第五章常用功能块

第五章常用功能块PID110AO110现场总线仪表1仪表2在现场总线仪表中使用功能块实现一个完整控制回路的例子AI110PID110AO110现场总线仪表1仪表2在现场总线仪表中使用功能块实现一个完整控制回路的例子5.1模拟输入块AI-AnalogInputOverview概述模拟输入功能块通过通道号的选择，从转换器块接收输入数据，并使其输出成为对其他功能块可用的数据，见图5-1示意图Schematic描述AI功能块通过CHANNEL参数连接到转换器块，通道参数必须与下面的转换器块参数相匹配：对TT302为SENSOR_TRANSDUCER_NUMBER参数对IF302为TERMINAL_NUMBER参数TheCHANNELparametermustbesetto1(one)iftheAIblockisrunningintheLD302,andnoconfigurationisnecessaryinthetransducerblocktoconnectittotheAIblock.如果AI块在LD302中运行，CHANNEL参数必须设置为1，不必对从转换块到AI块的连接进行组态。转换器的标定(刻度）参数XD_SCALE将通道信号值对应为以百分数表示的FIELD_VAL参数。XD_SCALE参数的工程单位索引及量程必须与连接到AI功能块的传感器相配，否则块报警将指示发生组态错误。L_TYPE参数决定转换器块传递的数值在功能块中如何被使用，它的选项是：Direct（直接），传感器块的数值直接传递到PV，因此OUT_SCALE参数无用。Indirect（非直接，线性）PV值是FIELD_VAL值经OUT_SCALE转换过的值。IndirectwithSquareRoot（开平方）PV值是FIELD_VAL值的平方根经OUT_SCALE转换过的值。PVandOUTalwayshaveidenticalscalingbasedonOUT_SCALE.PV和OUT总是具有相同的刻度，是基于OUT_SCALE的。LOW_CUT参数是可选（的）特性，它用来消除流量传感器零附近的噪声。LOW_CUT参数在IO_OPTS位串中有相应的“Lowcutoff”选项。如果选项位为真，则所有计算出的低于小信号切除值(LOW_CUT)的输出将变为零。BLOCK_ERR（块错误）TheBLOCK_ERRoftheAIblockwillreflectthefollowingcauses:AI块的块错误将反映以下原因：•BlockConfigurationError（块组态错误）–theconfigurationerroroccurswhenoneormoreofthefollowingsituationsoccur:当有下列情形发生时引起组态错误：当CHANNEL或L_TYPE参数有一个无效值。当XD_SCALE的工程单位或量程与转换器块的传感器不匹配。当CHANNEL参数与HC组态(DFI302）不相容。•SimulateActive仿真激活–WhentheSimulateisactive.当仿真激活时•InputFailure输入故障–I/Omodulefailure(DFI302)I/O模件故障(DFI302)•OutofService中止服务–WhentheblockisinO/Smode.当块在O/S模式SupportedModes支持模式O/S,MANandAUTO.StatusHandling状态处理TheAIblockdoesnotsupportcascadepath.Then,Theoutputstatushasnotacascadesub-status.AI块不支持串级路径，因此，输出状态没有串级子状态（如初始化请求，确认等）WhentheOUTvalueexceedstheOUT_SCALErangeandnoworseconditionexistsintheblockthentheOUTstatuswillbe“uncertain,EURangeViolation”.当OUT值超出参数OUT_SCALE规定的量程且功能块不存在更坏的条件时，OUT的状态为“不确定，违背工程单位量程”ThefollowingoptionsfromSTATUS_OPTSapply,whereLimitedreferstothesensorlimits:(seeintheFunctionblockoptionstomoredetailsabouteachoption)参数STATUS_OPTS适合下列选项，此处的极限查阅传感器极限：（见功能块选项有关每个选项更详细）•PropagateFaultForward向前传递错误•UncertainifLimited如果被限制，则为不确定•BADifLimited如果限制则为坏•UncertainifManmode如果是手动模式，则为不确定Legend图注:E–Enumeratedparameter枚举参数;na–Admensionalparameter无单位位串;RO–Readonly只读;D–dynamic动态参数;N–non-volatile非易失性的;S–static静态参数GrayBackgroundLine灰底线:CustomParameters定制参数IfBEHAVIORparameteris“Adapted”如果特性参数是合适的:ThedefaultvalueofCHANNEListhelowestavailablenumber.CHANNEL的缺省值是最小的可用数字ThedefaultvalueofL_TYPEisdirect.L_TYPE的缺省值是directTherequiredmodeforwritingistheactualmode,regardlessthetargetmode:OUT需要写的模式是实际模式，不管目标模式：OUT例5-1一个10m高的水箱（密度为1000kg/m3)变送器安装在罐下1m处，需要将静压读数转换为米，如何以千帕为单位设置XD_SCALE？10m0m-1m10m1m解：水箱水位在0m处对应的静压PL=1×1000×9.8=9.8KPa水箱水位在10m处对应的静压PU=11×1000×9.8=107.8KPaXD_SCALE将设置为EU100%:107.8KPaEU0%:9.8KPa单位索引：1133小数点：1OUT_SCALE将设置为EU100%:10；EU0%:0；单位索引：1010；小数点：1小信号切除功能小信号切除的目的是避免低流量导致的高回路增益，低流量时切除信息可以使读数更稳定，过程更好控制。调节器执行器对象变送器－△PQ0～1970m3/h0～10KPaQ（m3/h）△PQ△P△P=K′Q2Q=K√△P0.4KPa（KPa）K=△Q/△P低流量小信号切除功能由LOW_OUT参数实现Q=K√△PQmax=K√△PmaxQ/Qmax=√△P/△Pmax△P/△Pmax=(Q/Qmax)2例5-2用差压变送器测量流量，如果流量在0～1970m3/h,通过孔板产生的差压变化为0～10KPa,若XD_SCALE设置为0～10KPa，OUT_SCALE设置为0～1970m3/h，LOW_OUT设置为20%，试求流量低于何值时输出为0m3/h，对应的差压是多少千帕？解：小流量切除值为20%×1970=394m3/h根据△P/△Pmax=(q/qmax)2=(20%)2=0.04,则小流量切除值对应的差压为△P=0.04×△Pmax=0.04×10=0.4KPa枚举参数8位无符号二进制数可以有28=256个有效枚举状态。位枚举参数位枚举是指每个比特（位）都代表一个含义，在任意时刻可以同时指示n（位）个状态，而枚举参数在任意时刻只能指示一个状态。5.2控制块PIDPID/EPID-PIDControl/Enhanced（增强）PIDControlOverview概述ThePIDblockoffersalotofcontrolalgorithmsthatusetheProportional,integralandderivativeterms.PID功能块提供了比例、积分和微分形式的算法控制描述PID算法是非迭代或ISA（国际标准协会）算法。在这种算法体系中，GAIN作用在PID的各项上，比例和积分作用在偏差上，微分作用在PV上。功能块在自动模式时，用户改变SP值将不会因微分项引起输出量的突变。只要偏差存在，PID功能将对偏差进行积分运算，即输出向减小偏差方向移动，当主要过程变量测量和次要过程变量测量的时间常数不同时，如果需要，PID块可以构成串级。更详细的看PV和SP运算章节。DirectandReverseActing正作用和反作用通过选项参数CONTROL_OPTS中的“DirectActing”（正作用）位来设置选择控制的正反作用：如果“Directacting”位为真，那么偏差为PV减SP，即Error（误差）=(PV–SP)•如果“Directacting”位为假，即选择控制的反作用，那么偏差为SP减PV，即Error（误差）=(SP–PV)“Directacting”位的缺省值为假（0），即为控制的反作用。FeedforwardControl前馈控制PID功能块支持前馈算法。FF_VAL输入由外部提供，该值与控制回路中的某些干扰成比例。此值FF_SCALE和OUT_SCALE参数转换为输出刻度，此值与FF_GAIN相乘后加到PID算法的输出上。没有前馈的PI运算有前馈的PI运算P控制器PI控制器PID控制器INININOUTOUTOUT如果FF_VAL的状态是坏的，最后的可用值将被使用。当状态返回好时，FF_VAL值的差值需与BIAS_A/M相减，以免输出变动。PID常数GAIN(Kp)，RESET(Tr),和RATE(Td)是比例P，积分I和微分D运算的调整参数，其中GAIN是无量纲数，RESET和RATE是用秒来表示的时间常数。许多现有的控制器有些或所有的参数是用相反值进行调整的，例如“比例带”、每分钟重现次数（积分速率或积分强度）等，人机接口对这些参数，一般都能适应用户的选择喜好。Bypass旁路当旁路方式激活，SP值将不通过PID计算直接转换为OUT的输出。当PV是坏的时，旁路使用在副串级控制器（副PID）中。旁路使用的条件：CONTROL_OPTS中的“BypassEnable”（旁路使能）位必须是真。算法算法主PID副PIDOUTBKCAL_OUTSPPVCAS-INPVSPCASAutoBKCAL-INOUT手动自动TRK-VALPIDAOOPERATORENTRYOUT旁路参数ON/OFF开关控制旁路切换。默认情况下，只有在块模式为Man或O/S才可以切换，一般地，当资源块的FEATURES_SEL中的“在自动模式旁路的切换”位为真时，则允许块的BYPASS开关也切换到自动模式。为了避免输出突变，旁路参数中有ON/OFF特殊处理方式，当旁路开关切至ON时，SP接收以OUT_SCALE的百分数表示的OUT值，当旁路切至OFF时，SP接收PV值。以下是旁路在PID作为串级副环控制中的应用实例旁路切换过程动作SP接受输出值OUT，并OUT_SCALE标定步骤1-IN状态为无效，因此PID运行现实模式为Man（手动）步骤2-为了写BYPASS（旁路方式），目标模式改为Man（手动）步骤3-用户设置BYPASS为ON，OUT通过刻度转换为SP。步骤4-用户改变目标模式为Cas。步骤5-无论IN状态如何，PID模块达到Cas模式。步骤6-IN状态变为有效。步骤7-目标模式改为Man（手动）以写BYPASS（旁路模式）步骤8-用户设置BYPASS为OFF，PV转换为SP。OutputTracking输出跟踪ThePIDblocksupportstheoutputtrackalgorithm,whichallowstheoutputtobeforcedtoatrackingvaluewhenthetrackingswitchison.PID块支持输出跟踪算法，在跟踪开关为on时，允许输出强制改变位跟踪值为了激活输出跟踪功能，模块应伴随以下功能：•CONTROL_OPTS中的“TrackEnable”位必须为真。•目标模式为自动（自动、串级和远程串级）模式。•TRK_VAL和TRK_IN_D状态为可用的，它的意义是状态是好的或用STATUS_OPTS表示不确定状态也作为好的用。“UseUncertainasgood”位必须是真。•TRK_IN_D的值是激活的。•IfthetargetmodeisMan,itisnecessarybesidestheaboveconditions:•如果目标模式为Man（手动）除以上条件外还需要：•The“TrackinManual”bitinCONTROL_OPTSmustbetrue;•CONTROL_OPTS中的“TrackinManual”位必须是真

