材料科學(xué)基礎(chǔ)課件第三章 晶體缺陷

第三章晶體缺陷

(Defectsincrystals)

本章要討論的主要問(wèn)題是：

(1)晶體中有哪些常見的缺陷類型？

(2)缺陷的數(shù)量和類型可以被控制嗎？

(3)缺陷對(duì)材料的性能有何影響？

(4)缺陷一定是有害的嗎？第一節(jié)概述一、缺陷（Defect）的概念大多數(shù)固體是晶體，晶體正是以其特殊的構(gòu)型被人們最早認(rèn)識(shí)。因此目前(至少在20世紀(jì)80年代以前)人們理解的“固體物理”主要是指晶體。當(dāng)然這也是因?yàn)榭陀^上晶體的理論相對(duì)成熟。在晶體理論發(fā)展中，空間點(diǎn)陣的概念非常重要?？臻g點(diǎn)陣中，用幾何上規(guī)則的點(diǎn)來(lái)描述晶體中的原子排列，并連成格子，這些點(diǎn)被稱為格點(diǎn)，格子被稱為點(diǎn)陣，這就是空間點(diǎn)陣的基本思想，它是對(duì)晶體原子排列的抽象?？臻g點(diǎn)陣在晶體學(xué)理論的發(fā)展中起到了重要作用?？梢哉f(shuō)，它是晶體學(xué)理論的基礎(chǔ)?，F(xiàn)代的晶體理論基于晶體具有宏觀平移對(duì)稱性，并因此發(fā)展了空間點(diǎn)陣學(xué)說(shuō)。嚴(yán)格地說(shuō)對(duì)稱性是一種數(shù)學(xué)上的操作，它與“空間群”的概念相聯(lián)系，對(duì)它的描述不屬本課程內(nèi)容。但是，從另一個(gè)角度來(lái)理解晶體的平移對(duì)稱性對(duì)我們今后的課程是有益的。

所謂平移對(duì)稱性就是指對(duì)一空間點(diǎn)陣，任選一個(gè)最小基本單元，在空間三維方向進(jìn)行平移，這個(gè)單元能夠無(wú)一遺漏的完全復(fù)制所有空間格點(diǎn)?？紤]二維實(shí)例，如圖3-101所示。晶體缺陷的產(chǎn)生與晶體的生長(zhǎng)條件，晶體中原子的熱運(yùn)動(dòng)以及對(duì)晶體的加工工藝等有關(guān)。事實(shí)上，任何晶體即使在絕對(duì)零度都含有缺陷，自然界中理想晶體是不存在的。既然存在著對(duì)稱性的缺陷，平移操作不能復(fù)制全部格點(diǎn)，那么空間點(diǎn)陣的概念似乎不能用到含有缺陷的晶體中，亦即晶體理論的基石不再牢固。幸運(yùn)的是，缺陷的存在只是晶體中局部的破壞。作為一種統(tǒng)計(jì)，一種近似，一種幾何模型，我們?nèi)匀焕^承這種學(xué)說(shuō)。因?yàn)槿毕荽嬖诘谋壤吘怪皇且粋€(gè)很小的量(這指的是通常的情況）。例如20℃時(shí)，Cu的空位濃度為3.8×10-17，充分退火后Fe中的位錯(cuò)密度為1012m-2（空位、位錯(cuò)都是以后要介紹的缺陷形態(tài)）?，F(xiàn)在你對(duì)這些數(shù)量級(jí)的概念可能難以接受，那沒(méi)關(guān)系，你只須知道這樣的事實(shí)：從占有原子百分?jǐn)?shù)來(lái)說(shuō)，晶體中的缺陷在數(shù)量上是微不足道的。因此，整體上看，可以認(rèn)為一般晶體是近乎完整的。因而對(duì)于實(shí)際晶體中存在的缺陷可以用確切的幾何圖形來(lái)描述，這一點(diǎn)非常重要。它是我們今后討論缺陷形態(tài)的基本出發(fā)點(diǎn)。事實(shí)上，把晶體看成近乎完整的并不是一種憑空的假設(shè)，大量的實(shí)驗(yàn)事實(shí)（X射線及電子衍射實(shí)驗(yàn)提供了足夠的實(shí)驗(yàn)證據(jù)）都支持這種近乎理想的對(duì)稱性。當(dāng)然不能否認(rèn)當(dāng)缺陷比例過(guò)高以致于這種“完整性”無(wú)論從實(shí)驗(yàn)或從理論上都不復(fù)存在時(shí)，此時(shí)的固體便不能用空間點(diǎn)陣來(lái)描述，也不能被稱之為晶體。這便是材料中的另一大類別：非晶態(tài)固體。對(duì)非晶固體和晶體，無(wú)論在原子結(jié)構(gòu)理論上或是材料學(xué)家對(duì)它們完美性追求的哲學(xué)思想上都存在著很大差異，有興趣的同學(xué)可以借助于參考書對(duì)此作進(jìn)一步的理解?，F(xiàn)在回到我們關(guān)心的內(nèi)容：既然晶體已可以認(rèn)為是近乎“完整的”，那么建立缺陷概念的意義何在？毫不夸張地說(shuō)，缺陷是晶體理論中最重要的內(nèi)容之一。晶體的生長(zhǎng)、性能以及加工等無(wú)一不與缺陷緊密相關(guān)。因?yàn)檎沁@千分之一、萬(wàn)分之一的缺陷，對(duì)晶體的性能產(chǎn)生了不容小視的作用。這種影響無(wú)論在微觀或宏觀上都具有相當(dāng)?shù)闹匾?。二、缺陷的分類缺陷是一種局部原子排列的破壞。按照破壞區(qū)域的幾何形狀，缺陷可以分為四類(注意，這里說(shuō)的是按缺陷的幾何形狀分類)。

1.點(diǎn)缺陷(PointDefect)

在三維方向上尺寸都很?。ㄟh(yuǎn)小于晶體或晶粒的線度），又稱零維缺陷。典型代表有空位、間隙原子等。2.線缺陷(LineDefect)

在兩個(gè)方向尺寸很小，一個(gè)方向尺寸較大（可以和晶體或晶粒線度相比擬），又稱為一維缺陷。位錯(cuò)是典型的線缺陷，是一種非常重要的缺陷，是本章重點(diǎn)討論對(duì)象。3.面缺陷(PlanarDefect)

在一個(gè)方向尺寸很小，另兩個(gè)方向尺寸較大，又稱二維缺陷。如晶粒間界、晶體表面、層錯(cuò)等。4.體缺陷(VolumeDefect)

如果在三維方向上尺度都較大，那么這種缺陷就叫體缺陷，又稱三維缺陷。如沉淀相、空洞等。第二節(jié)點(diǎn)缺陷在一般性了解缺陷的概念后，下面開始對(duì)缺陷進(jìn)行實(shí)質(zhì)性的學(xué)習(xí)。最普遍、最常見的便是這一節(jié)將要介紹的點(diǎn)缺陷。一、點(diǎn)缺陷類型點(diǎn)缺陷的種類有很多，但金屬中常見的基本點(diǎn)缺陷有兩種類型：空位和間隙原子。下面分別討論。二、點(diǎn)缺陷形成的物理模型雖然從幾何圖象上，我們已經(jīng)認(rèn)識(shí)了諸如空位、間隙原子等點(diǎn)缺陷。那么，你能回答下面的問(wèn)題嗎？

(1)點(diǎn)缺陷形成的物理本質(zhì)是什么？

(2)點(diǎn)缺陷形成的驅(qū)動(dòng)力來(lái)自何處？

下面將對(duì)這些內(nèi)容進(jìn)行闡述。點(diǎn)缺陷形成最重要的環(huán)節(jié)是原子的振動(dòng)。在第二章的學(xué)習(xí)中我們已經(jīng)知道：晶體中的原子在其所處的原子相互作用環(huán)境中受到兩種作用力：

