ICS 01.100.01
CCS J 04
团体标准
T/SCGS 313009—2024
磁粒子成像影像数据库质量评价规范
Quality evaluation specification of image database for magneticparticle imaging
2024⁃04⁃16 发布2024⁃04⁃17 实施
中国图学学会发布
目次
前言··························································································································Ⅲ
1 范围·······················································································································1
2 规范性引用文件········································································································1
3 术语和定义··············································································································1
4 磁粒子影像数据库质量评价指标···················································································3
4.1 数据库保密性指标·······························································································3
4.2 数据库规范性指标·······························································································3
4.3 数据信息的完备性指标·························································································3
4.4 数据库数据量和数据多样性指标·············································································3
4.5 数据库存储精度指标····························································································4
5 检测方法·················································································································4
5.1 检测通则···········································································································4
5.2 数据库保密性检测方法·························································································4
5.3 数据库规范性检测方法·························································································4
5.4 数据信息的完备性检测方法···················································································4
5.5 数据库数据量和数据多样性检测方法·······································································4
5.6 数据库存储精度检测方法······················································································4
附录A（ 规范性） 数据库保密性检测方法··········································································5
A.1 数据库保密性测试内容· ·······················································································5
A.2 准备测试条件·····································································································5
A.3 测试数据库保密性·······························································································5
A.4 结果表述···········································································································5
附录B（ 规范性） 数据库规范性检测方法···········································································6
