單片機應用-I2C總線

單片機應用設計項目實訓——I2C總線學習內容：

一?？偩€（I2C總線）。

二。AD、DA轉換(PCF8591)。

三。鍵盤。

四。數(shù)碼管顯示。

五。通信。（232、485）。

六。步進電機驅動控制。

第一篇i2C總線

（理論2學時，實踐4學時）

學習目的：

(1).認識i2C總線的實現(xiàn)原理，簡單了解其協(xié)議思想。

(2).通過i2C總線，認識器件之間，以及電路與軟件的融合思想。

(3).通過i2C總線，使學生能觸類旁通的擴展到其它協(xié)議類的原理。

（4）通過i2C總線，學習單片機控制原理。i2C(Inter－IntegratedCircuit)總線：

它是PHILIPS公司開發(fā)的雙向兩線制串行總線，用于連接微控制器及其外圍設備，屬于器件總線。i2C總線產生于80年代，最初為音頻和視頻設備開發(fā)，在彩色電視機中大規(guī)模應用，如今主要應用于電訊和影音產品，微控制器與各種功能模塊的連接，器件之間的互連通信，在計算機服務器的管理中也大量應用。應用實例圖一單片機i2C總線應用實例圖二一。i2C總線特點

簡單性（2線，電路簡單，編程方便）

有效性

I2C功能器件包括：實時時鐘、LCD驅動、I/O擴展、AD轉換器、LED調光、閃光器、LED調光、閃光器、數(shù)字溫度傳感器、數(shù)字DIP開關；

i2C總線在IC之間進行雙向數(shù)據(jù)傳送，典型速度100Kbit/S，快速模式達400Kbit/S，后來增加了高速模式達3.4Mbit/S?？偩€的長度可達1000米。

i2C總線上的每個電路和模塊都有唯一的地址，像手機撥號一樣。每一個IC都可以是主控器（或被控器），都可以是發(fā)送器（或接收器）。二。I2C總線的工作原理：

數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶嵸|是：

通過實現(xiàn)數(shù)字邏輯的“與”邏輯來傳遞二進制1和0的數(shù)據(jù)?！?”高電平；“0”低電平。端口Ａ端口Ｂ結果００１１０１０１０００１器件A的端口器件B的端口I2C總線接口的實現(xiàn)電路簡圖SDAIN=1時，T上拉通，SDA=1；IN=0時，T下拉通，SDA=0。多個并聯(lián)，即實現(xiàn)了“與”邏輯。0鎖定總線，1釋放總線。SDASDA

2.1I2C總線的構成及信號類型：

一。構成：

數(shù)據(jù)線SDA 時鐘線SCL二。數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行б?guī)則：

1.SCL高電平期間，SDA保持不變，數(shù)據(jù)有效。2.SCL低電平期間，SDA改變，數(shù)據(jù)變化有效。

三。應用方式：

1.標準硬件i2C端口(硬核)。2.軟件模擬i2C端口(可編程器件用軟件實現(xiàn))。SDASCL單片機EEPROM普通I/O口普通I/O口單片機EEPROMI2C總線的三種信號類型：

[開始信號]SCL高電平時，SDA產生高到低的下降沿跳變

[結束信號]SCL高電平時，SDA產生低到高的上升沿跳變

[應答信號]接收數(shù)據(jù)的器件在接收到8bit數(shù)據(jù)后，向發(fā)送數(shù)據(jù)的器件發(fā)出低電平信號，表示已收到數(shù)據(jù)。這個信號由接收數(shù)據(jù)的器件發(fā)出。發(fā)送端收到應答信號后，作出分析判斷。若未收到應答信號，則判斷為受控單元出現(xiàn)故障。

I2C總線數(shù)據(jù)傳送典型信號時序

串行總線上的數(shù)據(jù)傳送時序圖：2.2總線的工作原理時序圖時鐘線數(shù)據(jù)線下降沿開始位上降沿結束位數(shù)據(jù)位應答位時間軸總線數(shù)據(jù)傳送的模擬