•Whentheoutputtrackingisactive,theoutputOUTwillbereplacedbytheTRK_VALconvertedtoOUT_SCALE.TheoutputlimitstatusbecomesconstantandtheactualmodegoestoLO;当输出跟踪激活时，输出OUT将由被OUT_SCALE转换过的TRK_VAL代替。输出限位状态变为常数，现实模式转变为LO。•IftheTRK_IN_DorTRK_VALstatusisunusable,theOutputtrackingwillbeoffandthePIDwillreturntothenormaloperation.若TRK_IN_D和TRK_VAL状态不可用，输出跟踪功能将关闭，PID状态将回到正常操作状态。增强PID功能块提供了以下附加特性：1-从手动模式到自动模式切换的不同类型BUMPLESS_TYPE参数提供了从手动模式到自动模式切换四种类型：a.bumpless:这是默认值，执行标准的PID功能块功能，由最后一次“手动”模式值开始计算。b.Last+proportional：功能块才上一次手动值加比例因子开始计算。c.Bias:TheblockstartstocalculatefromtheBIASparameter.c.Bias:模块由BIAS参数开始计算。d.Bias+proportional:TheblockstartstocalculatefromtheBIASparameterplustheproportionalterm.d.Bias+proportional:模块由BIAS参数加比例因子开始计算。2-.SpecialtreatmenttoOutputTracking输出跟踪的特殊处理Specialtreatmentismadewhentheoutputtrackingisenabled:ThealgorithmgeneratesanIFSstatusintheoutputinthefollowingsituations:当输出跟踪有效时将进行特殊处理。在以下情况计算方法在输出产生IFS（初始化错误状态）状态。•WhenTRK_IN_Dhasanunusablestatusandthe“IFSifBadTRK_IN_D”bitinPID_OPTSistrue.•当TRK_IN_D有一个不可用状态，且PID_OPTS中“IFSifBadTRK_IN_D”位为真。•WhenTRK_VALhasanunusablestatusandthe“IFSifBadTRK_VAL”bitinPID_OPTSistrue.•当TRK_VAL有一个不可用状态，且PID_OPTS中“IFSifBadTRK_VAL”位为真。当跟踪输入在以下几种方式不可用时模式切换为Man•当TRK_IN_D不可用，且PID_OPTS中“ManifBadTRK_IN_D”位为真，则模式为Man，OUT为最后值。如果PID_OPTS中“targettoManifBadTRK_IN_D”位为真，则目标模式也变为Man•当TRK_VAL不可用，且PID_OPTS中“ManifBadTRK_VAL”位为真，则模式为Man，OUT为最后可用值。如果PID_OPTS中“targettoManifBadTRK_VAL”位为真，则目标模式也变为ManIftheadditionalparametersofEPIDblockisconfiguredwiththedefaultvalues,theblockworksasthestandardPIDblock.如果EPID模块的附加参数用默认值设定，模块将工作在标准PID模块下。BLOCK_ERR块错误TheBLOCK_ERRofthePIDblockwillreflectthefollowingcauses:PID模块的错误反映了以下原因：•BlockConfigurationError–theconfigurationerroroccurswhentheBYPASSandSHED_OPTparametershaveaninvalidvalue;块组态错误–当BYPASS和SHED_OPT参数为无效值时，组态错误发生。•OutofService–itoccurswhentheblockisinO/Smode.中止服务–当块在O/S模式时发生。SupportedModes支持模式O/S,IMAN,LO,MAN,AUTO,CAS,RCASandROUT.控制算法注意：①BIAS_A/M从内部BIAS运算转换为自动模式（RCAS.CAS.AUTO)α：假设微分增益等于0.13.IfBEHAVIORparameteris“Adapted”:ThedefaultvalueofBYPASSisOFF.ThedefaultvalueofSHED_OPTisNormalShed/NormalReturn.Therequiredmodeforwritingistheactualmode,regardlessthetargetmode:SPandOUT.5.3模拟输出块AOAO-AnalogOutput模拟输出块Overview概述模拟输出功能块是一个在控制回路中当作输出元件使用的设备，如阀、执行器、定位器等。AO功能块从另一个功能块接收信号，然后通过内部通道的定义，将计算结果传递到一个输出转换器块。Description描述AO功能块通过CHANNEL参数与转换器块连接，CHANNEL参数必须与下面的转换器块参数相匹配：对FI302是TERMINAL_NUMBERTheCHANNELparametermustbesetto1(one)iftheAOblockisrunningintheFY302orFP302,andnoconfigurationisnecessaryinthetransducerblocktoconnectittotheAOblock.如果AO块在FY302和FP302运行通道参数必须设置为1，此时，与AO块连接的转换器块不需要进行通道组态。TreatmentofInputValues输入值的处理TheSPvaluemaybecontrolledautomaticallythroughacascadeorremotecascadecontrolormanuallybyanoperator.ThePV_SCALEandXD_SCALEareusedtodothescalingconversionoftheSP.SP值可以通过串级或远程串级自动控制或由操作员手动控制，PV_SCALE和XD_SCALE用于SP的刻度转换。TreatmentofOutputValues输出值的处理XD_SCALE刻度转换（参数）用来转换量程的百分数为由转换器使用的数，这就能使SP的部分量程引起输出满量程的工作。OUT=SP%*(EU_100%-EU_0%)+EU_0%

