第十一章 通信协议与网络模型

PartFourNetworkArchitectures&Protocols

第四部分网络体系结构与协议第十一章通信协议与网络模型ComputerNetworks

莆田学院现代教育技术中心2009年4月本章讲什么

What’saboutThisChapter？

本章介绍网络通信协议和网络模型的一般知识。本章学习的主要内容有：网络通信协议的概念网络通信三大基础协议通信分层的概念网络体系结构（网络模型）的概念OSI参考模型IEEE和TCP/IP参考模型(简介)本章主要内容

Contents11.1网络通信协议CommunicationProtocols11.2网络通信的分层结构LayeredArchitecture11.3OSI参考模型

OSIReferenceModel11.4IEEE和TCP/IP网络体系结构IEEEandTCP/IP11.1网络通信协议

CommunicationProtocols（参见教材第1.4节）莆田学院现代教育技术中心2009年4月网络：协议无所不在

Networks:theWorldofProcotols网络–双方的信息传输常用协议HTTP

-WWWFTP

-文件下载/文件上传

IEEE802.3-局域网通信TCP/IP

-因特网NetBEUI-文件共享和打印机共享Stop-and-wait/Slidingwindow-流量控制/差错控制HDLC-

数据链路控制协议的系统组合→“Architecture”（网络体系结构）通信协议

CommunicationProtocols通信协议是一种概念必须去学习和理解它的含义\内容\功能是一种原理描述网络通信数据传递的过程是一种标准只有按相同或兼容协议研发和制造的产品才能相互通信新协议的制订标准化组织和有影响的生产厂商因特网所用协议(因特网标准)由因特网协会管理IETF(因特网工程任务组)在线公布IESG(因特网工程指导组)批准为标准RFC出版物RFC791→IP(InternetProtocol)RFC793→TCP(TransmissionControlProtocol)有关知识：RFC

MoreaboutRFC因特网上所有的协议都是以所谓RFC文档形式定义的。RFC(RequestForComments)-意即“请求注解”，包含了关于Internet的几乎所有重要的文字资料。如果你想成为网络方面的专家，那么RFC无疑是最重要也是最经常需要用到的资料之一，所以RFC享有“网络知识圣经”之美誉。通常，当某家机构或团体开发出了一套标准或提出对某种标准的设想，想要征询外界的意见时，就会在Internet上发放一份RFC。绝大部分网络标准的指定都是以RFC的形式开始，经过大量的论证和修改过程，由主要的标准化组织所指定。一个RFC文件在成为官方标准前一般至少要经历三个阶段：建议标准、草案标准、因特网标准。令人遗憾的是，由国内个人或组织编写的RFC文档几乎没有。如何编写RFC文档：参见文档RFCEditorTutorial.pdf

或参见网页/howtopub.html协议的概念

ConceptofaProtocol通信协议用于不同系统中实体之间的通信。所谓“实体”，是指能发送或接收信息的各种软件，如各种应用程序、数据库管理系统、e-mail软件等。所谓“系统”，是指运行一个或多个实体的硬件设备，如各种计算机、终端设备和远程传感器等。通信的内容、通信的方式和通信的时间，所有这些都必须遵循实体之间都能接受的一定规则。这些规则就是所谓“协议”，或者说，协议就是指通信双方通信时需要遵循的一组管理规则。协议三要素

KeyElementsofaProtocol

一个协议主要由语法、语义和时序三个部分组成。语法-如何讲（格式）指通信数据与控制信息的结构或格式,涉及编码方案、信号电平等。如规定数据的前8位（比特）是发送方的地址，其后8位是接收方地址，比特流的其他部分才是信息本身。语义-讲什么（含义）指通信设备之间传送的比特流每一部分的含义。涉及用于协调与差错处理的控制信息。时序-何时讲（次序）包括两个特性：速度匹配和和先后顺序，即数据何时发送，传送速度如何才合适。关于协议

AboutProtocols假定一个与网络相连的设备正向另一个与网络相连的设备发送数据，由于各个厂家有其各自的实现方法，这些设备可能不完全兼容，它们相互之间不可能识别和通信。解决方法之一是在同一个网络中全部使用某一厂家的专有技术和设备，在网络互连的今天已不可行。另一种方法就是制定一套实现互连的规范（标准），即所谓“协议”。该标准允许每个厂家以不同的方式完成互连产品的开发、设计与制造，当按同一协议制造的设备连入同一网络时，它们完全兼容，仿佛是由同一厂家生产的一样。所以“协议”通常也指网络上不同计算机之间为了协调互相通信而使用的技术规范，即通信技术标准（也是软硬件厂商开发网络产品的标准）。为什么有许许多多的网络通信协议?