B.1 数据库规范性检测·······························································································6
B.2 准备测试条件·····································································································6
B.3 测试数据规范性··································································································7
B.4 结果表述···········································································································7
附录C（ 规范性） 数据信息完备性检测方法········································································8
C.1 数据信息完备性检测内容······················································································8
C.2 准备测试条件·····································································································8
C.3 测试信息的完备性·······························································································8
C.4 结果表述···········································································································8
附录D（ 规范性） 数据库数据量和数据多样性检测方法························································9
Ⅰ
T/SCGS 313009—2024
D.1 数据库数据量和数据多样性···················································································9
D.2 准备测试条件·····································································································9
D.3 数据库数据量和数据多样性检测方法·······································································9
D.4 结果表述···········································································································9
附录E（ 规范性） 数据库存储精度检测方法······································································10
E.1 数据库存储精度检测和检测模体···········································································10
E.2 准备测试条件···································································································10
E.3 设置扫描参数···································································································10
参考文献····················································································································12
Ⅱ
T/SCGS 313009—2024
前言
本文件按照GB 1.1—2020《标准化工作导则第1 部分：标准化文件的结构和起草规则》的规
定起草。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。
本文件由中国科学院自动化研究所提出。
本文件由中国图学学会归口。
本文件起草单位：中国科学院自动化研究所、北京航空航天大学、西安电子科技大学、中国科学院
电工研究所、中国科学院昆明动物研究所。
本文件主要起草人：杜洋、田捷、安羽、彭正耀、惠辉、尹琳、梁倩、钟景、陈雪利、朱守平、刘国强、
李艳红、孙泽雯、苏磊、温佳璇、牟玮、李光辉、雷思奥、王建红、禹晓梅、李鸿丽。
Ⅲ
T/SCGS 313009—2024
磁粒子成像影像数据库
质量评价规范
1 范围
本文件规定了磁粒子成像（MPI）影像数据库质量评价指标和检测方法。
本文件适用于永磁体、电磁体和超导磁体磁粒子成像影像数据库质量的评价。
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文
件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于
本文件。
GB 8054—2008 计量标准型一次抽样检验程序及表
GB 11457—2006 信息技术软件工程术语
GB 18391.1—2009 信息技术元数据注册系统（MDR） 第1 部分：框架
GB 20984—2022 信息安全技术信息安全风险评估方法