[XD_SCALE]在IO_OPTS中“IncreasetoClose”（增-关）位允许输出相对于输入值量程的反向变化。例如，如果SP是100(PV_SCALE=0-100%;XD_SCALE=3-15Psi):Ifthe“IncreasetoClose”bitinIO_OPTSisclear,SPconvertedtoOUT_SCALEwillbe15psi.Thereforetheactuatortypewillbe“airtoopen”.如果IO_OPTS中“IncreasetoClose”位是清除（假或未选），SP经OUT_SCALE转换后将为15psi。因此执行器的类型为“气开”Ifthe“IncreasetoClose”bitinIO_OPTSistrue,SPconvertedtoOUT_SCALEwillbe3psi.Thereforetheactuatortypewillbe“airtoclose”.如果IO_OPTS中“IncreasetoClose”位是真，SP经OUT_SCALE转换后将是3psi，因此执行器的类型将是“气关”或“气闭”。Simulate仿真TheSIMULATEparameterisusedforthediagnosticsandcheckoutpurposes.Whenitisactive,thetransducervalueandstatuswillbeoverriddenbythesimulatevalueandstatus.TheSIMULATEcanbedisabledeitherbysoftwareintheSIMULATEparameterorhardwarethroughthejumper.SIMULATE参数用于诊断和调试目的，当它被激活时，转换器的值和状态被仿真数值和状态取代，仿真或者由软件SIMULATE参数或硬件通过跳线来禁止。TheSIMULATEstructureiscomposedbythefollowingattributes:•SimulateValueandStatus•TransducerValueandStatus•SimulateEnable/Disable仿真结构（参数）由下列属性构成：•仿真值和状态•转换器值和状态•仿真使能/禁止TheTransducerValue/StatusattributesofSIMULATEparameterarealwaysshowingthevaluethattheAOblockreceivesfromthecorrespondingtransducerblock.参数SIMULATE中转换器的数值/状态属性总是反映了AO功能块从相应的转换器块接收的值。