TooManyCommunicationProtocols?理论上只要有一套协议即可，但由于网络技术在不断发展，应用领域在不断拓宽，加上历史的原因（７０年代各大计算机公司在网络领域“诸侯割据”，纷纷推出自己的网络通信协议，既为网络技术的发展作出了贡献，亦造成协议品种杂多的局面），所以目前尚无一套统一可用的网络协议。

正如理论上人类只要一种语言就可以相互沟通，但实际上却有许许多多的语言存在一样。学习网络的重要任务之一就是了解各种常用的通信协议。对于网络开发/集成工程师，则需要深入理解甚至精通工程中所涉及到的各种协议。

对于普通网络用户，则只需知道访问网络资源你的系统或机器上需要配备何种协议，而无须知道这些协议的具体含义。封闭协议和开放协议

ClosedandOpenprotocols协议可分为封闭协议(closedprotocol)

协议内容不对公众公布（只能由制定协议的厂家使用）开放协议(openprotocol)

协议内容对公众公布（不同厂家均可采用）

从网络角度看，未连网的计算机都是所谓“信息孤岛”型的计算机系统，只按某一公司/厂商的网络通信协议连网（使用封闭协议的网络）的属于“封闭系统”，而采用开放协议的网络可以使不同公司/厂商生产的计算机系统实现网络互连（甚至在全球范围内互连起来），称为“开放系统”。现代网络技术领域有成千上万种与网络通信有关的协议。其中对网络技术影响最大的是由有关的国际性组织制定的各种基础协议。网络通信中三个最具影响的基础协议

MostImportantBasicProtocols

其中三个最具影响力的国际性组织为网络通信制定了各自的协议。OSI（开放系统互连）协议

ISO（国际标准化组织）81年公布（理论标准）IEEE802LAN协议

IEEE（电气和电子工程师学会）802委员会（80年2月成立）制定，其部分标准已被ISO正式确定为局域网的国际标准TCP/IP（网际互连/传输控制）协议

美国防部高级计划研究局（DARPA）83年为“阿帕”网（ARPAnet，今发展为Internet）而开发，用于通过UNIX系统控制实现异种计算机网络的互连，乃很多大学（如斯坦福大学）及研究所经多年研究及商业化后得出的结果，现为最通用的网际互连协议，亦为公认的工业标准。Theoreticaldirection

理论指导LANBuilding局域网组网Internetworking网络互连11.2网络通信的分层结构

LayeredArchitecture莆田学院现代教育技术中心2009年4月通信分层的概念

LayeredArchitecture可以将人与人的“通信”分为三个相关的层次：认识层、语言层、传输层。【例1】如果让一莆田老妪与北京一科学家进行如下的“通信”

莆田老妪北京科学家结果用网络术语表达结果谈论内容莆田城内菜价计算机网络技术“不可理喻”认识层“协议”不兼容所用语言莆田方言英语“不知所云”语言层“协议”不兼容通信方式电话电脑“不可沟通”传输层“协议”不兼容【例2】如果让一莆田老妪与北京的莆田藉科学家闵桂荣进行如下的“通信”

莆田老妪闵桂荣院士结果用网络术语表达结果谈论内容莆田城市变化家乡情况OK认识层“协议”兼容所用语言莆田方言莆田方言OK语言层“协议”兼容

通信方式电话电话OK传输层“协议”兼容通信分层：另一个例子

Layered-AnotherExampleP18图2.1任务分层

LayeredTasks人们为了能够彼此交流思想，需借助一个分层次的通信结构；其次，层次之间不是相互孤立的，而是密切相关的，上层的功能是建立在下层的基础上，下层为上层提供某些服务，而且每层还应有一定的规则。网络通信情况同样如此，只是区分更细一些。