(1)原子間的吸引力。

(2)原子間的斥力。

這兩個(gè)力的來(lái)源與具體表述，請(qǐng)同學(xué)們回憶學(xué)過(guò)的知識(shí)。在這對(duì)作用力的平衡條件下，原子有各自的平衡位置。重要的是原子在這個(gè)平衡位置上不是靜止不動(dòng)，而是以一定的頻率和振幅作振動(dòng)，這就是原子的熱振動(dòng)。溫度場(chǎng)對(duì)這一振動(dòng)行為起主要作用。溫度越高，振動(dòng)得越快，振幅越大。而且，每個(gè)原子在宏觀統(tǒng)計(jì)上表現(xiàn)出不同的振動(dòng)頻率和振幅，宏觀表現(xiàn)上是譜分布。這種描述相信能在同學(xué)思維空間里建立明確的圖象：原子被束縛在它的平衡位置上，但原子卻在做著掙脫束縛的努力?，F(xiàn)在我們?cè)O(shè)想這樣一種情況：當(dāng)溫度足夠高使得原子的振幅變得很大，以致于能掙脫周圍原子對(duì)其的束縛(請(qǐng)讀者考慮為什么振幅大，原子可以脫離平衡位置)。因此，這個(gè)原子就成為“自由的”，它將會(huì)在晶體中以多余的原子方式出現(xiàn)？如果沒(méi)有正常的格點(diǎn)供該原子“棲身”，那么這個(gè)原子就處在非正常格點(diǎn)上即間隙位置。顯然，這就是我們前面所說(shuō)的間隙式原子。由于原子掙脫束縛而在原來(lái)的格點(diǎn)上留下了空位。這就是點(diǎn)缺陷形成的本質(zhì)。在這個(gè)例子中，溫度是使原子脫離平衡位置的動(dòng)力，是形成點(diǎn)缺陷的外界條件，我們把它稱之為點(diǎn)缺陷形成的驅(qū)動(dòng)力。當(dāng)然，點(diǎn)缺陷形成的驅(qū)動(dòng)力還可以是其他方式，如：離子轟擊、冷加工等等。值得說(shuō)明的是，在外界驅(qū)動(dòng)力作用下，哪個(gè)原子能夠掙脫束縛，脫離平衡位置是不確定的，宏觀上說(shuō)這是一種幾率分布。每個(gè)原子都有這樣的可能。三、肖脫基和弗侖克爾空位脫離了平衡位置的原子，我們稱為離位原子。那么離位原子在晶體中可能占據(jù)的位置有哪幾種？不難想象，有如下一些情況：

(1)離位原子遷移到晶體內(nèi)部原有的空位上，此時(shí)，空位數(shù)目不發(fā)生變化。四、點(diǎn)缺陷的平衡濃度1.點(diǎn)缺陷平衡濃度的概念

點(diǎn)缺陷形成的驅(qū)動(dòng)力與溫度有關(guān)，對(duì)此，我們深信不疑。在一定的溫度場(chǎng)下，能夠使原子離位形成點(diǎn)缺陷，那么點(diǎn)缺陷的數(shù)目會(huì)無(wú)限制增加嗎？從理論上分析可以知道：一定溫度下，點(diǎn)缺陷的數(shù)目是一定的，這就是點(diǎn)缺陷的平衡濃度。對(duì)點(diǎn)缺陷的平衡濃度如何來(lái)理解？從熱力學(xué)的觀點(diǎn)：點(diǎn)缺陷平衡濃度是矛盾雙方的統(tǒng)一。

(1)一方面，晶體中點(diǎn)缺陷的形成引起了點(diǎn)陣的畸變，使晶體的內(nèi)能增加，提高了系統(tǒng)的自由能。

(2)另一方面，由于點(diǎn)缺陷的形成，增加了點(diǎn)陣排列的混亂度，系統(tǒng)的微觀狀態(tài)數(shù)目發(fā)生變化，使體系的組態(tài)熵增加，引起自由能下降。

當(dāng)這對(duì)矛盾達(dá)到統(tǒng)一時(shí)，系統(tǒng)就達(dá)到平衡。因?yàn)橄到y(tǒng)都具有最小自由能的傾向，由此確定的點(diǎn)缺陷濃度即為該溫度下的平衡濃度。2.點(diǎn)缺陷平衡濃度的計(jì)算

下面我們以空位為例，導(dǎo)出空位的平衡濃度。空位的形成能定義為：形成一個(gè)空位時(shí)引起系統(tǒng)能量的增加，記為v，單位為eV。

對(duì)于晶體材料，在等溫等壓條件下的體積變化可以忽略，用亥姆霍茲自由能作為系統(tǒng)平衡的熱力學(xué)判據(jù)。

考慮一具有N個(gè)點(diǎn)陣位置的晶體，形成n個(gè)空位后，系統(tǒng)的自由能的變化為：

F=nEv-TS(3-201)S=Sc+nSv(3-202)下面考慮組態(tài)熵的計(jì)算。熱力學(xué)上有:

Sc=klnΩ(3-203)其中，k為玻爾茲曼常數(shù)，k=1.38×10-23J/K；Ω為系統(tǒng)的微觀狀態(tài)數(shù)目。對(duì)于我們考慮的體系，n個(gè)空位形成后，整個(gè)晶體將包含N＋n個(gè)點(diǎn)陣位置。N個(gè)原子和n個(gè)點(diǎn)陣位置上的排列方式為(N+n)!，但由于N個(gè)原子的等同性和n個(gè)空位的等同性，最后可以識(shí)別的微觀狀態(tài)數(shù)為：Ω=(N+n)!/N!n!(3-204)即有：Sc=klnΩ=kln[(N+n)!/N!n!](3-205)由于(N+n)!/N!n!中各項(xiàng)的數(shù)目都很大(N>>n>>1)，可用斯特林(Stirling)近似公式：

lnx!=xlnx－x(x>>1時(shí))則有：

Sc

=klnΩ=kln[(N+n)!/N!n!]=kln(N+n)!－klnN!－klnn!=k(N+n)ln(N+n)－k(N+n)－kNlnN＋kN－knlnn＋kn=k(N+n)ln(N+n)－kNlnN－knlnn(3-206)將(3-206)式代入(3-201)式得：F=nEv－kT[(N+n)ln(N+n)－NlnN－nlnn]－nTSv(3-207)由于空位的形成，內(nèi)能的增加和熵變的增加必然導(dǎo)致自由能隨空位數(shù)的變化有一極小值。此時(shí)，系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，對(duì)應(yīng)的空位濃度Cv為平衡空位濃度。Cv由能量極小條件dF/dn=0確定：dF/dn=Ev-kTln[(N+n)/n]-TSv=0(3-208)ln[(N+n)/n]=(Ev-TSv)/kT(3-209)考慮到n遠(yuǎn)小于N，則有：Cv=n/N=exp[-(Ev-TSv)/kT]=Aexp(-Ev/kT)(3-210)其中，A=exp(Sv/k)，由振動(dòng)熵決定，一般估計(jì)A在1～10之間。同理，可得到間隙原子的平衡濃度Cg：Cg=n/N=exp[-(Eg-TSg)/kT]=Aexp(-Eg/kT)

(3-211)Sg是形成間隙原子引起的熵變；Eg是間隙原子的形成能。由于間隙原子的形成能Eg比空位的形成能Ev大3～4倍。因而在同一溫度下，晶體中間隙原子的平衡濃度比空位的平衡濃度低得多。一般情況下，相對(duì)于空位，間隙原子通?？梢院雎圆挥?jì)，只有在高能輻照條件下，才有可“察覺(jué)”的數(shù)量。第三節(jié)位錯(cuò)位錯(cuò)（Dislocation）是晶體中普遍存在的線缺陷，它的特點(diǎn)是在一維方向的尺寸較長(zhǎng)，另外二維方向上尺寸很小，從宏觀看缺陷是線狀的。從微觀角度看，位錯(cuò)是管狀的。位錯(cuò)對(duì)晶體的生長(zhǎng)、擴(kuò)散、相變、塑性變形、斷裂等許多物理、化學(xué)性質(zhì)及力學(xué)性質(zhì)都有很大影響。因此位錯(cuò)理論是材料科學(xué)基礎(chǔ)中一個(gè)重要內(nèi)容。一個(gè)滑移面和其面上的一個(gè)滑移方向組成一個(gè)滑移系(SlipSystem)。當(dāng)外界應(yīng)力達(dá)到某一臨界值時(shí)，滑移系才發(fā)生滑移，使晶體產(chǎn)生宏觀的變形，將這個(gè)應(yīng)力稱之為臨界切應(yīng)力。為了從理論上解釋滑移現(xiàn)象，弗蘭克(Frenkel)從剛體模型出發(fā)，對(duì)晶體的屈服強(qiáng)度進(jìn)行了計(jì)算。假設(shè)晶體是完整的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)，平行于滑移面的原子面間距為b；該面上最密排方向上的原子間距為a。平衡狀態(tài)下，各原子面都處于勢(shì)能最低位置。如果在外應(yīng)力τ作用下，使滑移面上下兩部分的晶體整體地滑移一距離a，而達(dá)到另一平衡位置時(shí)，則必須翻越勢(shì)壘。上部晶體受了兩個(gè)力，一個(gè)是作用在滑移面上沿滑移方向的外加切應(yīng)力τ（這是引起滑移的力），另一個(gè)是下部晶體對(duì)上部晶體的作用力τ'（這是阻止滑移的內(nèi)力），要能維持一定的位移，要求τ≥τ'，顯然，τ'是位移x的函數(shù)。為簡(jiǎn)單起見，假定τ是x的正弦函數(shù)：τ=τmsin(2πx/a)(3-301)根據(jù)τ=dV(x)/dx，則有：V(x)=-Vmcos(2πx/a)(3-302)V(x)是與τ對(duì)應(yīng)的勢(shì)能函數(shù)。