有一硬件跳线以禁止SIMULATE参数，如果跳线置于关的位置，那么仿真将被禁止，在这种情况下，用户不能改变使能/禁止属性。当跳线置于开的位置，它将引起资源块的块错误中“SimulateActive”（仿真激活）属性为真。Thesimulateisactiveifthefollowingconditionsexist:•ThesimulatehardwarejumperisnotplacedOff;•TheSIMULATE.ENABLE/DISABLEparameteris“Active”.如果下列条件存在仿真激活：•仿真硬件跳线没有置于“关”的位置•SIMULATE.ENABLE/DISABLE参数是激活的当仿真激活，回读和PV参数将基于SIMULATE的仿真参数数值/状态进行计算，否则，它将由SIMULATE的转换器数值/状态属性来提供。回读参数如果硬件支持回读值，例如阀位，那么这个值将通过转换器块读取，并通过参数SIMULATE的转换器数值/状态属性提供给相应的AO块。如果不支持，则参数SIMULATE的转换器数值/状态属性将由转换器块从AO.OUT产生。当仿真禁止时，参数READBACK是SIMULATE的转换器数值/状态属性的拷贝，否则将是SIMULATE仿真数值/状态属性的拷贝。Inaddition,theblockadmitssafeactionasdescribedearlyinthefaultstateprocessing.TheAOblocksupportsthemode-sheddingfeatureasdescribedearlyinthemodeparameter.另外，此功能块允许像在故障状态处理一节中描述的一样的安全作用。AO功能块支持模式脱落机能。BLOCK_ERRTheBLOCK_ERRoftheAOblockwillreflectthefollowingcauses:•BlockConfigurationError–theconfigurationerroroccurswhenoneormoreofthefollowingsituationsoccur:块错误AO块的块错误由以下原因引起：•块组态错误–当一个或更多的下面情况发生时产生组态错误o当参数CHANNEL或SHED_OPT有一个无效值时oXD_SCALE对各自的转换器块不具有支持工程单位和量程时o当转换器块处于O/S模式时o当CHANNEL参数与硬件组态(DFI302)不一致时•仿真激活–当仿真激活时•本机超驰–当功能块因为故障状态激活而处于LO模式时•输出故障–I/O模件故障•中止服务–当功能块处于O/S模式时SupportedModes支持模式O/S,IMAN,LO,MAN,AUTO,CASandRCAS.5.6其他功能块简介5.61脉冲输入块PULMagneticResonanceImaging磁共振成像发生事件作者或公司磁共振发展史1946发现磁共振现象BlochPurcell1971发现肿瘤的T1、T2时间长Damadian1973做出两个充水试管MR图像Lauterbur1974活鼠的MR图像Lauterbur等1976人体胸部的MR图像Damadian1977初期的全身MR图像

Mallard1980磁共振装置商品化1989

0.15T永磁商用磁共振设备中国安科

2003诺贝尔奖金LauterburMansfierd时间MR成像基本原理实现人体磁共振成像的条件:人体内氢原子核是人体内最多的物质。最易受外加磁场的影响而发生磁共振现象(没有核辐射)有一个稳定的静磁场（磁体）梯度场和射频场：前者用于空间编码和选层，后者施加特定频率的射频脉冲，使之形成磁共振现象信号接收装置：各种线圈计算机系统：完成信号采集、传输、图像重建、后处理等

人体内的H核子可看作是自旋状态下的小星球。自然状态下，H核进动杂乱无章，磁性相互抵消zMyx进入静磁场后，H核磁矩发生规律性排列（正负方向），正负方向的磁矢量相互抵消后，少数正向排列（低能态）的H核合成总磁化矢量M，即为MR信号基础ZZYYXB0XMZMXYA:施加90度RF脉冲前的磁化矢量MzB:施加90度RF脉冲后的磁化矢量Mxy.并以Larmor频率横向施进C:90度脉冲对磁化矢量的作用。即M以螺旋运动的形式倾倒到横向平面ABC在这一过程中，产生能量

三、弛豫（Relaxation）回复“自由”的过程

1.

纵向弛豫（T1弛豫）：

M0（MZ）的恢复，“量变”高能态1H→低能态1H自旋—晶格弛豫、热弛豫

吸收RF光子能量（共振）低能态1H高能态1H

放出能量（光子，MRS）T1弛豫时间：

MZ恢复到M0的2/3所需的时间

T1愈小、M0恢复愈快T2弛豫时间：MXY丧失2/3所需的时间；T2愈大、同相位时间长MXY持续时间愈长MXY与ST1加权成像、T2加权成像

所谓的加权就是“突出”的意思

T1加权成像（T1WI）----突出组织T1弛豫（纵向弛豫）差别

T2加权成像（T2WI）----突出组织T2弛豫（横向弛豫）差别。

磁共振诊断基于此两种标准图像磁共振常规h检查必扫这两种标准图像.T1的长度在数百至数千毫秒（ms）范围T2值的长度在数十至数千毫秒（ms）范围

在同一个驰豫过程中,T2比T1短得多

如何观看MR图像：首先我们要分清图像上的各种标示。分清扫描序列、扫描部位、扫描层面。正常或异常的所在部位---即在同一层面观察、分析T1、T2加权像上信号改变。绝大部分病变T1WI是低信号、T2WI是高信号改变。只要熟悉扫描部位正常组织结构的信号表现，通常病变与正常组织不会混淆。一般的规律是T1WI看解剖,T2WI看病变。磁共振成像技术－－图像空间分辨力，对比分辨力一、如何确定MRI的来源（一）层面的选择1.MXY产生（1H共振）条件