（1）總線數(shù)據(jù)傳送的時序要求

為了保證數(shù)據(jù)傳送的可靠性，標準的總線數(shù)據(jù)傳送有著嚴格的時序要求，如總線上時鐘信號的最小低電平周期為4.7us，最小的高電平周期為4us等。

用單片機的普通I/O口模擬總線的數(shù)據(jù)傳送時，單片機的時鐘信號都能滿足SDA、SCL上升沿、下降沿的時間要求，因此，在時序模擬時，最重要的是保證典型信號。（2）

I2C總線的控制程序實現(xiàn)：/*I2C的啟動程序*/

（時鐘線高時，數(shù)據(jù)線上升沿）VoidI2CStart(void) { SDA=1;//釋放數(shù)據(jù)線 SomeNOP();//延時 SCL=1;//時鐘線拉高 SomeNOP();//延時 SDA=0;//數(shù)據(jù)線拉低 SomeNOP();//延時 SCL=0;//時鐘線拉低 SomeNOP();//延時}/*I2C的停止程序*/

（時鐘線高時，數(shù)據(jù)線上升沿）voidI2CStop(void){ SDA=0; SomeNOP(); SCL=1; SomeNOP(); SDA=1; SomeNOP();}/*I2C的應答程序*/voidACK(void) //Acknowledge信號{ SDA=0;//發(fā)送0，應答 SomeNOP(); SCL=1; SomeNOP();//產生時鐘高電平 SCL=0; SomeNOP();}voidNACK(void) //沒有Acknowledge信號{ SDA=1;//發(fā)送1，非應答 SomeNOP(); SCL=1; SomeNOP();//產生時鐘高電平 SCL=0; SomeNOP();}檢測應答位bitTestAck(){ bitErrorBit; SDA=1; SCL=1; ErrorBit=SDA; SCL=0; return(ErrorBit);}寫8位數(shù)據(jù)bitWrite8Bit(unsignedcharinput){ unsignedchartemp; for(temp=8;temp!=0;temp--){ SDA=(bit)(input&0x80); SCL=1; SCL=0; input=input<<1; }}讀8位數(shù)據(jù)unsignedcharRead8Bit(){ unsignedchartemp,rbyte=0; for(temp=8;temp!=0;temp--){ SCL=1; rbyte=rbyte<<1; rbyte=rbyte|((unsignedchar)(SDA)); SCL=0; } return(rbyte);}

控制字，起始信號后必須是發(fā)送控制字。控制字格式，高4位為器件識別符（不同的芯片有不同的定義，EEPROM一般應為1010），接著3位為片選，也就是三個地址位，最后1位為讀寫控制位，當為1時為讀操作，為0時為寫操作。順序讀的操作：

下圖給出的是順序讀的時序圖。應當注意的是：最后一個讀操作的第9個時鐘周期不是“不關心”。為了結束讀操作，主機必須在第9個周期間發(fā)出停止條件或者在第9個時鐘周期內保持SDA為高電平、然后發(fā)出停止條件。順序讀的操作時序圖：讀寫控制位為1順序寫的操作：

與上讀操作類似，區(qū)別是控制字末位的讀寫控制位變成0。讀寫控制位為0I2C總線協(xié)議——寫數(shù)據(jù)到從機

主機發(fā)送器用10位地址尋址從機接收器主機發(fā)送器用8位地址尋址從機接收器1ndBYTEvoidWrite24c02(unsignedchar*Wdata,unsignedcharRomAddress,unsignedcharnumber){ Start(); Write8Bit(WriteDeviceAddress); TestAck(); Write8Bit(RomAddress); TestAck(); for(;number!=0;number--){ Write8Bit(*Wdata); TestAck(); Wdata++; } Stop(); DelayMs(10);}I2C總線協(xié)議——寫數(shù)據(jù)到從機

主機發(fā)送器用8位地址尋址從機接收器I2C總線協(xié)議——讀從機數(shù)據(jù)