GB 25000.12—2017 系统与软件工程系统与软件质量要求和评价（SQuaRE） 第12 部分：
数据质量模型
WS/T 305—2023 卫生健康信息数据集元数据标准
3 术语和定义
GB 8054—2008、GB 11457—2006、GB 18391.1—2009、GB 25000.12—2017、
WS/T 305—2023 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
检测模体 phantom
具有特定形状用于承载磁粒子溶液从而进行磁粒子成像的载体。
3.2
示踪剂 tracer
一种用于标记化合物、分子或元素，追踪在生物体内或环境中的行为和转移的物质。
3.3
系统矩阵 system matrix
样本中每个像素对应的磁粒子分布信息与MPI 设备输出信号之间的关系矩阵，用于磁粒子图像
的重建。
3.4
数据 data
信息的可再解释的形式化表示，以适用于通信、解释或处理。
[来源：GB 25000.12—2017， 4.2，有修改]
1
T/SCGS 313009—2024
3.5
数据集 data set
具有一定主题，可以标识并可以被计算机化处理的数据集合。
[来源：WS/T 305—2023，3.1.2]
3.6
数据元 data element
用一组属性规定其定义、标识、表示和允许值的数据单元。
[来源：WS/T 305—2023，3.1.6]
3.7
元数据 metadata
定义和描述其他数据的数据。
[来源：GB 18391.1—2023，3.2.16]
3.8
数据质量 data quality
在指定条件下使用时，数据的特性满足明确的和隐含的要求的程度。
[来源：GB 25000.12—2017， 4.3]
3.9
计量抽样检验 sampling inspection by variables
按规定的抽样方案从批中随机抽取一定数量的单位产品。用测量、试验或其他方法取得它们的质
量特性值，与质量要求进行对比，并判断该批产品能否接收的过程。
[来源：GB 8054—2008， 3.1.4]
3.10
样本 sample
取自一批并且能提供该批信息的一个或一组产品。
3.11
完整性 integrity
保护数据准确性和完备性的性质。
[来源：YY /T 1833.1—2022，3.6]
3.12
准确度 accuracy
对数据内容正确，形式有效的一种度量。
[来源：YY /T 1833.1—2022，3.4.2.19，有修改]
3.13
精确度 precision
对于说明的量的精确或差异的程度。
注： 例如，2 位十进制数字对5 位十进制数字。
[来源：YY /T 1833.1—2022，3.4.2.17，有修改]
3.14
一致性 consistency
在数据集的各部分之间，标准化、无矛盾的程度。
[来源：YY /T 1833.1—2022， 3.3.7，有修改]
2
T/SCGS 313009—2024
3.15
安全性 security
保密性 confidentiality
对数据进行的保护，以防止其受到意外的或蓄意地存取、使用、修改、毁坏或泄密。
注： 安全性也涉及对受试者隐私、元数据、通信以及计算机安装的物理保护。
[来源：YY /T 1833.1—2022， 3.3.12，3.3.14，有修改]
3.16
可用性 availability
数据集在投入使用时可操作或可访问的程度。
[来源：YY /T 1833.1—2022， 3.3.11，有修改]
4 磁粒子影像数据库质量评价指标
4.1 数据库保密性指标
数据库保密性是指磁粒子成像影像数据库中的影像数据不被泄露和未授权的获取。在未授权的
情况下尝试访问、传输、存储、修改数据库数据难度越高，数据库的保密性越好。保密性可采用数据安
全风险量化指标表示见式（1）（按附录A）。
Ri = σi × Vi…………………………（ 1）
式中：
Ri ——第i 个数据的风险评价分值；
σi ——第i 个数据危害程度赋值；
Vi ——第i 个数据的风险发生可能性赋值。
4.2 数据库规范性指标
数据库规范性是数据库应当具备规范的磁粒子成像影像数据格式及附属文档、命名格式、数据访
问、存储、使用接口，提供格式规范性文件对上述内容进行详细说明，规范化的磁粒子成像影像数据格
式不仅包括影像数据，而且包括对影像获取条件的详细说明。
4.3 数据信息的完备性指标
数据信息的完备性指标（C）表示见式（2）。
C =
Idatabase
Itotal
× 100%…………………………（ 2）
式中：
Idatabase ——设定任务预期下，数据库中符合任务需求的数据数量；
Itotal ——设定任务预期下，数据库中总的数据数量。
4.4 数据库数据量和数据多样性指标
数据库数据量可采用磁粒子成像影像数据数量表示，数据多样性可采用可用数据的辛普森多样性
指数（D）表示见式（3）。
D = 1 -Σi = 1
n Ni
N…………………………（ 3）
式中：
3
T/SCGS 313009—2024
n ——设定任务预期下，数据库中可用数据的类型数；
Ni ——设定任务预期下，第i 类可用数据的数据数量；
N ——设定任务预期下，所有可用数据的数据数量。
4.5 数据库存储精度指标
数据库存储精度是表示以标准格式存储于数据库后的数据与原始数据的接近程度，采用均方误差
（MSE）等指标对数据差异进行评估，见式（4）。
MSE = 1N
Σi
= 1
N
[ x ( i )- x̂ ( i ) ]2…………………………（ 4）
式中：
N ——原始数据的数据量；
i ——数据编号；
x ——原始数据；
x̂ ——将原始数据以标准格式存储于数据库中后访问并下载所得的数据。
5 检测方法
5.1 检测通则
针对上述评价指标，对磁粒子成像影像数据库的性能进行检测。在开始检测前，应按照数据库制
造商提供的技术资料内容对数据库进行检查，确保数据库无异常情况。
5.2 数据库保密性检测方法
应按照附录A 中规定的方法检测磁粒子成像影像数据库的保密性。
5.3 数据库规范性检测方法
应按照附录B 中规定的方法检测磁粒子成像影像数据库的规范性。
5.4 数据信息的完备性检测方法
应按照附录C 中规定的方法检测磁粒子成像影像数据库的信息完备性。
5.5 数据库数据量和数据多样性检测方法
应按照附录D 中规定的方法检测磁粒子成像影像数据库的数据量和数据多样性。