RF=ω=γB02.梯度磁场Z（GZ）

GZ→B0→ω

不同频率的RF

特定层面1H激励、共振

3.层厚的影响因素

RF的带宽↓

GZ的强度↑层厚↓〈二〉体素信号的确定1、频率编码2、相位编码

M0↑--GZ、RF→相应层面MXY----------GY→沿Y方向1H有不同ω

各1H同相位MXY旋进速度不同同频率一定时间后→→GX→沿X方向1H有不同ω沿Y方向不同1H的MXYMXY旋进频率不同位置不同（相位不同）〈三〉空间定位及傅立叶转换

GZ----某一层面产生MXYGX----MXY旋进频率不同

GY----MXY旋进相位不同（不影响MXY大小）

↓某一层面不同的体素，有不同频率、相位

MRS（FID）第三节、磁共振检查技术检查技术产生图像的序列名产生图像的脉冲序列技术名TRA、COR、SAGT1WT2WSETR、TE…….梯度回波FFE快速自旋回波FSE压脂压水MRA短TR短TE－－T1W长TR长TE－－T2W增强MR最常用的技术是：多层、多回波的SE（spinecho，自旋回波）技术磁共振扫描时间参数：TR、TE磁共振扫描还有许多其他参数：层厚、层距、层数、矩阵等序列常规序列自旋回波（SE）,快速自旋回波（FSE）梯度回波（FE）反转恢复（IR），脂肪抑制（STIR）、水抑制（FLAIR）高级序列水成像（MRCP,MRU,MRM）血管造影（MRA,TOF2D/3D）三维成像（SPGR）弥散成像（DWI）关节运动分析是一种成像技术而非扫描序列自旋回波（SE）必扫序列图像清晰显示解剖结构目前只用于T1加权像快速自旋回波（FSE）必扫序列成像速度快多用于T2加权像梯度回波（GE）成像速度快对出血敏感T2加权像水抑制反转恢复（IR）水抑制（FLAIR）抑制自由水梗塞灶显示清晰判断病灶成份脂肪抑制反转恢复（IR）脂肪抑制（STIR）抑制脂肪信号判断病灶成分其它组织显示更清晰血管造影（MRA）无需造影剂TOF法PC法MIP投影动静脉分开显示水成像（MRCP，MRU，MRM）含水管道系统成像胆道MRCP泌尿路MRU椎管MRM主要用于诊断梗阻扩张超高空间分辨率扫描任意方位重建窄间距重建技术大大提高对小器官、小病灶的诊断能力三维梯度回波（SPGR） 早期诊断脑梗塞

弥散成像MRI的设备一、信号的产生、探测接受1.磁体（Magnet）:静磁场B0（Tesla,T）→组织净磁矩M0

永磁型（permanentmagnet）常导型（resistivemagnet）超导型（superconductingmagnet）磁体屏蔽（magnetshielding）2.梯度线圈（gradientcoil）:

形成X、Y、Z轴的磁场梯度功率、切换率3.射频系统（radio-frequencesystem，RF）

MR信号接收二、信号的处理和图象显示数模转换、计算机，等等；MRI技术的优势1、软组织分辨力强（判断组织特性）2、多方位成像3、流空效应（显示血管）4、无骨骼伪影5、无电离辐射，无碘过敏6、不断有新的成像技术MRI技术的禁忌证和限度1.禁忌证

体内弹片、金属异物各种金属置入：固定假牙、起搏器、血管夹、人造关节、支架等危重病人的生命监护系统、维持系统不能合作病人，早期妊娠，高热及散热障碍2.其他钙化显示相对较差空间分辨较差（体部，较同等CT）费用昂贵多数MR机检查时间较长1.病人必须去除一切金属物品，最好更衣，以免金属物被吸入磁体而影响磁场均匀度，甚或伤及病人。2.扫描过程中病人身体（皮肤）不要直接触碰磁体内壁及各种导线，防止病人灼伤。3.纹身（纹眉）、化妆品、染发等应事先去掉，因其可能会引起灼伤。4.病人应带耳塞，以防听力损伤。扫描注意事项颅脑MRI适应症颅内良恶性占位病变脑血管性疾病梗死、出血、动脉瘤、动静脉畸形（AVM）等颅脑外伤性疾病脑挫裂伤、外伤性颅内血肿等感染性疾病脑脓肿、化脓性脑膜炎、病毒性脑炎、结核等脱髓鞘性或变性类疾病多发性硬化（MS）等先天性畸形胼胝体发育不良、小脑扁桃体下疝畸形等脊柱和脊髓MRI适应证1.肿瘤性病变椎管类肿瘤（髓内、髓外硬膜内、硬膜外），椎骨肿瘤（转移性、原发性）2.炎症性疾病脊椎结核、骨髓炎、椎间盘感染、硬膜外脓肿、蛛网膜炎、脊髓炎等3.外伤骨折、脱位、椎间盘突出、椎管内血肿、脊髓损伤等4.脊柱退行性变和椎管狭窄症椎间盘变性、膨隆、突出、游离，各种原因椎管狭窄，术后改变，5.脊髓血管畸形和血管瘤6.脊髓脱髓鞘疾病（如MS），脊髓萎缩7.先天性畸形胸部MRI适应证呼吸系统对纵隔及肺门区病变显示良好，对肺部结构显示不如CT。胸廓入口病变及其上下比邻关系纵隔肿瘤和囊肿及其与大血管的关系其他较CT无明显优越性心脏及大血管大血管病变各类动脉瘤、腔静脉血栓等心脏及心包肿瘤，心包其他病变其他（如先心、各种心肌病等）较超声心动图无优势，应用不广腹部MRI适应证主要用于部分实质性器官的肿瘤性病变肝肿瘤性病变，提供鉴别信息胰腺肿瘤，有利小胰癌、胰岛细胞癌显示宫颈、宫体良恶性肿瘤及分期等，先天畸形肿瘤的定位（脏器上下缘附近）、分期胆道、尿路梗阻和肿瘤，MRCP，MRU直肠肿瘤骨与关节MRI适应证X线及CT的后续检查手段－－钙质显示差和空间分辨力部分情况可作首选：1.累及骨髓改变的骨病（早期骨缺血性坏死，早期骨髓炎、骨髓肿瘤或侵犯骨髓的肿瘤）2.结构复杂关节的损伤（膝、髋关节）3.形状复杂部位的检查（脊柱、骨盆等）软件登录界面软件扫描界面图像浏览界面胶片打印界面报告界面报告界面2合理应用抗菌药物预防手术部位感染概述外科手术部位感染的2/3发生在切口医疗费用的增加病人满意度下降导致感染、止血和疼痛一直是外科的三大挑战，止血和疼痛目前已较好解决感染仍是外科医生面临的重大问题，处理不当，将产生严重后果外科手术部位感染占院内感染的14%～16%，仅次于呼吸道感染和泌尿道感染，居院内感染第3位严重手术部位的感染——病人的灾难，医生的梦魇