滑移過(guò)程中，切應(yīng)力為τ；只有在外加應(yīng)力達(dá)到τm時(shí)，上下兩部分才能發(fā)生整體滑移。因此，τm就是塑性形變開始的切應(yīng)力，即臨界切應(yīng)力。

τm可以作如下估計(jì)，一方面，考慮位移很小(x<<a)的情況：

τ=τm2πx/a

(3-303)另一方面，形變很小時(shí)，應(yīng)力和應(yīng)變滿足虎克定律，即:

τ=Gγ=Gx/b(3-304)

G為切變模量，γ為切應(yīng)變。比較(3-303)、(3-304)式有：τm2πx/a=Gx/b所以：τm=aG/(2πb)

(3-305)為了解決計(jì)算的理論臨界切應(yīng)力過(guò)大的問(wèn)題，對(duì)計(jì)算中采用的剛體模型進(jìn)行修正，計(jì)算出的τm約為G/30，與實(shí)驗(yàn)值相差仍然很大。

2～3個(gè)數(shù)量級(jí)的偏差，不能完全歸咎于實(shí)驗(yàn)誤差或計(jì)算精度。這里一定存在著本質(zhì)上的問(wèn)題，因此整體滑移模型受到懷疑。1934年泰勒(Taylor)提出了位錯(cuò)的局部滑移來(lái)解釋晶體的塑性形變。所謂局部滑移就是原子面間的滑移不是整體進(jìn)行，而是發(fā)生在滑移面的局部區(qū)域，其他區(qū)域的原子仍然保持滑移面上下相對(duì)位置的不變。如果滑移是逐步進(jìn)行的，通過(guò)計(jì)算得到的τm與實(shí)驗(yàn)值相差不大，于是這種模型立刻被接受。既然滑移是逐步進(jìn)行的，那么在滑移的任何階段，原則上都存在一條已滑移區(qū)與未滑移區(qū)的分界線。顯然，在邊界處原子的相對(duì)位移不可能是從一個(gè)原子間距突變到零，否則此處會(huì)發(fā)生原子的“重疊”或出現(xiàn)“縫隙”。因此這分界線必然是排列上的缺陷（線缺陷），被稱之為Dislocation，后譯作位錯(cuò)。顯然，位錯(cuò)并不是幾何上的一條線，而是一個(gè)過(guò)渡區(qū)。在此區(qū)內(nèi)，原子相對(duì)位移從一個(gè)原子間距逐漸減小至零。在位錯(cuò)概念提出后的近20年中，雖然成功地解決了理論強(qiáng)度與實(shí)驗(yàn)值差別過(guò)大的問(wèn)題，但總因未能直接在晶體中觀察到位錯(cuò)，位錯(cuò)模型似為空中樓閣，僅僅是理論上的一種假設(shè)而或多或少地受到懷疑。直到1956年門特(J.W.Menter)用電子顯微鏡直接觀察到鉑鈦花青晶體中的位錯(cuò)為止，才使位錯(cuò)理論建立在堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)上而被人們完全接受，并得以迅速的發(fā)展。二、位錯(cuò)的幾何模型位錯(cuò)的幾何組態(tài)較為復(fù)雜，近年來(lái)用高分辨電子顯微鏡已觀察到位錯(cuò)附近的原子排列情況。這已超出本教材的內(nèi)容。為研究方便起見，我們?nèi)杂美硐氲耐暾w來(lái)模仿位錯(cuò)的形成過(guò)程，以加深對(duì)位錯(cuò)幾何模型的理解，并作為我們認(rèn)識(shí)位錯(cuò)的基礎(chǔ)。位錯(cuò)有兩種基本類型：刃型位錯(cuò)和螺型位錯(cuò)。EF就是線缺陷——刃型位錯(cuò)。割開面ABCD就是滑移面，滑移矢量為d，其方向?yàn)?x，與EF垂直。這種位錯(cuò)在晶體中有一個(gè)多余半原子面。EF是多余半原子面和滑移面的交線，與滑移方向垂直，像一把刀刃，所以稱為刃型位錯(cuò)。

位錯(cuò)在晶體中引起的畸變?cè)谖诲e(cuò)線中心處最大，隨著離位錯(cuò)中心距離的增大，晶體的畸變逐漸減小。一般說(shuō)來(lái)，位錯(cuò)是以位錯(cuò)線為中心，晶體畸變超過(guò)20%的范圍。習(xí)慣上，把多余半原子面在滑移面以上的位錯(cuò)稱為正刃型位錯(cuò)，用符號(hào)“┻”表示，反之為負(fù)刃型位錯(cuò)，用“┳”表示。刃型位錯(cuò)周圍的點(diǎn)陣畸變關(guān)于半原子面左右對(duì)稱。含有多余半原子面的晶體受壓，原子間距小于正常點(diǎn)陣常數(shù)；不含多余半原子面的晶體受張力，原子間距大于正常點(diǎn)陣常數(shù)。3.混合型位錯(cuò)(MixedDislocation)

除了刃型位錯(cuò)和螺位錯(cuò)這兩種典型的基本位錯(cuò)外，還有就是這兩種位錯(cuò)的混合型，稱為混合型位錯(cuò)。如果滑移從晶體的一角開始，然后逐漸擴(kuò)大滑移范圍，滑移區(qū)和未滑移區(qū)的交界為曲線，曲線與滑移方向既不垂直也不平行，原子的排列介于刃型位錯(cuò)和螺位錯(cuò)之間，就稱為混合型位錯(cuò)。2.柏氏矢量的確定

柏氏矢量可由柏氏回路而求得(沿用1951年弗郎克提出的較嚴(yán)格的方法)，如圖3-312所示。實(shí)際晶體有一位錯(cuò)，在位錯(cuò)周圍的“好”區(qū)內(nèi)圍繞位錯(cuò)線作一任意大小的閉合回路?；芈返姆较蚺c位錯(cuò)線方向符合右手螺旋法則，回路的起點(diǎn)S是任取的?；芈返拿恳徊奖仨氝B接最近鄰原子。然后按照同樣的作法在完好的晶體中作同樣的回路(在每一方向上的步數(shù)必須相同)，發(fā)現(xiàn)終點(diǎn)F與起點(diǎn)S不重合，連接F點(diǎn)與S點(diǎn)的矢量b即為柏氏矢量。在知道方法后，建議做一下柏氏回路和柏氏矢量確定的練習(xí)。

從柏氏矢量的定義，我們可以知道：

(1)刃型位錯(cuò)的柏氏矢量與位錯(cuò)線垂直。

(2)螺位錯(cuò)的柏氏矢量與位錯(cuò)線同向或相反。

(3)混合位錯(cuò)的柏氏矢量既不與位錯(cuò)線垂直也不與位錯(cuò)線平行，而是與位錯(cuò)線成θ角(θ≠90°，0°)。如圖3-313所示，混合位錯(cuò)線上每一段位錯(cuò)線和柏氏矢量之間的夾角都不同，但都可分解為刃型和螺型兩個(gè)分量，刃型分量:be=bsinθ(3-306)螺型分量:bs=bcosθ(3-307)柏氏矢量b與前面講到的滑移矢量d相同，但是更加嚴(yán)格。如果用ξ表示位錯(cuò)線矢量。那么根據(jù)b與ξ的位向關(guān)系，我們可以得到位錯(cuò)的性質(zhì)：

(1)ξ平行于b——螺位錯(cuò)。且ξ×b<0，左螺；ξ×b>0，右螺。

(2)ξ垂直于b——刃型位錯(cuò)。(ξ×b)總指向多余半原子面方向。

ξ與b所共的面為位錯(cuò)線的滑移面。如果ξ與b既不平行又不垂直，則位錯(cuò)為混合型位錯(cuò)。該位錯(cuò)可分解為刃型和螺型分量。3.柏氏矢量的物理意義