主機接收器用8位地址尋址從機發(fā)送器1ndBYTE先啟動一個寫命令，發(fā)送地址給從機。然后再次啟動讀命令，讀數(shù)據(jù)。voidRead24c02(unsignedchar*RamAddress,unsignedcharRomAddress,unsignedcharbytes){ Start(); Write8Bit(WriteDeviceAddress); TestAck(); Write8Bit(RomAddress); TestAck(); Start();//再次啟動 Write8Bit(ReadDviceAddress); TestAck(); while(bytes!=1){ *RamAddress=Read8Bit(); Ack(); RamAddress++; bytes--; } *RamAddress=Read8Bit(); NoAck(); Stop();}I2C總線協(xié)議——讀從機數(shù)據(jù)

主機發(fā)送器用8位地址尋址從機接收器在主程序中的調用讀寫子程序voidmain(void){ Bytebuf1[]={3,4,5,6,7,8}; Bytebuf2[]; Write24c02(buf1,0,6); Read24c02(buf2,0,6); if(buf1[1]==buf2[1])LED1=0; if(buf1[2]==buf2[2])LED2=0; if(buf1[3]==buf2[3])LED3=0; if(buf1[4]==buf2[4])LED4=0; while(1);}I2C總線協(xié)議——組合格式:

主機用10位地址尋址從機然后發(fā)送數(shù)據(jù)到這個從機并向這個從機讀數(shù)據(jù)I2C新發(fā)展——恩智浦(NXP)公司擴展的I2C控制網(wǎng)絡：

結束語

I2C總線的應用中的注意事項:

1）嚴格按照時序圖的要求進行操作。

2）總線必須上拉，即在沒有控制時，總線為1。在與邏輯中理解為釋放總線。

3）程序中為配合相應的傳輸速率，在對口線操作的指令后，用NOP指令做一定的延時。

(2)總線典型信號的模擬子程序

啟動信號子程序STASTA： SETB P1.0 ；總線啟動子程序 SETB P1.1

NOPNOPCLR P1.1NOPNOPCLR P1.0RET附匯編語言模擬程序終止信號子程序STOPSTOP： NOP ；停止子程序CLR P1.1 SETB P1.0NOPNOPSETB P1.1NOPNOPCLRP1.0RET附匯編語言模擬程序發(fā)送應答位子程序MACKMACK： CLR P1.1 ；應答子程序

SETB P1.0 ；準備發(fā)送NOPNOPCLR P1.0SETBP1.1RET附匯編語言模擬程序發(fā)送非應答位子程序MNACKMNACK：CLR P1.0 CLR P1.1 SETB P1.1 ；非應答子程序SETB P1.0NOPNOPCLR P1.0CLR P1.1RET附匯編語言模擬程序（3）總線模擬傳送的通用子程序總線數(shù)據(jù)模擬傳送的通用軟件包除了上述基本的啟動、停止、發(fā)送應答位和發(fā)送非應答位子程序外，還有應答位檢查（CACK）、發(fā)送一個字節(jié)數(shù)據(jù)（WRBYT）、接收一個字節(jié)數(shù)據(jù)（RDBYT）、發(fā)送n個字節(jié)數(shù)據(jù)（WRNBYT）、接收n個字節(jié)數(shù)據(jù)（RDNBYT）子程序。附匯編語言模擬程序①

應答位檢查子程序CACK在應答位檢查子程序（CACK）中，設置了標志位，CACK中用F0作標志位，當檢查到正常應答位后，F(xiàn)0=0，否則F0=1。CACK： SETB P1.1 ；設P1.1為輸入

SETB P1.0 ；準備讀 CLR F0MOV A，P1；讀P1.1 JNB ACC.1，GEND ；判斷有無應答 SETB F0 ；P1.1為“1”，無應答，F(xiàn)0=1GEND： CLR P1.0 ；P1.1為“0”，有應答，F(xiàn)0=0 NOP RET②