预防手术部位感染（surgicalsiteinfection,SSI)

手术部位感染的40%–60%可以预防围手术期使用抗菌药物的目的外科医生的困惑★围手术期应用抗生素是预防什么感染？★哪些情况需要抗生素预防？★怎样选择抗生素？★什么时候开始用药？★抗生素要用多长时间？定义：指发生在切口或手术深部器官或腔隙的感染分类：切口浅部感染切口深部感染器官／腔隙感染一、SSI定义和分类二、SSI诊断标准——切口浅部感染

指术后30天内发生、仅累及皮肤及皮下组织的感染，并至少具备下述情况之一者：

1．切口浅层有脓性分泌物

2．切口浅层分泌物培养出细菌

3．具有下列症状体征之一：红热，肿胀，疼痛或压痛，因而医师将切口开放者（如培养阴性则不算感染）

4．由外科医师诊断为切口浅部SSI

注意：缝线脓点及戳孔周围感染不列为手术部位感染二、SSI诊断标准——切口深部感染

指术后30天内（如有人工植入物则为术后1年内）发生、累及切口深部筋膜及肌层的感染，并至少具备下述情况之一者：

1.切口深部流出脓液

2.切口深部自行裂开或由医师主动打开，且具备下列症状体征之一：①体温＞38℃；②局部疼痛或压痛

3.临床或经手术或病理组织学或影像学诊断，发现切口深部有脓肿

4.外科医师诊断为切口深部感染

注意：感染同时累及切口浅部及深部者，应列为深部感染

二、SSI诊断标准—器官／腔隙感染

指术后30天内（如有人工植入物★则术后1年内）、发生在手术曾涉及部位的器官或腔隙的感染，通过手术打开或其他手术处理，并至少具备以下情况之一者：

1.放置于器官/腔隙的引流管有脓性引流物

2.器官/腔隙的液体或组织培养有致病菌

3.经手术或病理组织学或影像学诊断器官/腔隙有脓肿

4.外科医师诊断为器官/腔隙感染

★人工植入物：指人工心脏瓣膜、人工血管、人工关节等二、SSI诊断标准—器官／腔隙感染

不同种类手术部位的器官/腔隙感染有：

腹部：腹腔内感染（腹膜炎，腹腔脓肿）生殖道：子宫内膜炎、盆腔炎、盆腔脓肿血管：静脉或动脉感染三、SSI的发生率美国1986年～1996年593344例手术中，发生SSI15523次，占2.62%英国1997年～2001年152所医院报告在74734例手术中，发生SSI3151例，占4.22%中国？SSI占院内感染的14～16%，仅次于呼吸道感染和泌尿道感染三、SSI的发生率SSI与部位：非腹部手术为2%～5%腹部手术可高达20%SSI与病人：入住ICU的机会增加60%再次入院的机会是未感染者的5倍SSI与切口类型：清洁伤口 1%～2%清洁有植入物 ＜5%可染伤口＜10%手术类别手术数SSI数感染率(%)小肠手术6466610.2大肠手术7116919.7子宫切除术71271722.4肝、胆管、胰手术1201512.5胆囊切除术8222.4不同种类手术的SSI发生率：三、SSI的发生率手术类别SSI数SSI类别（%）切口浅部切口深部器官/腔隙小肠手术6652.335.412.3大肠手术69158.426.315.3子宫切除术17278.813.57.6骨折开放复位12379.712.28.1不同种类手术的SSI类别：三、SSI的发生率延迟愈合疝内脏膨出脓肿，瘘形成。需要进一步处理这里感染将导致:延迟愈合疝内脏膨出脓肿、瘘形成需进一步处理四、SSI的后果四、SSI的后果在一些重大手术，器官/腔隙感染可占到1/3。SSI病人死亡的77%与感染有关，其中90%是器官/腔隙严重感染

——InfectControlandHospEpidemiol,1999,20(40:247-280SSI的死亡率是未感染者的2倍五、导致SSI的危险因素（1）病人因素：高龄、营养不良、糖尿病、肥胖、吸烟、其他部位有感染灶、已有细菌定植、免疫低下、低氧血症五、导致SSI的危险因素（2）术前因素：术前住院时间过长用剃刀剃毛、剃毛过早手术野卫生状况差（术前未很好沐浴）对有指征者未用抗生素预防五、导致SSI的危险因素（3）手术因素：手术时间长、术中发生明显污染置入人工材料、组织创伤大止血不彻底、局部积血积液存在死腔和/或失活组织留置引流术中低血压、大量输血刷手不彻底、消毒液使用不当器械敷料灭菌不彻底等手术特定时间是指在大量同种手术中处于第75百分位的手术持续时间其因手术种类不同而存在差异超过T越多，SSI机会越大五、导致SSI的危险因素（4）SSI危险指数（美国国家医院感染监测系统制定）：病人术前已有≥3种危险因素污染或污秽的手术切口手术持续时间超过该类手术的特定时间（T）