柏氏回路實(shí)際上是將位錯(cuò)線周圍原子排列的畸變迭加起來(lái)，用柏氏矢量加以表示。從數(shù)學(xué)上看，對(duì)于連續(xù)系統(tǒng)，b由環(huán)繞位錯(cuò)的回路的彈性位移u的線積分得出，即為：（3-308）因此，柏氏矢量的物理意義為：柏氏矢量是對(duì)位錯(cuò)周圍晶體點(diǎn)陣畸變的疊加，b越大，位錯(cuò)引起的晶體彈性能越高。4.柏氏矢量的表示方法

(1)柏氏矢量對(duì)于柏氏矢量b沿晶向[uvw]的位錯(cuò)：

(3-309)

(2)柏氏矢量的模柏氏矢量的模的計(jì)算就是矢量模的計(jì)算，同第二章中介紹的晶向長(zhǎng)度計(jì)算。對(duì)于立方晶系：

(3-310)

位錯(cuò)的加法按照矢量加法規(guī)則進(jìn)行。5.柏氏矢量的守恒性

柏氏矢量具有如下的守恒性：

(1)一條不分岔的位錯(cuò)線只有一個(gè)柏氏矢量；因?yàn)榘厥鲜噶颗c柏氏回路的路徑無(wú)關(guān)，只要柏氏回路不與其它位錯(cuò)線相交，從一條位錯(cuò)線的任意一點(diǎn)出發(fā)所作的柏氏回路總會(huì)繪出同一柏氏矢量。由此可以推出：柏氏矢量與位錯(cuò)線之間具有唯一性，即一條位錯(cuò)只有一個(gè)柏氏矢量。

(2)如果數(shù)條位錯(cuò)線交于一節(jié)點(diǎn)，則流入節(jié)點(diǎn)的各位錯(cuò)線的柏氏矢量和等于流出節(jié)點(diǎn)的各位錯(cuò)線柏氏矢量之和。即：Σbi＝0(3-311)有關(guān)這兩條守恒性的證明，請(qǐng)同學(xué)們思考。第四節(jié)位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)（DislocationMotion）

運(yùn)動(dòng)是位錯(cuò)性質(zhì)的一個(gè)重要方面，沒(méi)有位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)，甚至?xí)](méi)有晶體的范性形變。并且位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的難易程度直接關(guān)系到晶體的強(qiáng)度。這一點(diǎn)可回顧一下位錯(cuò)概念引入時(shí)所講的內(nèi)容。

位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)有兩種基本形式：滑移（Slip）和攀移(Climb)。（5）刃性位錯(cuò)的滑移面是位錯(cuò)線及b確定的唯一平面，而螺型位錯(cuò)，任何包含位錯(cuò)線的晶面都可成為滑移面，因此，螺型位錯(cuò)當(dāng)在滑移面上運(yùn)動(dòng)受阻后，可以轉(zhuǎn)到與之相交的另一滑移面進(jìn)行滑移（交滑移CrossSlip）假設(shè)位錯(cuò)向上攀移一個(gè)原子間距，對(duì)應(yīng)地，在晶體中產(chǎn)生一列空位；反之則產(chǎn)生一列間隙原子，從而引起體積的變化。所以，攀移運(yùn)動(dòng)需要外力做功，即攀移有阻力。粗略地分析，攀移阻力約為Gb/5。由此可見，攀移阻力很大，攀移是相當(dāng)困難的。螺型位錯(cuò)不止一個(gè)滑移面，它只能以滑移的方式運(yùn)動(dòng)，它是沒(méi)有攀移運(yùn)動(dòng)的。三運(yùn)動(dòng)位錯(cuò)的交割

當(dāng)一位錯(cuò)在某一滑移面上滑動(dòng)時(shí)，會(huì)與穿過(guò)滑移面的其它位錯(cuò)交割。位錯(cuò)的交割對(duì)材料強(qiáng)化有重要影響。（1）割階(Jog)與扭折(Kink)

當(dāng)位錯(cuò)在滑移面上運(yùn)動(dòng)時(shí)，可能在某處遇到障礙，這樣，有可能其中一部分線段首先進(jìn)行滑移，若由此造成的曲折線段就在位錯(cuò)的滑移面時(shí)，稱為“扭折”。若該曲折線段垂直于位錯(cuò)的滑移面時(shí)，稱為“割階”。當(dāng)然，扭折和割階也可由位錯(cuò)之間交割而形成。位錯(cuò)是晶體局部滑移區(qū)與未滑移區(qū)在滑移面上的邊界?；莆诲e(cuò)掃過(guò)之處，晶體將沿滑移面滑移一個(gè)柏氏矢量?？梢园盐诲e(cuò)看成被掃晶體中一條直線，當(dāng)滑移的位錯(cuò)掃過(guò)未滑移的位錯(cuò)時(shí)，未滑移位錯(cuò)必然隨被掃晶體移動(dòng)，形成如圖3-507所示的折線。折線的臺(tái)階高度等于滑動(dòng)位錯(cuò)的柏氏矢量的模。(3)小結(jié)

①晶體中同時(shí)存在若干位錯(cuò)時(shí)，在外力作用下，若在某滑移面上有一位錯(cuò)發(fā)生運(yùn)動(dòng)，它必與穿過(guò)此滑移面上的其它位錯(cuò)交割產(chǎn)生扭折或割階；②帶有扭折或割階的位錯(cuò),其柏氏矢量與攜帶它們的位錯(cuò)相同；③扭折可隨位錯(cuò)線一道運(yùn)動(dòng)，幾乎不產(chǎn)生阻力，割階與原位錯(cuò)不在同一滑移面上，一般只能通過(guò)攀移隨原位錯(cuò)一起運(yùn)動(dòng)，即使能隨新位錯(cuò)一起滑移，也增加其滑移阻力；④扭折可因位錯(cuò)線張力而消失，但割階不會(huì)因此而消失。MagneticResonanceImaging磁共振成像發(fā)生事件作者或公司磁共振發(fā)展史1946發(fā)現(xiàn)磁共振現(xiàn)象BlochPurcell1971發(fā)現(xiàn)腫瘤的T1、T2時(shí)間長(zhǎng)Damadian1973做出兩個(gè)充水試管MR圖像Lauterbur1974活鼠的MR圖像Lauterbur等1976人體胸部的MR圖像Damadian1977初期的全身MR圖像

Mallard1980磁共振裝置商品化1989

0.15T永磁商用磁共振設(shè)備中國(guó)安科

2003諾貝爾獎(jiǎng)金LauterburMansfierd時(shí)間MR成像基本原理實(shí)現(xiàn)人體磁共振成像的條件:人體內(nèi)氫原子核是人體內(nèi)最多的物質(zhì)。最易受外加磁場(chǎng)的影響而發(fā)生磁共振現(xiàn)象(沒(méi)有核輻射)有一個(gè)穩(wěn)定的靜磁場(chǎng)（磁體）梯度場(chǎng)和射頻場(chǎng)：前者用于空間編碼和選層，后者施加特定頻率的射頻脈沖，使之形成磁共振現(xiàn)象信號(hào)接收裝置：各種線圈計(jì)算機(jī)系統(tǒng)：完成信號(hào)采集、傳輸、圖像重建、后處理等

人體內(nèi)的H核子可看作是自旋狀態(tài)下的小星球。自然狀態(tài)下，H核進(jìn)動(dòng)雜亂無(wú)章，磁性相互抵消zMyx進(jìn)入靜磁場(chǎng)后，H核磁矩發(fā)生規(guī)律性排列（正負(fù)方向），正負(fù)方向的磁矢量相互抵消后，少數(shù)正向排列（低能態(tài)）的H核合成總磁化矢量M，即為MR信號(hào)基礎(chǔ)ZZYYXB0XMZMXYA:施加90度RF脈沖前的磁化矢量MzB:施加90度RF脈沖后的磁化矢量Mxy.并以Larmor頻率橫向施進(jìn)C:90度脈沖對(duì)磁化矢量的作用。即M以螺旋運(yùn)動(dòng)的形式傾倒到橫向平面ABC在這一過(guò)程中，產(chǎn)生能量

三、弛豫（Relaxation）回復(fù)“自由”的過(guò)程

1.