發(fā)送一個字節(jié)數(shù)據(jù)（WRBYT）子程序占用資源：R0，C。WRBYT：MOV R0，#08H CLR P1.0 CLR CWLP：RLC A JC WR1

AJMP WR2 WLP1：DJNZ R0，WLP RETWR1：SETB P1.1 SETB P1.0NOP NOPCLR P1.0CLR P1.1AJMP WLP1WR2：CLR P1.1 SETB P1.0NOPNOPCLR P1.0AJMP WLP1 ③

接收一個字節(jié)數(shù)據(jù)（RDBYT）子程序

RDBYT： MOV R0，#08HRLP：

SETB P1.1 SETB P1.0 MOV A，P1 JNB ACC.1，RD0 AJMP RD1 RLP1：DJNZ R0，RLP RETRD0：CLR C MOV A，R2RLC AMOV R2，A CLR P1.0 AJMP RLP1RD1： SETB MOV A，R2RLC AMOV R2，ACLR P1.0 AJMP RLP1

④

發(fā)送n個字節(jié)數(shù)據(jù)（WRNBYT）子程序

WRNBYT：PUSHPSW MOV PSW，#18H MOV R3，NUMBYTLCALL STA MOV A，SLA LCALL WRBYT LCALL CACK JB F0，WRNBYT MOV R1，＃MTDWRDA： MOV A，@R1LCALL WRBYTLCALL CACK

LCALL WRBYTLCALL CACK JB F0，WRNBYT INC R1 DJNZ R3，WRDALCALL STOPPOP PSWRET⑤

讀取n個字節(jié)數(shù)據(jù)（RDNBYT）子程序

RDNBYT：PUSHPSW MOV PSW，#18 MOV R3，NUMBYTLCALL STA MOV A，SLA LCALL WRBYT JB F0，RDNBYT RDN：MOVR1，#MRD RDN1：LCALL RDBY MOV @R1，A DJNZ R3，ACK LCALL MNACK LCALL STOP

POP PSWRETACK:LCALL MACKINC R1

SJMP RDN1

第一篇AD/DA----PCF8591

（1）AIN0～AIN3：模擬輸入端；（2）VSS：電源地線；（3）A0～A2：地址輸入端；（4）SDA：總線數(shù)據(jù)線；（5）SCL：總線的時鐘輸入端；（6）OSC：外部時鐘輸入端/內部時鐘輸出端；（7）EXT：時鐘選擇端。為1時，用外部時鐘；為0時，用內部時鐘；（8）AGND：模擬信號地；（9）VREF：基準電源輸入端；（10）AOUT：D/A轉換模擬

1.PCF8591的主要特性與引腳功能

2．PCF8591的結構與應用原理

控制寄存器其控制字格式如下：

D1、D0=00時：模擬量輸入通道選擇0通道D1、D0=01時：模擬量輸入通道選擇1通道D1、D0=10時：模擬量輸入通道選擇2通道D1、D0=11時：模擬量輸入通道選擇3通道D7D6D5D4D3D2D1D00×××0×××D2：自動增量選擇位，此位有效，A/D轉換通道自動循環(huán)遞增，每次A/D轉換結束都自動選擇下一通道。D3、D7：標志位，必須設置為“0”。D5、D4：模擬量輸入方式選擇，分別為4路單端輸入、3路差分輸入、單端與差分混合、兩路差分輸入4種方式。

D6：模擬量輸出允許位，D6=1時激活模擬量輸出3．PCF8591的數(shù)據(jù)操作格式

（1）DAC數(shù)據(jù)操作格式

S：總線的啟始信號（電平由高到低）；SLAW：總線的8位尋址字節(jié)（寫）；A：應答信號（低電平）；CONBYT：PCF8591的控制字，D/A轉換時控制字D6位置1；DATA0～DATAn：待轉換的二進制數(shù)；P：總線的終止信號（電平由低到高）。（2）ADC數(shù)據(jù)操作格式