（或一般手术＞2h)六、预防SSI干预方法根据指南使用预防性抗菌药物正确脱毛方法缩短术前住院时间维持手术患者的正常体温血糖控制氧疗抗菌素的预防/治疗预防

在污染细菌接触宿主手术部位前给药治疗

在污染细菌接触宿主手术部位后给药

防患于未然六、预防SSI干预方法

——抗菌药物的应用166预防和治疗性抗菌素使用目的：清洁手术：防止可能的外源污染可染手术：减少粘膜定植细菌的数量污染手术：清除已经污染宿主的细菌六、预防SSI干预方法

——抗菌药物的应用167需植入假体，心脏手术、神外手术、血管外科手术等六、预防SSI干预方法

——抗菌药物的应用预防性抗菌素使用指征：可染伤口(Clean-contaminatedwound)污染伤口（Contaminatedwound）清洁伤口（Cleanwound）但存在感染风险六、预防SSI干预方法

——抗菌药物的应用外科预防性抗生素的应用：预防性抗生素对哪些病人有用?什么时候开始用药?抗生素种类选择?使用单次还是多次?采用怎样的给药途径？六、预防SSI干预方法

——抗菌药物的应用预防性抗菌素显示有效的手术有：妇产科手术胃肠道手术(包括阑尾炎)口咽部手术腹部和肢体血管手术心脏手术骨科假体植入术开颅手术某些“清洁”手术六、预防SSI干预方法

——抗菌药物的应用外科预防性抗生素的应用：预防性抗生素对哪些病人有用?什么时候开始用药?抗生素种类选择?使用单次还是多次?采用怎样的给药途径？六、预防SSI干预方法

——抗菌药物的应用

理想的给药时间？目前还没有明确的证据表明最佳的给药时机研究显示：切皮前45～75min给药，SSI发生率最低，且不建议在切皮前30min内给药影响给药时间的因素:所选药物的代谢动力学特性手术中污染发生的可能时间病人的循环动力学状态止血带的使用剖宫产细菌在手术伤口接种后的生长动力学

手术过程

012345671hr2hrs6hrs1day3-5days细菌数logCFU/ml六、预防SSI干预方法

——抗菌药物的应用173术后给药，细菌在手术伤口接种的生长动力学无改变

手术过程抗生素血肿血浆六、预防SSI干预方法

——抗菌药物的应用Antibioticsinclot

手术过程

血浆中抗生素予以抗生素血块中抗生素血浆术前给药，可以有效抑制细菌在手术伤口的生长六、预防SSI干预方法

——抗菌药物的应用175ClassenDC,etal..NEnglJMed1992;326:281切开前时间切开后时间予以抗生素切开六、预防SSI干预方法

——抗菌药物的应用不同给药时间，手术伤口的感染率不同NEJM1992;326:281-6投药时间感染数（%）相对危险度(95%CI)早期（切皮前2-24h）36914(3.8%)6.7(2.9-14.7)4.3手术前（切皮前45-75min)170810(0.9%)1.0围手术期（切皮后3h内）2824(1.4%)2.4(0.9-7.9) 2.1手术后（切皮3h以上）48816(3.3%)5.8(2.6-12.3)

5.8全部284744(1.5%)似然比病人数六、预防SSI干预方法

——抗菌药物的应用结论：抗生素在切皮前45-75min或麻醉诱导开始时给药，预防SSI效果好177六、预防SSI干预方法

——抗菌药物的应用切口切开后，局部抗生素分布将受阻必须在切口切开前给药！！！抗菌素应在切皮前45～75min给药六、预防SSI干预方法

——抗菌药物的应用外科预防性抗生素的应用：预防性抗生素对哪些病人有用?什么时候开始用药?抗生素种类选择?使用单次还是多次?采用怎样的给药途径？有效安全杀菌剂半衰期长相对窄谱廉价六、预防SSI干预方法

——抗菌药物的应用抗生素的选择原则：各类手术最易引起SSI的病原菌及预防用药选择六、预防SSI干预方法

——抗菌药物的应用

手术最可能的病原菌预防用药选择胆道手术革兰阴性杆菌，厌氧菌头孢呋辛或头孢哌酮或

(如脆弱类杆菌）头孢曲松阑尾手术革兰阴性杆菌，厌氧菌头孢呋辛或头孢噻肟；

(如脆弱类杆菌）＋甲硝唑结、直肠手术革兰阴性杆菌，厌氧菌头孢呋辛或头孢曲松或

(如脆弱类杆菌）头孢噻肟；＋甲硝唑泌尿外科手术革兰阴性杆菌头孢呋辛；环丙沙星妇产科手术革兰阴性杆菌，肠球菌头孢呋辛或头孢曲松或

B族链球菌，厌氧菌头孢噻肟；+甲硝唑莫西沙星（可单药应用）注:各种手术切口感染都可能由葡萄球菌引起六、预防SSI干预方法

——抗菌药物的应用外科预防性抗生素的应用：预防性抗生素对哪些病人有用?什么时候开始用药?抗生素种类选择?使用单次还是多次?采用怎样的给药途径？六、预防SSI干预方法

——抗菌药物的应用单次给药还是多次给药？没有证据显示多次给药比单次给药好伤口关闭后给药没有益处多数指南建议24小时内停药没有必要维持抗菌素治疗直到撤除尿管和引流管手术时间延长或术中出血量较大时可重复给药细菌污染定植感染一次性用药用药24h用药4872h数小时从十数小时到数十小时六、预防SSI干预方法