縱向弛豫（T1弛豫）：

M0（MZ）的恢復(fù)，“量變”高能態(tài)1H→低能態(tài)1H自旋—晶格弛豫、熱弛豫

吸收RF光子能量（共振）低能態(tài)1H高能態(tài)1H

放出能量（光子，MRS）T1弛豫時(shí)間：

MZ恢復(fù)到M0的2/3所需的時(shí)間

T1愈小、M0恢復(fù)愈快T2弛豫時(shí)間：MXY喪失2/3所需的時(shí)間；T2愈大、同相位時(shí)間長(zhǎng)MXY持續(xù)時(shí)間愈長(zhǎng)MXY與ST1加權(quán)成像、T2加權(quán)成像

所謂的加權(quán)就是“突出”的意思

T1加權(quán)成像（T1WI）----突出組織T1弛豫（縱向弛豫）差別

T2加權(quán)成像（T2WI）----突出組織T2弛豫（橫向弛豫）差別。

磁共振診斷基于此兩種標(biāo)準(zhǔn)圖像磁共振常規(guī)h檢查必掃這兩種標(biāo)準(zhǔn)圖像.T1的長(zhǎng)度在數(shù)百至數(shù)千毫秒（ms）范圍T2值的長(zhǎng)度在數(shù)十至數(shù)千毫秒（ms）范圍

在同一個(gè)馳豫過(guò)程中,T2比T1短得多

如何觀看MR圖像：首先我們要分清圖像上的各種標(biāo)示。分清掃描序列、掃描部位、掃描層面。正?；虍惓５乃诓课?--即在同一層面觀察、分析T1、T2加權(quán)像上信號(hào)改變。絕大部分病變T1WI是低信號(hào)、T2WI是高信號(hào)改變。只要熟悉掃描部位正常組織結(jié)構(gòu)的信號(hào)表現(xiàn)，通常病變與正常組織不會(huì)混淆。一般的規(guī)律是T1WI看解剖,T2WI看病變。磁共振成像技術(shù)－－圖像空間分辨力，對(duì)比分辨力一、如何確定MRI的來(lái)源（一）層面的選擇1.MXY產(chǎn)生（1H共振）條件

RF=ω=γB02.梯度磁場(chǎng)Z（GZ）

GZ→B0→ω

不同頻率的RF

特定層面1H激勵(lì)、共振

3.層厚的影響因素

RF的帶寬↓

GZ的強(qiáng)度↑層厚↓〈二〉體素信號(hào)的確定1、頻率編碼2、相位編碼

M0↑--GZ、RF→相應(yīng)層面MXY----------GY→沿Y方向1H有不同ω

各1H同相位MXY旋進(jìn)速度不同同頻率一定時(shí)間后→→GX→沿X方向1H有不同ω沿Y方向不同1H的MXYMXY旋進(jìn)頻率不同位置不同（相位不同）〈三〉空間定位及傅立葉轉(zhuǎn)換

GZ----某一層面產(chǎn)生MXYGX----MXY旋進(jìn)頻率不同

GY----MXY旋進(jìn)相位不同（不影響MXY大?。?/p>

↓某一層面不同的體素，有不同頻率、相位

MRS（FID）第三節(jié)、磁共振檢查技術(shù)檢查技術(shù)產(chǎn)生圖像的序列名產(chǎn)生圖像的脈沖序列技術(shù)名TRA、COR、SAGT1WT2WSETR、TE…….梯度回波FFE快速自旋回波FSE壓脂壓水MRA短TR短TE－－T1W長(zhǎng)TR長(zhǎng)TE－－T2W增強(qiáng)MR最常用的技術(shù)是：多層、多回波的SE（spinecho，自旋回波）技術(shù)磁共振掃描時(shí)間參數(shù)：TR、TE磁共振掃描還有許多其他參數(shù)：層厚、層距、層數(shù)、矩陣等序列常規(guī)序列自旋回波（SE）,快速自旋回波（FSE）梯度回波（FE）反轉(zhuǎn)恢復(fù)（IR），脂肪抑制（STIR）、水抑制（FLAIR）高級(jí)序列水成像（MRCP,MRU,MRM）血管造影（MRA,TOF2D/3D）三維成像（SPGR）彌散成像（DWI）關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)分析是一種成像技術(shù)而非掃描序列自旋回波（SE）必掃序列圖像清晰顯示解剖結(jié)構(gòu)目前只用于T1加權(quán)像快速自旋回波（FSE）必掃序列成像速度快多用于T2加權(quán)像梯度回波（GE）成像速度快對(duì)出血敏感T2加權(quán)像水抑制反轉(zhuǎn)恢復(fù)（IR）水抑制（FLAIR）抑制自由水梗塞灶顯示清晰判斷病灶成份脂肪抑制反轉(zhuǎn)恢復(fù)（IR）脂肪抑制（STIR）抑制脂肪信號(hào)判斷病灶成分其它組織顯示更清晰血管造影（MRA）無(wú)需造影劑TOF法PC法MIP投影動(dòng)靜脈分開顯示水成像（MRCP，MRU，MRM）含水管道系統(tǒng)成像膽道MRCP泌尿路MRU椎管MRM主要用于診斷梗阻擴(kuò)張超高空間分辨率掃描任意方位重建窄間距重建技術(shù)大大提高對(duì)小器官、小病灶的診斷能力三維梯度回波（SPGR） 早期診斷腦梗塞

彌散成像MRI的設(shè)備一、信號(hào)的產(chǎn)生、探測(cè)接受1.磁體（Magnet）:靜磁場(chǎng)B0（Tesla,T）→組織凈磁矩M0

永磁型（permanentmagnet）常導(dǎo)型（resistivemagnet）超導(dǎo)型（superconductingmagnet）磁體屏蔽（magnetshielding）2.梯度線圈（gradientcoil）:

形成X、Y、Z軸的磁場(chǎng)梯度功率、切換率3.射頻系統(tǒng)（radio-frequencesystem，RF）

MR信號(hào)接收二、信號(hào)的處理和圖象顯示數(shù)模轉(zhuǎn)換、計(jì)算機(jī)，等等；MRI技術(shù)的優(yōu)勢(shì)1、軟組織分辨力強(qiáng)（判斷組織特性）2、多方位成像3、流空效應(yīng)（顯示血管）4、無(wú)骨骼偽影5、無(wú)電離輻射，無(wú)碘過(guò)敏6、不斷有新的成像技術(shù)MRI技術(shù)的禁忌證和限度1.禁忌證

體內(nèi)彈片、金屬異物各種金屬置入：固定假牙、起搏器、血管夾、人造關(guān)節(jié)、支架等危重病人的生命監(jiān)護(hù)系統(tǒng)、維持系統(tǒng)不能合作病人，早期妊娠，高熱及散熱障礙2.其他鈣化顯示相對(duì)較差空間分辨較差（體部，較同等CT）費(fèi)用昂貴多數(shù)MR機(jī)檢查時(shí)間較長(zhǎng)1.病人必須去除一切金屬物品，最好更衣，以免金屬物被吸入磁體而影響磁場(chǎng)均勻度，甚或傷及病人。2.掃描過(guò)程中病人身體（皮膚）不要直接觸碰磁體內(nèi)壁及各種導(dǎo)線，防止病人灼傷。3.紋身（紋眉）、化妝品、染發(fā)等應(yīng)事先去掉，因其可能會(huì)引起灼傷。4.病人應(yīng)帶耳塞，以防聽力損傷。掃描注意事項(xiàng)顱腦MRI適應(yīng)癥顱內(nèi)良惡性占位病變腦血管性疾病梗死、出血、動(dòng)脈瘤、動(dòng)靜脈畸形（AVM）等顱腦外傷性疾病腦挫裂傷、外傷性顱內(nèi)血腫等感染性疾病腦膿腫、化膿性腦膜炎、病毒性腦炎、結(jié)核等脫髓鞘性或變性類疾病多發(fā)性硬化（MS）等先天性畸形胼胝體發(fā)育不良、小腦扁桃體下疝畸形等脊柱和脊髓MRI適應(yīng)證1.腫瘤性病變椎管類腫瘤（髓內(nèi)、髓外硬膜內(nèi)、硬膜外），椎骨腫瘤（轉(zhuǎn)移性、原發(fā)性）2.炎癥性疾病脊椎結(jié)核、骨髓炎、椎間盤感染、硬膜外膿腫、蛛網(wǎng)膜炎、脊髓炎等3.外傷骨折、脫位、椎間盤突出、椎管內(nèi)血腫、脊髓損傷等4.脊柱退行性變和椎管狹窄癥椎間盤變性、膨隆、突出、游離，各種原因椎管狹窄，術(shù)后改變，5.脊髓血管畸形和血管瘤6.脊髓脫髓鞘疾?。ㄈ鏜S），脊髓萎縮7.先天性畸形胸部MRI適應(yīng)證呼吸系統(tǒng)對(duì)縱隔及肺門區(qū)病變顯示良好，對(duì)肺部結(jié)構(gòu)顯示不如CT。胸廓入口病變及其上下比鄰關(guān)系縱隔腫瘤和囊腫及其與大血管的關(guān)系其他較CT無(wú)明顯優(yōu)越性心臟及大血管大血管病變各類動(dòng)脈瘤、腔靜脈血栓等心臟及心包腫瘤，心包其他病變其他（如先心、各種心肌病等）較超聲心動(dòng)圖無(wú)優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用不廣腹部MRI適應(yīng)證主要用于部分實(shí)質(zhì)性器官的腫瘤性病變肝腫瘤性病變，提供鑒別信息胰腺腫瘤，有利小胰癌、胰島細(xì)胞癌顯示宮頸、宮體良惡性腫瘤及分期等，先天畸形腫瘤的定位（臟器上下緣附近）、分期膽道、尿路梗阻和腫瘤，MRCP，MRU直腸腫瘤骨與關(guān)節(jié)MRI適應(yīng)證X線及CT的后續(xù)檢查手段－－鈣質(zhì)顯示差和空間分辨力部分情況可作首選：1.累及骨髓改變的骨?。ㄔ缙诠侨毖詨乃?，早期骨髓炎、骨髓腫瘤或侵犯骨髓的腫瘤）2.結(jié)構(gòu)復(fù)雜關(guān)節(jié)的損傷（膝、髖關(guān)節(jié)）3.形狀復(fù)雜部位的檢查（脊柱、骨盆等）軟件登錄界面軟件掃描界面圖像瀏覽界面膠片打印界面報(bào)告界面報(bào)告界面2合理應(yīng)用抗菌藥物預(yù)防手術(shù)部位感染概述外科手術(shù)部位感染的2/3發(fā)生在切口醫(yī)療費(fèi)用的增加病人滿意度下降導(dǎo)致感染、止血和疼痛一直是外科的三大挑戰(zhàn)，止血和疼痛目前已較好解決感染仍是外科醫(yī)生面臨的重大問(wèn)題，處理不當(dāng)，將產(chǎn)生嚴(yán)重后果外科手術(shù)部位感染占院內(nèi)感染的14%～16%，僅次于呼吸道感染和泌尿道感染，居院內(nèi)感染第3位嚴(yán)重手術(shù)部位的感染——病人的災(zāi)難，醫(yī)生的夢(mèng)魘