S：總線的啟始信號；SLAW：總線的8位尋址字節(jié)（寫）；A：應答信號；CONBYT：PCF8591的控制字；SLAR：總線的8位尋址字節(jié)（讀）；DATA0～DATAn：A/D轉換的結果；：非應答信號（高電平）；P：總線的終止信號。4．PCF8591與8051的接口電路

5.程序SLAW0 EQU 90H SLAR0 EQU 91H COMMAND0EQU 40H ORG 0100HMAIN： MOV SP，#70H MOV SLA，#SLAR0 MOV NUMBYT，#01H LCALL RDNBYT MOV 31H，MRD MOV MTD，#COMMAND0 MOV SLA，#SLAW0 MOV NUMBYT，#02H LCALL WRNBYT LJMP MAIN從通道0采集A/D信號，再通過D/A轉換器將信號輸出的程序如下：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時間長Damadian1973做出兩個充水試管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永磁商用磁共振設備中國安科

2003諾貝爾獎金LauterburMansfierd時間MR成像基本原理實現(xiàn)人體磁共振成像的條件:人體內氫原子核是人體內最多的物質。最易受外加磁場的影響而發(fā)生磁共振現(xiàn)象(沒有核輻射)有一個穩(wěn)定的靜磁場（磁體）梯度場和射頻場：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)象信號接收裝置：各種線圈計算機系統(tǒng)：完成信號采集、傳輸、圖像重建、后處理等

人體內的H核子可看作是自旋狀態(tài)下的小星球。自然狀態(tài)下，H核進動雜亂無章，磁性相互抵消zMyx進入靜磁場后，H核磁矩發(fā)生規(guī)律性排列（正負方向），正負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信號基礎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C:90度脈沖對磁化矢量的作用。即M以螺旋運動的形式傾倒到橫向平面ABC在這一過程中，產生能量

三、弛豫（Relaxation）回復“自由”的過程

1.

縱向弛豫（T1弛豫）：

M0（MZ）的恢復，“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弛豫時間：

MZ恢復到M0的2/3所需的時間

T1愈小、M0恢復愈快T2弛豫時間：MXY喪失2/3所需的時間；T2愈大、同相位時間長MXY持續(xù)時間愈長MXY與ST1加權成像、T2加權成像

所謂的加權就是“突出”的意思

T1加權成像（T1WI）----突出組織T1弛豫（縱向弛豫）差別

T2加權成像（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準圖像磁共振常規(guī)h檢查必掃這兩種標準圖像.T1的長度在數(shù)百至數(shù)千毫秒（ms）范圍T2值的長度在數(shù)十至數(shù)千毫秒（ms）范圍

在同一個馳豫過程中,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加權像上信號改變。絕大部分病變T1WI是低信號、T2WI是高信號改變。只要熟悉掃描部位正常組織結構的信號表現(xiàn)，通常病變與正常組織不會混淆。一般的規(guī)律是T1WI看解剖,T2WI看病變。磁共振成像技術－－圖像空間分辨力，對比分辨力一、如何確定MRI的來源（一）層面的選擇1.MXY產生（1H共振）條件