5.6 数据库存储精度检测方法
应按照附录E 中规定的方法检测磁粒子成像影像数据库的存储精度。
4
T/SCGS 313009—2024
附录 A
（规范性）
数据库保密性检测方法
A.1 数据库保密性测试内容
数据库保密性测试主要针对检测是否可以通过编写合法程序，绕过数据库管理系统及其授权机制
或取得非授权操作的风险及其危害。
A.2 准备测试条件
数据库服务器测试前空载，测试时不允许除测试程序外其他程序访问，服务器测试环境温度为
（20±2） ℃，相对湿度为（60±10）%。
A.3 测试数据库保密性
弱口令测试，通过已有的信息，如密码的位数、组成等形成密码集，暴力破解已知账号名的密码；使
用不同权限的账号，进行权限外的操作，并按GB 20984—2022 中的评定方法进行风险等级和风险
可能性等级。
A.4 结果表述
结果表述满足以下要求。
a） 随机抽取，所有数据被抽取概率均等，抽取比例为样本总数的5% 以上，多次抽样时，每次抽
样对数据进行标记，每个后续的样本应从同一批的剩余部分中抽选。
b） 数据库规范性良好的标准：根据公式（1）计算每一个数据的风险评价分值，所有数据的风险评
价分值低于0.3。
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T/SCGS 313009—2024
附录 B
（规范性）
数据库规范性检测方法
B.1 数据库规范性检测
磁粒子成像影像数据库规范性主要用于检测数据库说明文档、数据命名格式、数据存规范储格式
以及数据标准的访问接口是否规范，数据命名格式应包含数据编号，数据的简要说明信息，数据库规范
存储格式应包含检测内容如表B.1 所示，其中根据数据库的用途不同部分内容为可选项，对于数据来
源的基本描述为必选项，对于数值型数据，数据类型统一。
表B.1 数据库规范存储格式的检测内容
类型
试验描述
原始数据
影像数据
其他
子类型
试验设备
示踪剂
校正数据
测量数据
图像数据
成像方式
其他
—
属性
设备类型
设备参数
扫描参数
设备环境
示踪剂类型
示踪剂浓度
其他说明
测量信号
背景信号
其他说明
测量信号
背景信号
其他说明
—
—
—
—
数据类型
字符串型
数值型
字符串型、数值型
字符串型、数值型
字符串型
数值型
字符串型、数值型
数值型
数值型
字符串型、数值型
数值型
数值型
字符串型、数值型
数组类型
字符串型
字符串型、数值型
—
说明
MPI 设备类型包括FFL、FFP 等
包括设备空间分辨率、时间分辨率、灵敏度等指标
包括扫描轨迹、磁场幅值信息等
数据采集时的温度、湿度等信息
标注所使用的磁粒子的基础信息
成像所使用的磁粒子浓度
示踪剂的特殊说明，如示踪剂的理化性质，示踪
剂的靶向性等
所测量的校正数据
所测量的校正数据中的背景信号，一般为设备空
测结果
包括信号测量时测量周期、信噪比数据、背景信
号的获取方式、校正数据仿体信息等
所测量的校正数据
所测量的校正数据中的背景信号，一般为设备空
测结果
包括信号测量时测量周期、信噪比数据、背景信
号的获取方式等
磁粒子成像影像数据
用以说明影像重建方式，如X‐space 重建方法等
包括是否经过滤波处理等
根据实际任务需求所添加的信息，如病患信息、
数据访问方式说明、保密及权限说明等
B.2 准备测试条件
数据库服务器测试前空载，测试时不允许除测试程序外其他程序访问，服务器测试环境温度为
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T/SCGS 313009—2024
（20±2） ℃，相对湿度为（60±10）%。
B.3 测试数据规范性
在有数据库授权的情况下，以抽样的形式，使用数据库提供的接口，访问、存储、下载数据库数据，
以检查数据访问、存储、使用接口的有效性，然后将对照数据库说明文档，检查数据格式和命名是否符
合文档要求，检查数据库说明文档是否对接口、命名、数据格式等进行了说明。
B.4 结果表述
结果表述满足以下要求。
a） 随机抽取：所有数据被抽取概率均等，抽取比例为样本总数的5% 以上，多次抽样时，每次抽
样对数据进行标记，每个后续的样本应从同一批的剩余部分中抽选。
b） 数据库规范性良好的标准：数据库说明文档对数据库及其使用方法进行了详细说明，在合法
授权的情况下，数据库提供的接口规范可用，即接口可用以访问、存储、下载数据库数据，对于
随机选择的数据，命名符合数据库说明文档，数据中包含试验描述信息，包含数据库需要的影
像数据。
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T/SCGS 313009—2024
附录 C
（规范性）
数据信息完备性检测方法
C.1 数据信息完备性检测内容
数据信息完备性检测主要检测数据库中数据是否能满足数据库说明文档中规定的任务需要，主要
包括基础信息和所需的影像数据以及其他必需的说明信息。
C.2 准备测试条件
数据库服务器测试前空载，测试时不允许除测试程序外其他程序访问，服务器测试环境温度为
（20±2） ℃，相对湿度为（60±10）%。
C.3 测试信息的完备性
根据数据库的说明文档所设定的任务与数据质量要求，统计数据库中数据的信息及影像质量，在
数据库数据量太大而无法逐一统计时可以采用抽样的方式，计算具备说明文档中任务所需的信息占总
数据的比例，对于单个数据满足完备性的要求为：基础信息如设备、示踪剂等信息完备，并且基础信息
不存在明显不可信的信息，如出现乱码等，说明文档规定影像数据均存在，且无明显不可信信息，数据
质量满足说明书要求。
C.4 结果表述
结果表述满足以下要求。
a） 对于随机抽取的检测方式，所有数据被抽取概率均等，抽取比例为样本总数的5% 以上。
b） 对于随机抽取的检测方式，重复试验3 次以上，每次抽样对数据进行标记，每个后续的样本应
从同一批的剩余部分中抽选，重复试验的方差不大于10%，则认为对数据完备性的检测结果
可靠。
c） 对于所有的重复试验结果取均值作为整个数据完备性检测的结果，完备数据的比例不低于
80%，则认为在该任务中，数据库数据信息的完备性良好。
d） 对于可用于多任务的磁粒子成像影像数据库，根据任务不同，分别统计完备数据比例，若完备
数据的比例均不低于80%，则数据库数据信息的整体完备性良好。