預(yù)防手術(shù)部位感染（surgicalsiteinfection,SSI)

手術(shù)部位感染的40%–60%可以預(yù)防圍手術(shù)期使用抗菌藥物的目的外科醫(yī)生的困惑★圍手術(shù)期應(yīng)用抗生素是預(yù)防什么感染？★哪些情況需要抗生素預(yù)防？★怎樣選擇抗生素？★什么時(shí)候開始用藥？★抗生素要用多長(zhǎng)時(shí)間？定義：指發(fā)生在切口或手術(shù)深部器官或腔隙的感染分類：切口淺部感染切口深部感染器官／腔隙感染一、SSI定義和分類二、SSI診斷標(biāo)準(zhǔn)——切口淺部感染

指術(shù)后30天內(nèi)發(fā)生、僅累及皮膚及皮下組織的感染，并至少具備下述情況之一者：

1．切口淺層有膿性分泌物

2．切口淺層分泌物培養(yǎng)出細(xì)菌

3．具有下列癥狀體征之一：紅熱，腫脹，疼痛或壓痛，因而醫(yī)師將切口開放者（如培養(yǎng)陰性則不算感染）

4．由外科醫(yī)師診斷為切口淺部SSI

注意：縫線膿點(diǎn)及戳孔周圍感染不列為手術(shù)部位感染二、SSI診斷標(biāo)準(zhǔn)——切口深部感染

指術(shù)后30天內(nèi)（如有人工植入物則為術(shù)后1年內(nèi)）發(fā)生、累及切口深部筋膜及肌層的感染，并至少具備下述情況之一者：

1.切口深部流出膿液

2.切口深部自行裂開或由醫(yī)師主動(dòng)打開，且具備下列癥狀體征之一：①體溫＞38℃；②局部疼痛或壓痛

3.臨床或經(jīng)手術(shù)或病理組織學(xué)或影像學(xué)診斷，發(fā)現(xiàn)切口深部有膿腫

4.外科醫(yī)師診斷為切口深部感染

注意：感染同時(shí)累及切口淺部及深部者，應(yīng)列為深部感染

二、SSI診斷標(biāo)準(zhǔn)—器官／腔隙感染

指術(shù)后30天內(nèi)（如有人工植入物★則術(shù)后1年內(nèi)）、發(fā)生在手術(shù)曾涉及部位的器官或腔隙的感染，通過(guò)手術(shù)打開或其他手術(shù)處理，并至少具備以下情況之一者：

1.放置于器官/腔隙的引流管有膿性引流物

2.器官/腔隙的液體或組織培養(yǎng)有致病菌

3.經(jīng)手術(shù)或病理組織學(xué)或影像學(xué)診斷器官/腔隙有膿腫

4.外科醫(yī)師診斷為器官/腔隙感染

★人工植入物：指人工心臟瓣膜、人工血管、人工關(guān)節(jié)等二、SSI診斷標(biāo)準(zhǔn)—器官／腔隙感染

不同種類手術(shù)部位的器官/腔隙感染有：

腹部：腹腔內(nèi)感染（腹膜炎，腹腔膿腫）生殖道：子宮內(nèi)膜炎、盆腔炎、盆腔膿腫血管：靜脈或動(dòng)脈感染三、SSI的發(fā)生率美國(guó)1986年～1996年593344例手術(shù)中，發(fā)生SSI15523次，占2.62%英國(guó)1997年～2001年152所醫(yī)院報(bào)告在74734例手術(shù)中，發(fā)生SSI3151例，占4.22%中國(guó)？SSI占院內(nèi)感染的14～16%，僅次于呼吸道感染和泌尿道感染三、SSI的發(fā)生率SSI與部位：非腹部手術(shù)為2%～5%腹部手術(shù)可高達(dá)20%SSI與病人：入住ICU的機(jī)會(huì)增加60%再次入院的機(jī)會(huì)是未感染者的5倍SSI與切口類型：清潔傷口 1%～2%清潔有植入物 ＜5%可染傷口＜10%手術(shù)類別手術(shù)數(shù)SSI數(shù)感染率(%)小腸手術(shù)6466610.2大腸手術(shù)7116919.7子宮切除術(shù)71271722.4肝、膽管、胰手術(shù)1201512.5膽囊切除術(shù)8222.4不同種類手術(shù)的SSI發(fā)生率：三、SSI的發(fā)生率手術(shù)類別SSI數(shù)SSI類別（%）切口淺部切口深部器官/腔隙小腸手術(shù)6652.335.412.3大腸手術(shù)69158.426.315.3子宮切除術(shù)17278.813.57.6骨折開放復(fù)位12379.712.28.1不同種類手術(shù)的SSI類別：三、SSI的發(fā)生率延遲愈合疝內(nèi)臟膨出膿腫，瘺形成。需要進(jìn)一步處理這里感染將導(dǎo)致:延遲愈合疝內(nèi)臟膨出膿腫、瘺形成需進(jìn)一步處理四、SSI的后果四、SSI的后果在一些重大手術(shù)，器官/腔隙感染可占到1/3。SSI病人死亡的77%與感染有關(guān)，其中90%是器官/腔隙嚴(yán)重感染

——InfectControlandHospEpidemiol,1999,20(40:247-280SSI的死亡率是未感染者的2倍五、導(dǎo)致SSI的危險(xiǎn)因素（1）病人因素：高齡、營(yíng)養(yǎng)不良、糖尿病、肥胖、吸煙、其他部位有感染灶、已有細(xì)菌定植、免疫低下、低氧血癥五、導(dǎo)致SSI的危險(xiǎn)因素（2）術(shù)前因素：術(shù)前住院時(shí)間過(guò)長(zhǎng)用剃刀剃毛、剃毛過(guò)早手術(shù)野衛(wèi)生狀況差（術(shù)前未很好沐?。?duì)有指征者未用抗生素預(yù)防五、導(dǎo)致SSI的危險(xiǎn)因素（3）手術(shù)因素：手術(shù)時(shí)間長(zhǎng)、術(shù)中發(fā)生明顯污染置入人工材料、組織創(chuàng)傷大止血不徹底、局部積血積液存在死腔和/或失活組織留置引流術(shù)中低血壓、大量輸血刷手不徹底、消毒液使用不當(dāng)器械敷料滅菌不徹底等手術(shù)特定時(shí)間是指在大量同種手術(shù)中處于第75百分位的手術(shù)持續(xù)時(shí)間其因手術(shù)種類不同而存在差異超過(guò)T越多，SSI機(jī)會(huì)越大五、導(dǎo)致SSI的危險(xiǎn)因素（4）SSI危險(xiǎn)指數(shù)（美國(guó)國(guó)家醫(yī)院感染監(jiān)測(cè)系統(tǒng)制定）：病人術(shù)前已有≥3種危險(xiǎn)因素污染或污穢的手術(shù)切口手術(shù)持續(xù)時(shí)間超過(guò)該類手術(shù)的特定時(shí)間（T）

