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目的：ヒト組織の電子密度（ρe）と有効原子数（zeff）を較正することにより、デュアルエネルギーコンピューター断層撮影（DECT）データから質量密度（ρ）を導出する。 方法：DEEDZ-MDメソッドを提案します。単一の多項式パラメーター化がヒト組織範囲全体をカバーして、原子数と質量比とゼフの間の経験的二次関係を確立します。次に、ICRP Publication 110およびICRUレポート46に記載されている参照ヒト組織のDeedz-MDメソッドを数値的に評価します。組織は未知のρ値を持つと見なされます。これらの組織の減衰係数は、XCOM光子断面データベースを使用して計算されます。Deedz-MDメソッドは、組織の特性評価ファントムと90 kVおよび150 kV/SNの擬人化されたファントムから取得した実験的なDECTデータにも適用されます。 結果：Deedz-MDメソッドの数値解析により、幅広いヒト組織における原子数と質量比とゼフとの間の単一の二次関係が明らかになります。シミュレートされたρ値は、0.260（肺）から3.225（ヒドロキシアパタイト）からρ値の基準値と非常に一致しています。参照ρからの相対偏差は、眼のレンズを除き、すべての参照ヒト組織で±0.6％以内に残ります（概算偏差-1.0％）。全体的なルート平均平方エラーは0.24％です。実験的なデュアルエネルギーCTデータにDeeDz-MDメソッドを適用すると、実験精度内でこの契約が確認され、メソッドの実用性が示されます。DEEDZ-MDメソッドは、ρEからのρの既存のDECTベースの変換よりも少ない画像ノイズでρ画像の生成を可能にし、従来の単一エネルギーCT画像よりもビーム硬化アーティファクトが少ないことを可能にします。 結論：DEEDZ-MDメソッドは、異なる組織の非自明なセグメンテーションに依存することなく、デュアルエネルギーCTデータからρ画像の生成を促進できます。
目的：ヒト組織の電子密度（ρe）と有効原子数（zeff）を較正することにより、デュアルエネルギーコンピューター断層撮影（DECT）データから質量密度（ρ）を導出する。 方法：DEEDZ-MDメソッドを提案します。単一の多項式パラメーター化がヒト組織範囲全体をカバーして、原子数と質量比とゼフの間の経験的二次関係を確立します。次に、ICRP Publication 110およびICRUレポート46に記載されている参照ヒト組織のDeedz-MDメソッドを数値的に評価します。組織は未知のρ値を持つと見なされます。これらの組織の減衰係数は、XCOM光子断面データベースを使用して計算されます。Deedz-MDメソッドは、組織の特性評価ファントムと90 kVおよび150 kV/SNの擬人化されたファントムから取得した実験的なDECTデータにも適用されます。 結果：Deedz-MDメソッドの数値解析により、幅広いヒト組織における原子数と質量比とゼフとの間の単一の二次関係が明らかになります。シミュレートされたρ値は、0.260（肺）から3.225（ヒドロキシアパタイト）からρ値の基準値と非常に一致しています。参照ρからの相対偏差は、眼のレンズを除き、すべての参照ヒト組織で±0.6％以内に残ります（概算偏差-1.0％）。全体的なルート平均平方エラーは0.24％です。実験的なデュアルエネルギーCTデータにDeeDz-MDメソッドを適用すると、実験精度内でこの契約が確認され、メソッドの実用性が示されます。DEEDZ-MDメソッドは、ρEからのρの既存のDECTベースの変換よりも少ない画像ノイズでρ画像の生成を可能にし、従来の単一エネルギーCT画像よりもビーム硬化アーティファクトが少ないことを可能にします。 結論：DEEDZ-MDメソッドは、異なる組織の非自明なセグメンテーションに依存することなく、デュアルエネルギーCTデータからρ画像の生成を促進できます。
PURPOSE: To derive the mass density (ρ) from dual-energy computed tomography (DECT) data by calibrating electron density (ρe ) and effective atomic numbers (Zeff ) of human tissues. METHODS: We propose the DEEDZ-MD method, in which a single polynomial parameterization covers the entire human-tissue range to establish an empirical quadratic relation between the atomic number-to-mass ratio and Zeff . Then, we numerically evaluate the DEEDZ-MD method in reference human tissues listed in the ICRP Publication 110 and ICRU Report 46. The tissues are considered to have unknown ρ values. The attenuation coefficients of these tissues are calculated using the XCOM Photon Cross Sections Database. The DEEDZ-MD method is also applied to experimental DECT data acquired from a tissue characterization phantom and an anthropomorphic phantom at 90 kV and 150 kV/Sn. RESULTS: The numerical analysis of the DEEDZ-MD method reveals a single quadratic relation between the atomic number-to-mass ratio and Zeff in a wide range of human tissues. The simulated ρ values are in excellent agreement with the reference values over ρ values from 0.260 (lung) to 3.225 (hydroxyapatite). The relative deviations from the reference ρ remain within ±0.6% for all the reference human tissues, except for the eye lens (approximate deviation of -1.0%). The overall root-mean-square error is 0.24%. The application of the DEEDZ-MD method to experimental dual-energy CT data confirms this agreement within experimental accuracy, indicating the practical feasibility of the method. The DEEDZ-MD method enables the generation of ρ images with less image noise than the existing DECT-based conversion of ρ from ρe and with fewer beam-hardening artifacts than conventional single-energy CT images. CONCLUSIONS: The DEEDZ-MD method can facilitate the generation of ρ images from dual-energy CT data without relying on the nontrivial segmentation of different tissues.
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