律，准确估计散射噪声，分析散射噪声与探测角度的关系，对于提升管激发源XFCT的成像性能，无疑具有重要意义。基于此，本文围绕多孔准直管激发源XFCT的成像性能优化，针对散射信号的抑制，借助Geant4工具包，从探测角度和重建算法等几个方面开展了如下研究：
　　①基于Geant4的多孔准直XFCT系统仿真及性能优化研究。系统、深入研究了多孔准直的管激发源XFCT成像原理，借助Geant4仿真软件，设计并模拟了一套多孔准直管激发源X射线荧光CT成像系统，详细研究了探测角度与成像系统信噪比的关系。通过改变管电压，金纳米溶液(GNPs)浓度及感兴趣区域直径等三个参数，模拟了不同探测角度下X射线荧光投影数据和散射噪声的探测过程并计算其信噪比，证实了探测角度的改变能够有效提高图像信噪比，提升成像质量。进而，通过改变成像方式、模体类型和GNPs浓度，仿真了不同探测角度下的成像过程，并采用OSEM算法重建。视觉效果和定量评价(CNR)均表明：探测器角度优化对于低浓度成像更有优势。
　　②基于散射噪声模型的优化EM-TV重建算法研究。由于成像过程中存在散射噪声，MLEM重建算法仅迭代荧光投影，导致统计噪声难以消除，XFCT重建图像质量较差。本文对MLEM算法进行优化改进，提出了优化EM-TV重建算法。该算法将散射光子的修正嵌入迭代算法中，分别对荧光信号和散射噪声进行估计与迭代，以降低散射噪声带来的影响；同时，为保证重建算法的收敛性，引入全变差(TV)作为惩罚函数。利用Geant4设计并模拟了平行多孔准直的XFCT成像系统，分别采用MLEM算法、优化EM算法及优化EM-TV算法对模拟的荧光投影进行重建并计算CNR值，仿真结果表明，优化EM-TV算法能够提高散射噪声估计精度，大幅改善重建图像质量，进一步提升管激发源XFCT的系统性能。