（或一般手術(shù)＞2h)六、預(yù)防SSI干預(yù)方法根據(jù)指南使用預(yù)防性抗菌藥物正確脫毛方法縮短術(shù)前住院時(shí)間維持手術(shù)患者的正常體溫血糖控制氧療抗菌素的預(yù)防/治療預(yù)防

在污染細(xì)菌接觸宿主手術(shù)部位前給藥治療

在污染細(xì)菌接觸宿主手術(shù)部位后給藥

防患于未然六、預(yù)防SSI干預(yù)方法

——抗菌藥物的應(yīng)用141預(yù)防和治療性抗菌素使用目的：清潔手術(shù)：防止可能的外源污染可染手術(shù)：減少粘膜定植細(xì)菌的數(shù)量污染手術(shù)：清除已經(jīng)污染宿主的細(xì)菌六、預(yù)防SSI干預(yù)方法

——抗菌藥物的應(yīng)用142需植入假體，心臟手術(shù)、神外手術(shù)、血管外科手術(shù)等六、預(yù)防SSI干預(yù)方法

——抗菌藥物的應(yīng)用預(yù)防性抗菌素使用指征：可染傷口(Clean-contaminatedwound)污染傷口（Contaminatedwound）清潔傷口（Cleanwound）但存在感染風(fēng)險(xiǎn)六、預(yù)防SSI干預(yù)方法

——抗菌藥物的應(yīng)用外科預(yù)防性抗生素的應(yīng)用：預(yù)防性抗生素對(duì)哪些病人有用?什么時(shí)候開始用藥?抗生素種類選擇?使用單次還是多次?采用怎樣的給藥途徑？六、預(yù)防SSI干預(yù)方法

——抗菌藥物的應(yīng)用預(yù)防性抗菌素顯示有效的手術(shù)有：婦產(chǎn)科手術(shù)胃腸道手術(shù)(包括闌尾炎)口咽部手術(shù)腹部和肢體血管手術(shù)心臟手術(shù)骨科假體植入術(shù)開顱手術(shù)某些“清潔”手術(shù)六、預(yù)防SSI干預(yù)方法

——抗菌藥物的應(yīng)用外科預(yù)防性抗生素的應(yīng)用：預(yù)防性抗生素對(duì)哪些病人有用?什么時(shí)候開始用藥?抗生素種類選擇?使用單次還是多次?采用怎樣的給藥途徑？六、預(yù)防SSI干預(yù)方法

——抗菌藥物的應(yīng)用

理想的給藥時(shí)間？目前還沒(méi)有明確的證據(jù)表明最佳的給藥時(shí)機(jī)研究顯示：切皮前45～75min給藥，SSI發(fā)生率最低，且不建議在切皮前30min內(nèi)給藥影響給藥時(shí)間的因素:所選藥物的代謝動(dòng)力學(xué)特性手術(shù)中污染發(fā)生的可能時(shí)間病人的循環(huán)動(dòng)力學(xué)狀態(tài)止血帶的使用剖宮產(chǎn)細(xì)菌在手術(shù)傷口接種后的生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)

手術(shù)過(guò)程

012345671hr2hrs6hrs1day3-5days細(xì)菌數(shù)logCFU/ml六、預(yù)防SSI干預(yù)方法

——抗菌藥物的應(yīng)用148術(shù)后給藥，細(xì)菌在手術(shù)傷口接種的生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)無(wú)改變

手術(shù)過(guò)程抗生素血腫血漿六、預(yù)防SSI干預(yù)方法

——抗菌藥物的應(yīng)用Antibioticsinclot

手術(shù)過(guò)程

血漿中抗生素予以抗生素血塊中抗生素血漿術(shù)前給藥，可以有效抑制細(xì)菌在手術(shù)傷口的生長(zhǎng)六、預(yù)防SSI干預(yù)方法

——抗菌藥物的應(yīng)用150ClassenDC,etal..NEnglJMed1992;326:281切開前時(shí)間切開后時(shí)間予以抗生素切開六、預(yù)防SSI干預(yù)方法

——抗菌藥物的應(yīng)用不同給藥時(shí)間，手術(shù)傷口的感染率不同NEJM1992;326:281-6投藥時(shí)間感染數(shù)（%）相對(duì)危險(xiǎn)度(95%CI)早期（切皮前2-24h）36914(3.8%)6.7(2.9-14.7)4.3手術(shù)前（切皮前45-75min)170810(0.9%)1.0圍手術(shù)期（切皮后3h內(nèi)）2824(1.4%)2.4(0.9-7.9) 2.1手術(shù)后（切皮3h以上）48816(3.3%)5.8(2.6-12.3)

5.8全部284744(1.5%)似然比病人數(shù)六、預(yù)防SSI干預(yù)方法

——抗菌藥物的應(yīng)用結(jié)論：抗生素在切皮前45-75min或麻醉誘導(dǎo)開始時(shí)給藥，預(yù)防SSI效果好152六、預(yù)防SSI干預(yù)方法

——抗菌藥物的應(yīng)用切口切開后，局部抗生素分布將受阻必須在切口切開前給藥?。?！抗菌素應(yīng)在切皮前45～75min給藥六、預(yù)防SSI干預(yù)方法

——抗菌藥物的應(yīng)用外科預(yù)防性抗生素的應(yīng)用：預(yù)防性抗生素對(duì)哪些病人有用?什么時(shí)候開始用藥?抗生素種類選擇?使用單次還是多次?采用怎樣的給藥途徑？有效安全殺菌劑半衰期長(zhǎng)相對(duì)窄譜廉價(jià)六、預(yù)防SSI干預(yù)方法

——抗菌藥物的應(yīng)用抗生素的選擇原則：各類手術(shù)最易引起SSI的病原菌及預(yù)防用藥選擇六、預(yù)防SSI干預(yù)方法

——抗菌藥物的應(yīng)用

手術(shù)最可能的病原菌預(yù)防用藥選擇膽道手術(shù)革蘭陰性桿菌，厭氧菌頭孢呋辛或頭孢哌酮或

(如脆弱類桿菌）頭孢曲松闌尾手術(shù)革蘭陰性桿菌，厭氧菌頭孢呋辛或頭孢噻肟；

(如脆弱類桿菌）＋甲硝唑結(jié)、直腸手術(shù)革蘭陰性桿菌，厭氧菌頭孢呋辛或頭孢曲松或

(如脆弱類桿菌）頭孢噻肟；＋甲硝唑泌尿外科手術(shù)革蘭陰性桿菌頭孢呋辛；環(huán)丙沙星婦產(chǎn)科手術(shù)革蘭陰性桿菌，腸球菌頭孢呋辛或頭孢曲松或

B族鏈球菌，厭氧菌頭孢噻肟；+甲硝唑莫西沙星（可單藥應(yīng)用）注:各種手術(shù)切口感染都可能由葡萄球菌引起六、預(yù)防SSI干預(yù)方法

——抗菌藥物的應(yīng)用外科預(yù)防性抗生素的應(yīng)用：預(yù)防性抗生素對(duì)哪些病人有用?什么時(shí)候開始用藥?抗生素種類選擇?使用單次還是多次?采用怎樣的給藥途徑？六、預(yù)防SSI干預(yù)方法

——抗菌藥物的應(yīng)用單次給藥還是多次給藥？沒(méi)有證據(jù)顯示多次給藥比單次給藥好傷口關(guān)閉后給藥沒(méi)有益處多數(shù)指南建議24小時(shí)內(nèi)停藥沒(méi)有必要維持抗菌素治療直到撤除尿管和引流管手術(shù)時(shí)間延長(zhǎng)或術(shù)中出血量較大時(shí)可重復(fù)給藥細(xì)菌污染定植感染一次性用藥用藥24h用藥4872h數(shù)小時(shí)從十?dāng)?shù)小時(shí)到數(shù)十小時(shí)六、預(yù)防SSI干預(yù)方法

——抗菌藥物的應(yīng)用用藥時(shí)機(jī)不同，用藥期限也應(yīng)不同短時(shí)間預(yù)防性應(yīng)用抗生素的優(yōu)點(diǎn)：六、預(yù)防SSI干預(yù)方法

