醫學成像系統質量控制

邱建峰，男，1977.06，漢族，博士，碩士導師，教授。泰山學者特聘專家，國家重點研發計劃項目首席科學家，科技部項目專家庫專家，醫學工程技術研究中心主任。 從事醫學物理、生物醫學工程領域教學科研；醫學成像與圖像處理分析；醫學物理及醫學工程器械設計。擔任中華醫學會影像技術分會專委會委員和山東省分子影像學會委員。在醫學影像技術行業具有一定知名度和較高的學術水平。主編任命衛生出版社、清華大學出版社、科學出版社多部教材、著作。發表SCI收錄的高水平期刊論文數十篇，在醫學成像和生物醫學工程領域獲得發明和實用新型專利二十余項。

　　自 序

　　在現代醫學診療體系中，醫學成像系統與放療系統是精準診斷、有效治療的核心支撐，其質量控制水平直接關系到臨床決策的準確性與患者治療的安全性。隨著影像技術的不斷疊代與放療設備的智能化升級，如何建立科學、規範的質量控制體系，是醫學成像和放射治療領域的重要問題。

　　本書聚焦醫學成像系統與放療系統質量控制的核心領域，梳理了相關概念的理論基礎，闡述了各類技術的應用原理，整合了部分國際和國內的標準規範，分享了實踐操作中的方法經驗。在編寫過程中，我們深知醫學物理學科的發展離不開全球視野下的交流與協作——海外華人醫學物理師學者在該領域深耕多年，積累了豐富的研究成果與實踐經驗，為此我們特別邀請了其中多位代表參與本書撰寫，他們的智慧貢獻不僅豐富了內容維度，更搭建起了中外技術借鑒的橋梁。

　　當然，醫學成像與放療技術的發展日新月異，新理論、新設備、新方法不斷湧現，加之筆者自身學術水平與實踐經驗的局限，書中難免存在疏漏與不足之處。在此，我們誠懇地希望廣大讀者在閱讀過程中不吝賜教，對書中的錯誤與偏差提出批評指正，共同推動醫學成像系統質量控制領域的知識更新與技術進步。

　　謹以此書，獻給致力於醫學影像和醫學物理事業的同仁們，也期待能為臨床工作者、科研人員及相關專業學習者提供有益的參考。

　　邱建峰 

　　2025年10月

　　

 

　　a

 

　　目 錄

第一章  X射線攝影成像系統的質量控制 1

　　第一節  X射線成像系統 1

　　　　一、X射線攝影的原理 1

　　　　二、數字化X射線攝影系統 6

　　　　三、乳腺數字X射線攝影 12

　　　　四、乳腺數字X射線攝影的新技術 15

　　第二節  數字X射線攝影系統的標準與規範 16

　　　　一、國際標準 16

　　　　二、國內標準 20

　　第三節  數字X射線攝影系統的性能檢測和評價 25

　　　　一、成像系統的性能檢測 25

　　　　二、X射線成像系統的物理評價及其檢測 34

　　　　三、X射線攝影的心理物理評價 45

　　第四節  數字X射線攝影系統成像質量以及質量控制 49

　　　　一、數字X射線攝影成像質量的影響因素 50

　　　　二、曝光參數對圖像質量的影響及質量控制 59

　　　　三、後處理對圖像質量的影響以及質量控制 62

　　　　四、劑量評估以及輻射控制 68

　　參考文獻 75

第二章  計算機體層掃描（CT）成像質量控制 78

　　第一節  計算機體層掃描成像系統與影像 78

　　　　一、計算機體層掃描成像系統的構成 78

　　　　二、CT基本影像 80

　　　　三、CT能譜影像 82

　　第二節  CT質控標準與規範 84

　　　　一、中國國家標準 84

　　　　二、AAPM標準與規範 85

　　　　三、ACR標準與規範 86

　　第三節  基本CT圖像質量參數及其控制 89

　　　　一、CT圖像質量參數及其影響因素 89

　　　　二、CT圖像質量檢測體模 91

　　　　三、CT設備自動對圖像質量參數的檢測 97

　　　　四、通過計算機編程獲得CT圖像質量參數 98

　　　　五、MSCT的圖像質量參數及其控制 98

　　第四節  物理參數質量控制 98

　　　　一、CT設備的物理參數及其對圖像質量的影響 98

　　　　二、測試設備和測試方法 101

　　第五節  CT能譜成像質量控制 102

　　　　一、CT能譜成像的原理及其實現方法 102

　　　　二、檢測體模與質量控制方法 103

　　實訓：基於Matlab的計算機X線斷層圖像的調制傳遞函數測量 105

　　參考文獻 107

第三章  磁共振成像質量控制 108

　　第一節  磁共振系統與磁共振影像 108

　　　　一、磁共振成像系統 108

　　　　二、磁共振基本影像 108

　　　　三、磁共振功能影像 108

　　　　四、磁共振定量分析和特殊影像 109

　　第二節  磁共振質控標準與規範 109

　　　　一、國際和國外標準 109

　　　　二、中國國家標準 109

　　　　三、AAPM與ACR標準和規範 110

　　第三節  基本成像質量控制 110

　　　　一、檢測體模 110

　　　　二、基本成像參數的檢測 110

　　第四節  質量控制參數的自動檢測 119

　　　　一、圖像處理/圖像質量自動計算 120

　　　　二、縱向時間軸和橫向系統軸的評估模式 122

　　　　三、分析測試結果 122

　　第五節  物理參數質量控制 123

　　　　一、射頻屏蔽驗證 123

　　　　二、冷凍劑（液氦及液氮）的消耗 124

　　　　三、射頻線圈 124

　　　　四、B0場的均勻性 124

　　　　五、梯度場強 124

　　　　六、渦流的評價 125

　　　　七、射頻校準 125

　　第六節  功能成像質量控制 125

　　　　一、DTI檢測體模與質量控制方法 125

　　　　二、fMRI檢測體模與質量控制方法 133

　　　　三、基於有源體模的BOLD信號仿真和fMRI質控 139

　　參考文獻 147

第四章  核醫學成像質量控制 152

　　第一節  γ照相機 152

　　　　一、γ照相機系統 152

　　　　二、γ照相機的質量控制內容和測試方法 154

　　第二節  SPECT質量控制 159

　　　　一、SPECT與SPECT/CT系統 159

　　　　二、SPECT的系統性能和測試方法 160

　　第三節  PET質量控制 166

　　　　一、PET與PET/CT系統 166

　　　　二、PET系統性能和測試方法 168

　　　　三、PET/CT成像質量控制 175

　　參考文獻 179

第五章  放射治療成像設備質量控制 180

　　第一節  放射治療室內輻射成像系統的質量控制與保證 180

　　　　一、基於輻射的系統 180

　　　　二、kV與MV圖像 181

　　第二節  放射治療室內非輻射成像系統的質量保證 183

　　　　一、超聲成像 183

　　　　二、相機成像 189

　　　　三、磁共振成像引導系統 191

　　參考文獻 199