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T/SCGS 313009—2024
附录 D
（规范性）
数据库数据量和数据多样性检测方法
D.1 数据库数据量和数据多样性
数据库数据量主要用于检测磁粒子成像影像数据库中数据是否在数量上满足实际任务的需要，保
证在使用数据库，分析结果有统计学意义，磁粒子成像影像数据库的数据多样性在于对于单一任务需
要多种不同类型数据时，不同数据应较为均衡，避免数据分析结果出现偏差。
D.2 准备测试条件
数据库服务器测试前空载，测试时不允许除测试程序外其他程序访问，服务器测试环境温度为
（20±2） ℃，相对湿度为（60±10）%。
D.3 数据库数据量和数据多样性检测方法
首先进行数据量的统计，对于数据量较小的数据库，直接按照数据类型逐一进行统计，对于数据量
太大而无法逐一统计的数据库，采用抽样的方式，计算各种类型的数据占总抽样数据量的比例，根据比
例计算各种类型数据的总数，并评估数据库数据量是否满足任务需要，并且计算辛普森多样性指数，评
估数据库数据的多样性。对于可用于多种任务的磁粒子成像影像数据库，根据不同任务分别进行统计
分析，在进行数据统计时，不考虑与本任务的无关数据对统计分析结果的影响。
D.4 结果表述
结果表述满足以下要求。
a） 随机抽取：所有数据被抽取概率均等，抽取比例为样本总数的5% 以上，多次抽样时，每次抽
样对数据进行标记，每个后续的样本应从同一批的剩余部分中抽选。
b） 数据库数据量和数据多样性标准：数据库中各类型数据的数据量≥1.2 倍的任务所需的最小
数据量，则认为数据库可以满足在该任务上的数据多样性要求；数据库中各类型数据的数据
量≥2 倍的任务所需的最小数据量，则认为数据库在该任务的数据量指标上良好。辛普森多
样性指数越大，说明磁粒子成像影像数据库的多样性越好，辛普森多样性指数≥0.2，则认为
数据多样性基本满足要求；辛普森多样性指数≥0.5，则认为数据多样性良好。
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T/SCGS 313009—2024
附录 E
（规范性）
数据库存储精度检测方法
E.1 数据库存储精度检测和检测模体
磁粒子成像具有灵敏度高的特点，因此对于磁粒子成像影像数据库而言，高存储精度可以使得影
像数据保留更多的信息，数据库存储精度检测就是磁粒子成像影像数据库中的数据相较于原始影像数
据的精确程度，主要包括数据在保存为数据库标准格式时的精度，在上传、下载过程时的数据精度。为
检测精度等级，制作如图E.1 所示的立方体检测模体，模体中心有一个可以容纳磁粒子溶液的空腔。
根据成像视野大小使用尽可能小的模体进行检测，使用可以容纳至少10 μL 液体的立方体独立模体，
起始铁粒子含量至多为数据库规定的最大浓度等级。
图E.1 立方体检测模体示意图
E.2 准备测试条件
测试环境温度为（20±2） ℃，相对湿度为（60±10）%。
E.3 设置扫描参数
采用下列序列。
a) 梯度强度：2 T/m·μ0
-1~4 T/m·μ0
-1。
b) 激励频率：5 kHz ~50 kHz。
c） 激励场强：5 mT ~25 mT。
d） 扫描幅值：6 mT ~12 mT。
e) 磁粒子溶液为未稀释原液。
f) 允许信号平均或过采样。
g) 需要说明图像重建的方法以及对应的重建参数。
E.4 测试数据库存储
根据模体得到仿真或测量磁粒子成像影像数据，将其转换为所检测的磁粒子成像影像数据库
的标准存储格式，将其存储到数据库中，并下载至本地，按照数据库规定的标准读取格式对数据进
行读取，根据公式（4）计算数据和原始数据的偏差，将溶液进行倍比稀释重新试验直到偏差超过
阈值。
E.5 结果表述
结果表述满足以下要求。
10
T/SCGS 313009—2024
a） 应至少进行5 次重复检测，测试结果波动在5% 以内可认为测试结果可靠。
b） 当测试结果的平均值的偏差超过1%，则认为数据存储精度不足以保存该数据信息，将可以
精确存储的最小磁粒子浓度作为数据库的存储精度。
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T/SCGS 313009—2024
参考文献
［1］ YY/T 0482—2022 医用磁共振成像设备主要图像质量参数的测定
［2］ YY /T 1833.1—2022 人工智能医疗器械质量要求和评价第1 部分：术语
［3］ Knopp T， Szwargulski P， Griese F， et al. OpenMPIData： An initiative for freely accessible
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［4］ Knopp T， Gdaniec N， Moddel M. Magnetic particle imaging： from proof of principle to preclinical
applications［J］. Physics in Medicine & Biology， 2017.
［5］ Güngör A， Askin B， Soydan D A， et al. TranSMS： Transformers for super‐resolution calibration
in magnetic particle imaging［J］. IEEE Transactions on Medical Imaging， 2022， 41（12）： 3562‐3574.
［6］ Poldrack R A， Gorgolewski K J. OpenfMRI： Open sharing of task fMRI data［J］. Neuroimage，
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［7］ Knopp T， Möddel M， Griese F， et al. MPIFiles. jl： a Julia package for magnetic particle imaging
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