——抗菌藥物的應(yīng)用減少毒副作用不易產(chǎn)生耐藥菌株不易引起微生態(tài)紊亂減輕病人負(fù)擔(dān)可以選用單價(jià)較高但效果較好的抗生素減少護(hù)理工作量藥品消耗增加抗菌素相關(guān)并發(fā)癥增加耐藥抗菌素種類增加易引起脆弱芽孢桿菌腸炎MRSA（耐甲氧西林金黃色葡萄球菌）定植六、預(yù)防SSI干預(yù)方法

——抗菌藥物的應(yīng)用延長(zhǎng)抗菌素使用的缺點(diǎn)：六、預(yù)防SSI干預(yù)方法

——抗菌藥物的應(yīng)用外科預(yù)防性抗生素的應(yīng)用：預(yù)防性抗生素對(duì)哪些病人有用?什么時(shí)候開始用藥?抗生素種類選擇?使用單次還是多次?采用怎樣的給藥途徑？正確的給藥方法：六、預(yù)防SSI干預(yù)方法

——抗菌藥物的應(yīng)用應(yīng)靜脈給藥，2030min滴完肌注、口服存在吸收上的個(gè)體差異，不能保證血液和組織的藥物濃度，不宜采用常用的-內(nèi)酰胺類抗生素半衰期為12h，若手術(shù)超過(guò)３４h，應(yīng)給第２個(gè)劑量，必要時(shí)還可用第３次可能有損傷腸管的手術(shù)，術(shù)前用抗菌藥物準(zhǔn)備腸道局部抗生素沖洗創(chuàng)腔或傷口無(wú)確切預(yù)防效果，不予提倡不應(yīng)將日常全身性應(yīng)用的抗生素應(yīng)用于傷口局部（誘發(fā)高耐藥）必要時(shí)可用新霉素、桿菌肽等抗生素緩釋系統(tǒng)（PMMA—青大霉素骨水泥或膠原海綿)局部應(yīng)用可能有一定益處六、預(yù)防SSI干預(yù)方法

——抗菌藥物的應(yīng)用不提倡局部預(yù)防應(yīng)用抗生素：時(shí)機(jī)不當(dāng)時(shí)間太長(zhǎng)選藥不當(dāng)，缺乏針對(duì)性六、預(yù)防SSI干預(yù)方法

——抗菌藥物的應(yīng)用預(yù)防用藥易犯的錯(cuò)誤：在開刀前45-75min之內(nèi)投藥按最新臨床指南選藥術(shù)后24小時(shí)內(nèi)停藥擇期手術(shù)后一般無(wú)須繼續(xù)使用抗生素大量對(duì)比研究證明，手術(shù)后繼續(xù)用藥數(shù)次或數(shù)天并不能降低手術(shù)后感染率若病人有明顯感染高危因素或使用人工植入物，可再用1次或數(shù)次小結(jié)預(yù)防SSI干預(yù)方法

——正確的脫毛方法用脫毛劑、術(shù)前即刻備皮可有效減少SSI的發(fā)生手術(shù)部位脫毛方法與切口感染率的關(guān)系：備皮方法 剃毛備皮 5.6%

脫毛0.6%備皮時(shí)間 術(shù)前24小時(shí)前 ＞20%

術(shù)前24小時(shí)內(nèi) 7.1%

術(shù)前即刻 3.1%方法/時(shí)間 術(shù)前即刻剪毛 1.8%

前1晚剪/剃毛 4.0%THANKYOUMagneticResonanceImagingPART01磁共振成像發(fā)生事件作者或公司磁共振發(fā)展史1946發(fā)現(xiàn)磁共振現(xiàn)象BlochPurcell1971發(fā)現(xiàn)腫瘤的T1、T2時(shí)間長(zhǎng)Damadian1973做出兩個(gè)充水試管MR圖像Lauterbur1974活鼠的MR圖像Lauterbur等1976人體胸部的MR圖像Damadian1977初期的全身MR圖像

Mallard1980磁共振裝置商品化1989

0.15T永磁商用磁共振設(shè)備中國(guó)安科

2003諾貝爾獎(jiǎng)金LauterburMansfierd時(shí)間PART02MR成像基本原理實(shí)現(xiàn)人體磁共振成像的條件:人體內(nèi)氫原子核是人體內(nèi)最多的物質(zhì)。最易受外加磁場(chǎng)的影響而發(fā)生磁共振現(xiàn)象(沒(méi)有核輻射)有一個(gè)穩(wěn)定的靜磁場(chǎng)（磁體）梯度場(chǎng)和射頻場(chǎng)：前者用于空間編碼和選層，后者施加特定頻率的射頻脈沖，使之形成磁共振現(xiàn)象信號(hào)接收裝置：各種線圈計(jì)算機(jī)系統(tǒng)：完成信號(hào)采集、傳輸、圖像重建、后處理等

人體內(nèi)的H核子可看作是自旋狀態(tài)下的小星球。自然狀態(tài)下，H核進(jìn)動(dòng)雜亂無(wú)章，磁性相互抵消zMyx進(jìn)入靜磁場(chǎng)后，H核磁矩發(fā)生規(guī)律性排列（正負(fù)方向），正負(fù)方向的磁矢量相互抵消后，少數(shù)正向排列（低能態(tài)）的H核合成總磁化矢量M，即為MR信號(hào)基礎(chǔ)ZZYYXB0XMZMXYA:施加90度RF脈沖前的磁化矢量MzB:施加90度RF脈沖后的磁化矢量Mxy.并以Larmor頻率橫向施進(jìn)C:90度脈沖對(duì)磁化矢量的作用。即M以螺旋運(yùn)動(dòng)的形式傾倒到橫向平面ABC在這一過(guò)程中，產(chǎn)生能量

三、弛豫（Relaxation）回復(fù)“自由”的過(guò)程

1.

縱向弛豫（T1弛豫）：

M0（MZ）的恢復(fù)，“量變”高能態(tài)1H→低能態(tài)1H自旋—晶格弛豫、熱弛豫

吸收RF光子能量（共振）低能態(tài)1H高能態(tài)1H

放出能量（光子，MRS）T1弛豫時(shí)間：

MZ恢復(fù)到M0的2/3所需的時(shí)間

T1愈小、M0恢復(fù)愈快T2弛豫時(shí)間：MXY喪失2/3所需的時(shí)間；T2愈大、同相位時(shí)間長(zhǎng)MXY持續(xù)時(shí)間愈長(zhǎng)MXY與ST1加權(quán)成像、T2加權(quán)成像

所謂的加權(quán)就是“突出”的意思

T1加權(quán)成像（T1WI）----突出組織T1弛豫（縱向弛豫）差別

T2加權(quán)成像（T2WI）----突出組織T2弛豫（橫向弛豫）差別。

磁共振診斷基于此兩種標(biāo)準(zhǔn)圖像磁共振常規(guī)h檢查必掃這兩種標(biāo)準(zhǔn)圖像.T1的長(zhǎng)度在數(shù)百至數(shù)千毫秒（ms）范圍T2值的長(zhǎng)度在數(shù)十至數(shù)千毫秒（ms）范圍

在同一個(gè)馳豫過(guò)程中,T2比T1短得多

如何觀看MR圖像：首先我們要分清圖像上的各種標(biāo)示。分清掃描序列、掃描部位、掃描層面。正?；虍惓５乃诓课?--即在同一層面觀察、分析T1、T2加權(quán)像上信號(hào)改變。絕大部分病變T1WI是低信號(hào)、T2WI是高信號(hào)改變。只要熟悉掃描部位正常組織結(jié)構(gòu)的信號(hào)表現(xiàn)，通常病變與正常組織不會(huì)混淆。一般的規(guī)律是T1WI看解剖,T2WI看病變。磁共振成像技術(shù)－－圖像空間分辨力，對(duì)比分辨力一、如何確定MRI的來(lái)源（一）層面的選擇1.MXY產(chǎn)生（1H共振）條件

RF=ω=γB02.梯度磁場(chǎng)Z（GZ）

GZ→B0→ω

不同頻率的RF

特定層面1H激勵(lì)、共振

3.層厚的影響因素

RF的帶寬↓

GZ的強(qiáng)度↑層厚↓〈二〉體素信號(hào)的確定1、頻率編碼2、相位編碼

M0↑--GZ、RF→相應(yīng)層面MXY----------GY→沿Y方向1H有不同ω

各1H同相位MXY旋進(jìn)速度不同同頻率一定時(shí)間后→→GX→沿X方向1H有不同ω沿Y方向不同1H的MXYMXY旋進(jìn)頻率不同位置不同（相位不同）〈三〉空間定位及傅立葉轉(zhuǎn)換

GZ----某一層面產(chǎn)生MXYGX----MXY旋進(jìn)頻率不同

GY----MXY旋進(jìn)相位不同（不影響MXY大?。?/p>