网络通信分层的概念

Twocommunicationmodes计算机之间的通信可归纳为两种基本方式：点-点通信（P-P）相邻节点之间通过直达通路的通信(“线路通信”)端-端通信（E-E）不相邻节点之间通过中间节点链接起来所形成间接可达通路的通信(“链路通信”)

点-点通信是端-端通信的基础

端-端通信是点-点通信的延伸点-点通信的分层

LayeredforPoint-to-Point两台相邻计算机通过直达通信线路通信时，其所用通信软件将自然分成两个相对独立的模块（层）：

◆用户服务层处理用户的通信应用请求

◆通信服务层通过通信线路收发数据分层的优点：用户服务层的模块设计可相对独立于具体的通信线路和通信硬件接口的差别（如铜线、同轴电缆、光纤等），而通信服务层的模块设计又可相对独立于具体用户应用要求的不同（如文件传输、电子邮件等）。b.端-端通信的分层

LayeredforEnd-to-End端-端通信是把若干点-点相邻节点间的通信线路通过中间节点链接起来，所以还需解决：(1)

中间节点应具有路由转接功能(按报文所附目标地址转发）(2)

端节点应具有启动、建立和维护端-端链路的功能

启动——发送端发送一个带目标端节点地址的联系控制报文

建立——目标端节点返回一个同意通信联系的报文，建立了双方的联系

维护——通信过程差错控制、流量控制等为此需在用户服务层和通信服务层之间增加一个新层(网络服务层)，即通信服务层实现相邻节点间的点-点通信，网络服务层实现不相邻节点间的端-端链路通信，用户服务层处理用户应用软件的通信请求与服务。特定层的标准

Layer-SpecificStandards整个通信功能被分解成不同的层次，也就是说，整体功能被分解为若干模块。在每一层，都有三个问题最为关键:做什么(层间服务)怎么做(层协议)怎么建立联系(层间寻址)协议的制订

ProtocolSpecification不同系统同层的两个实体能通过某个协议进行协同工作。由于涉及两个不同的系统，这个协议必须准确制订。协议的内容包括相交换的“协议数据单元”(PDU)的格式，各字段的含义，以及PDU的正确顺序。层间服务（service）

分层通信体系中，下层通信实体（服务提供者）为上层实体（服务用户）提供的通信功能。

Service:

whatistobedone,butnothowtodoit.N层向相邻的高层(N+1层)提供服务(N层是服务提供者)N层向相邻的低层(N-1层)调用服务(N层是服务用户)相邻的高层协议通过服务访问点(SAP)调用低层协议层间服务的概念

WhatisService?服务

Services层间寻址：服务访问点

Addressing:ServiceAccessPoints每一层为其上一层各个实体提供各种服务。这些实体通过某个”服务访问点”（SAP）来寻访。服务原语

ServicePrimitives在一个分层通信系统中，相邻层之间的服务可以用“服务原语”和“参数”来表达。服务原语定义了所要执行的功能。参数则用于传递数据和控制信息。在网络通信标准中，使用了四种服务原语来定义一个分层通信系统中相邻层间的相互交流，每种服务原语代表一种通信操作：request（请求）indication（指示）response（响应）confirm（证实）Request（请求）由服务用户发出，用于调用某种服务，并传送所需的参数，以明确所请求的服务。Indication（指示）由服务提供者发出,主要用于——指示某个进程已被在线的对方服务用户调用，并提供相关的参数或用于向服务用户通报由某个服务提供者发起的动作。Response（响应）由服务用户发出，用于对某些早先通过向该用户发出指示而调用的进程作出应答或表明完成。Confirm（证实）由服务提供者发出，用于对某些早先因服务用户请求而调用的进程作出应答或表明完成。服务原语与参数

ServicePrimitivesandParameters假设，两座楼上有两位行动不便的老人（服务用户）要进行通信……

电话员A电话员B老人A老人BA幢B幢A小姐，请拨B幢电话CONNECT.request（连接请求）B奶奶，有您的电话！CONNECT.indication

（连接指示）请讲吧CONNECT.response（连接响应）A大爷，B奶奶请你讲话CONNECT.confirm（连接证实）假设，两座楼上有两位行动不便的老人（服务用户）要进行通信……