——抗菌药物的应用用药时机不同，用药期限也应不同短时间预防性应用抗生素的优点：六、预防SSI干预方法

——抗菌药物的应用减少毒副作用不易产生耐药菌株不易引起微生态紊乱减轻病人负担可以选用单价较高但效果较好的抗生素减少护理工作量药品消耗增加抗菌素相关并发症增加耐药抗菌素种类增加易引起脆弱芽孢杆菌肠炎MRSA（耐甲氧西林金黄色葡萄球菌）定植六、预防SSI干预方法

——抗菌药物的应用延长抗菌素使用的缺点：六、预防SSI干预方法

——抗菌药物的应用外科预防性抗生素的应用：预防性抗生素对哪些病人有用?什么时候开始用药?抗生素种类选择?使用单次还是多次?采用怎样的给药途径？正确的给药方法：六、预防SSI干预方法

——抗菌药物的应用应静脉给药，2030min滴完肌注、口服存在吸收上的个体差异，不能保证血液和组织的药物浓度，不宜采用常用的-内酰胺类抗生素半衰期为12h，若手术超过３４h，应给第２个剂量，必要时还可用第３次可能有损伤肠管的手术，术前用抗菌药物准备肠道局部抗生素冲洗创腔或伤口无确切预防效果，不予提倡不应将日常全身性应用的抗生素应用于伤口局部（诱发高耐药）必要时可用新霉素、杆菌肽等抗生素缓释系统（PMMA—青大霉素骨水泥或胶原海绵)局部应用可能有一定益处六、预防SSI干预方法

——抗菌药物的应用不提倡局部预防应用抗生素：时机不当时间太长选药不当，缺乏针对性六、预防SSI干预方法

——抗菌药物的应用预防用药易犯的错误：在开刀前45-75min之内投药按最新临床指南选药术后24小时内停药择期手术后一般无须继续使用抗生素大量对比研究证明，手术后继续用药数次或数天并不能降低手术后感染率若病人有明显感染高危因素或使用人工植入物，可再用1次或数次小结预防SSI干预方法

——正确的脱毛方法用脱毛剂、术前即刻备皮可有效减少SSI的发生手术部位脱毛方法与切口感染率的关系：备皮方法 剃毛备皮 5.6%

脱毛0.6%备皮时间 术前24小时前 ＞20%

术前24小时内 7.1%

术前即刻 3.1%方法/时间 术前即刻剪毛 1.8%

前1晚剪/剃毛 4.0%THANKYOUMagneticResonanceImagingPART01磁共振成像发生事件作者或公司磁共振发展史1946发现磁共振现象BlochPurcell1971发现肿瘤的T1、T2时间长Damadian1973做出两个充水试管MR图像Lauterbur1974活鼠的MR图像Lauterbur等1976人体胸部的MR图像Damadian1977初期的全身MR图像

Mallard1980磁共振装置商品化1989

0.15T永磁商用磁共振设备中国安科

2003诺贝尔奖金LauterburMansfierd时间PART02MR成像基本原理实现人体磁共振成像的条件:人体内氢原子核是人体内最多的物质。最易受外加磁场的影响而发生磁共振现象(没有核辐射)有一个稳定的静磁场（磁体）梯度场和射频场：前者用于空间编码和选层，后者施加特定频率的射频脉冲，使之形成磁共振现象信号接收装置：各种线圈计算机系统：完成信号采集、传输、图像重建、后处理等

人体内的H核子可看作是自旋状态下的小星球。自然状态下，H核进动杂乱无章，磁性相互抵消zMyx进入静磁场后，H核磁矩发生规律性排列（正负方向），正负方向的磁矢量相互抵消后，少数正向排列（低能态）的H核合成总磁化矢量M，即为MR信号基础ZZYYXB0XMZMXYA:施加90度RF脉冲前的磁化矢量MzB:施加90度RF脉冲后的磁化矢量Mxy.并以Larmor频率横向施进C:90度脉冲对磁化矢量的作用。即M以螺旋运动的形式倾倒到横向平面ABC在这一过程中，产生能量

三、弛豫（Relaxation）回复“自由”的过程

1.

纵向弛豫（T1弛豫）：

M0（MZ）的恢复，“量变”高能态1H→低能态1H自旋—晶格弛豫、热弛豫

吸收RF光子能量（共振）低能态1H高能态1H

放出能量（光子，MRS）T1弛豫时间：

MZ恢复到M0的2/3所需的时间

T1愈小、M0恢复愈快T2弛豫时间：MXY丧失2/3所需的时间；T2愈大、同相位时间长MXY持续时间愈长MXY与ST1加权成像、T2加权成像

所谓的加权就是“突出”的意思

T1加权成像（T1WI）----突出组织T1弛豫（纵向弛豫）差别

T2加权成像（T2WI）----突出组织T2弛豫（横向弛豫）差别。

磁共振诊断基于此两种标准图像磁共振常规h检查必扫这两种标准图像.T1的长度在数百至数千毫秒（ms）范围T2值的长度在数十至数千毫秒（ms）范围

在同一个驰豫过程中,T2比T1短得多

如何观看MR图像：首先我们要分清图像上的各种标示。分清扫描序列、扫描部位、扫描层面。正常或异常的所在部位---即在同一层面观察、分析T1、T2加权像上信号改变。绝大部分病变T1WI是低信号、T2WI是高信号改变。只要熟悉扫描部位正常组织结构的信号表现，通常病变与正常组织不会混淆。一般的规律是T1WI看解剖,T2WI看病变。磁共振成像技术－－图像空间分辨力，对比分辨力一、如何确定MRI的来源（一）层面的选择1.MXY产生（1H共振）条件

RF=ω=γB02.梯度磁场Z（GZ）

GZ→B0→ω

不同频率的RF

特定层面1H激励、共振

3.层厚的影响因素

RF的带宽↓

GZ的强度↑层厚↓〈二〉体素信号的确定1、频率编码2、相位编码

M0↑--GZ、RF→相应层面MXY----------GY→沿Y方向1H有不同ω