电话员A电话员B老人A老人BA幢B幢

你好！我很好，有事吗？晚上睡不着……我也是……DATA.request和DATA.indication（数据请求和指示——通话）假设，两座楼上有两位行动不便的老人（服务用户）要进行通信……

电话员A电话员B老人A老人BA幢B幢今天就到讲到这里吧，再见！DISCONNECT.request（断连请求）

A大爷，B奶奶跟你拜拜了DISCONNECT.indication

（断连指示）层接口和层协议

LayerInterfacesandProtocols层接口

上下层之间相互通信处（独特的标识地址），如可以是一个套接字（socket）或一个端口等。

如上例中楼上老人与楼下电话员间的传话口。层协议

分层体系结构中，某层功能实现的方法和方式。通信双方同层协议必须一致。层间服务只表示能为上层做什么，层协议则规定了本层功能如何实现。只要不改变提供的服务，本层实体可以任意地改变它们的协议。

如上例中楼下向楼上老人提供传话功能(服务)，但楼下电话员之间如何通话，则由双方商定（协议）。Protocol:

Howtodoit,butnotwhatistobedone.【名词解释】网络体系结构

NetworkArchitecture体系结构（Architecture）中文中常用来描述有比较明显层次结构的系统（如科学体系结构、政治体系结构等）。网络体系结构（NetworkArchitecture）-即所谓“网络模型”。指一组以非技术方式描述网络的原理和概念，包括网络各功能的组织，数据格式和程序的说明。-中文教科书中：“网络各层、对等层进行通信的协议以及相邻层接口的集合称为网络体系结构”。-用通俗的话简言之：分几层？每层做什么？每层如何去做？

仅规定了前两项的网络体系结构通常又称为“参考模型”。11.3OSI参考模型

OSIReferenceModel莆田学院现代教育技术中心2009年4月77年，由ISO的信息技术委员会TC97提出，并由TC97逐步完成各层的协议标准。OSI协议将网络通信过程划分为七个相互独立的功能组（层次），并为每个层次制定一个标准框架。上面三层（应用层、表示层、会话层）与应用问题有关，而下面四层（传输层、网络层、数据链路层、物理层）则主要处理网络控制和数据传输/接收问题。各层的功能单元用于规定whatistobedone,butnothowtodoit.OSI（开放系统互连）协议

OSIProtocols并非一个实用的标准

OSI–TheModelOSI协议仅给出一个框架结构，并没有将其网络模型的每一层限定在统一的一种协议中，也没有给出协议的具体实现技术（即未完全定型），故又称“参考模型”(OSI/RM)。但它奠定了网络体系结构的基础，成为今天设计和制定网络协议标准最重要的参考模型和依据。所以，OSI参考模型不是一个产品——你无法找到一个供应商为Windows2000提供第n版的OSI。它只是一个概念框架，用于帮助理解网络中各种设备之间的复杂交互。在通信过程中OSI参考模型不起任何作用，是适当的软件和硬件来完成实际的工作。OSI只是定义要做哪些事，这些事在七层模型中分别由另外一些协议来控制完成。OSI七层模型

SevenlayersoftheOSImodel应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层P18图2.2各层功能小结

SummaryofLayerFunctionsP27图2.15Layer7-Application网络的用户接口（上网软件等）Layer6-Presentation不同系统数据格式转换/加解密Layer5-Session进程（执行中的程序）间会话管理与会话同步（“会话”即用户间连接）Layer4-Transport报文的正确传输（报文的生成、收发、组合与差错检查）Layer3-Network路由选择和流量控制（选择LAN间传输路径）Layer2-DataLink帧的正确传输（帧的生成、收发与差错检查）Layer1-Physical数据比特流（0、1）的正确传输（比特流的生成、收发与差错检查）OSI参考模型：七层协议

OSILayers

用户系统层

数据通信网衔接软件

主要由软件实现（面向通信用户）

资源子网的任务

网络主要由硬件实现（完成传送服务）通信子网任务

OSI参考模型示意图

OSI/RM:LayeredDiagram7应用层6表示层5会话层4传输层3网络层2数据链路层1物理层OSI参考模型通信过程（比喻）

OSI/RM:LetterTransferredOSI参考模型通信过程

OSI/RM:DataTransferredOSI参考模型实际通信过程

OSI/RM:ActuallyLetterTransferred实际通信过程要复杂得多……OSI参考模型实际网络通信过程

OSI/RM:ActuallyDataTransferred实际网络通信过程同样要复杂得多……同层对等通信

Peer-to-PeerCommunication对等过程

TheinteractionbetweenlayersintheOSImodelP19图2.3OSI参考模型虚通信的概念

OSI/RM:VirtualCommunication虚通信(VirtualCommunication)可知:

OSI将网络通信过程分为若干协议层,每层实现通信过程中的某一部分功能；发送和接收双方应具有相同的协议层，双方同一协议层的协议必须一致。说明：并非所有网络通信都必须通过完整的七层；实际上，如果在同一个LAN内（直接通过物理地址传输）通信，通常只用到下两层和应用层，如果跨LAN（路由选择成为必要），则需要用到下面四层和应用层。两个节点有加密/解密的通信要求时，可能用到表示层。并非现有的网络通信都是按本模型分层(实际上一个也没有);每层可能对应有若干个具体协议，通信双方同层协议必须相同或相互兼容OSI参考模型其他发送方接收方分组封装发送重组拆封接收封装的概念

Encapsulation封装功能

Encapsulation把控制信息(头部或尾部的)加到数据上。这些信息有地址信息差错检测码协议控制信息通常上层送来的数据与控制信息两者的组合被称为“协议数据单元”（PDU）。数据封装示意图

Encapsulation数据【封装】信息通过各层向下传递时，每层的软件负责加上它的报头(header)或报尾(Trailer)信息。数据封装示意图封装和去封装

Encapsulation/Decapsulation封装去封装发送方分层传送时数据封装过程（发送）

Encapsulation:

TransferBitsMessage报文Packet分组Frame帧UpperLayerDataUpperLayerDataTCPHeaderDataIPHeaderDataLLCHeader0101110101001000010DataMACHeaderFCSFCSTransportDataLinkPhysicalNetworkPresentationApplicationSessionAPDUPPDUSPDUTPDUNPDULPDUSignals比特流1010100100UpperLayerDataLLCHdr+IP+TCP+UpperLayerDataMACHeaderIP+TCP+UpperLayerDataLLCHeaderTCP+UpperLayerDataIPHeaderUpperLayerDataTCPHeader0101110101001000010TransportDataLinkPhysicalNetworkPresentationApplicationSession分层传送时数据封装过程（接收）

Encapsulation:

Receive接收方1010100100分层传送时数据封装过程

EncapsulationandTransmission实际的网络通信传输过程可以用下图表示：网络协议：我们应该懂多少

Protocols:Whatmustweknow?对于普通用户，协议的实用意义在于：购买网络产品（网卡、软件等）时要注意它支持何种协议，如果您买的网卡仅支持802.4协议（令牌环），则在一般以太网网络上不能使用。对于网络管理工程师，了解所管网络系统所使用的主要协议，网络划分、日常管理和维护、网络故障排除时就可以做到“胸有成竹”。对于所谓“区域网”（Intranet和MAN）等系统集成工程师，往往需要较为具体地了解物理层、数据链路层和网络层的功能及相关协议，以便科学地进行设备选型、配置和网络规划。对于从事网络技术发展和网络设备开发的专家，需要深入研究协议，熟悉协议，制定或修改协议。

11.4IEEE和TCP/IP网络体系结构

IEEEandTCP/IP莆田学院现代教育技术中心2009年4月IEEE局域网标准

IEEEStandardsforLANsIEEES模型与OSI模型

LANComparedwithOSIModelTCP/IP协议体系结构模型

TCP/IPProtocolArchitectureModelTCP/IP和OSI模型对照

TCP/IPandOSImodelP28图2.16OSI模型与TCP/IP模型

OSIvsTCP/IP本章推荐阅读

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Homework1、什么是网络通信协议？网络通信中三个最具影响的基础协议？因特网使用的网络通信协议是什么？2、什么是网络体系结构?3、分层体系结构中，服务、协议、接口三者之间有何区别？4、OSI模型将通信过程分为几层？请按顺序写出各层名称，5、OSI协议中所谓“封装”是指什么？预习教材第12章MagneticResonanceImaging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135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136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142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144ClassenDC,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146六、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

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MXY