RF=ω=γB02.梯度磁場Z（GZ）

GZ→B0→ω

不同頻率的RF

特定層面1H激勵、共振

3.層厚的影響因素

RF的帶寬↓

GZ的強度↑層厚↓〈二〉體素信號的確定1、頻率編碼2、相位編碼

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

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

GZ----某一層面產生MXYGX----MXY旋進頻率不同

GY----MXY旋進相位不同（不影響MXY大小）

↓某一層面不同的體素，有不同頻率、相位

MRS（FID）第三節(jié)、磁共振檢查技術檢查技術產生圖像的序列名產生圖像的脈沖序列技術名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TR長TE－－T2W增強MR最常用的技術是：多層、多回波的SE（spinecho，自旋回波）技術磁共振掃描時間參數(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）反轉恢復（IR），脂肪抑制（STIR）、水抑制（FLAIR）高級序列水成像（MRCP,MRU,MRM）血管造影（MRA,TOF2D/3D）三維成像（SPGR）彌散成像（DWI）關節(jié)運動分析是一種成像技術而非掃描序列自旋回波（SE）必掃序列圖像清晰顯示解剖結構目前只用于T1加權像快速自旋回波（FSE）必掃序列成像速度快多用于T2加權像梯度回波（GE）成像速度快對出血敏感T2加權像水抑制反轉恢復（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恢復（IR）脂肪抑制（STIR）抑制脂肪信號判斷病灶成分其它組織顯示更清晰血管造影（MRA）無需造影劑TOF法PC法MIP投影動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張超高空間分辨率掃描任意方位重建窄間距重建技術大大提高對小器官、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的設備一、信號的產生、探測接受1.磁體（Magnet）:靜磁場B0（Tesla,T）→組織凈磁矩M0

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

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

MR信號接收二、信號的處理和圖象顯示數(shù)模轉換、計算機，等等；MRI技術的優(yōu)勢1、軟組織分辨力強（判斷組織特性）2、多方位成像3、流空效應（顯示血管）4、無骨骼偽影5、無電離輻射，無碘過敏6、不斷有新的成像技術MRI技術的禁忌證和限度1.禁忌證

體內彈片、金屬異物各種金屬置入：固定假牙、起搏器、血管夾、人造關節(jié)、支架等危重病人的生命監(jiān)護系統(tǒng)、維持系統(tǒng)不能合作病人，早期妊娠，高熱及散熱障礙2.其他鈣化顯示相對較差空間分辨較差（體部，較同等CT）費用昂貴多數(shù)MR機檢查時間較長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均勻度，甚或傷及病人。2.掃描過程中病人身體（皮膚）不要直接觸碰磁體內壁及各種導線，防止病人灼傷。3.紋身（紋眉）、化妝品、染發(fā)等應事先去掉，因其可能會引起灼傷。4.病人應帶耳塞，以防聽力損傷。掃描注意事項顱腦MRI適應癥顱內良惡性占位病變腦血管性疾病梗死、出血、動脈瘤、動靜脈畸形（AVM）等顱腦外傷性疾病腦挫裂傷、外傷性顱內血腫等感染性疾病腦膿腫、化膿性腦膜炎、病毒性腦炎、結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適應證1.腫瘤性病變椎管類腫瘤（髓內、髓外硬膜內、硬膜外），椎骨腫瘤（轉移性、原發(fā)性）2.炎癥性疾病脊椎結核、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，術后改變，5.脊髓血管畸形和血管瘤6.脊髓脫髓鞘疾病（如MS），脊髓萎縮7.先天性畸形胸部MRI適應證呼吸系統(tǒng)對縱隔及肺門區(qū)病變顯示良好，對肺部結構顯示不如CT。胸廓入口病變及其上下比鄰關系縱隔腫瘤和囊腫及其與大血管的關系其他較CT無明顯優(yōu)越性心臟及大血管大血管病變各類動脈瘤、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）較超聲心動圖無優(yōu)勢，應用不廣腹部MRI適應證主要用于部分實質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直腸腫瘤骨與關節(jié)MRI適應證X線及CT的后續(xù)檢查手段－－鈣質顯示差和空間分辨力部分情況可作首選：1.累及骨髓改變的骨病（早期骨缺血性壞死，早期骨髓炎、骨髓腫瘤或侵犯骨髓的腫瘤）2.結構復雜關節(jié)的損傷（膝、髖關節(jié)）3.形狀復雜部位的檢查（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告界面報告界面2合理應用抗菌藥物預防手術部位感染概述外科手術部位感染的2/3發(fā)生在切口醫(yī)療費用的增加病人滿意度下降導致感染、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)生面臨的重大問題，處理不當，將產生嚴重后果外科手術部位感染占院內感染的14%～16%，僅次于呼吸道感染和泌尿道感染，居院內感染第3位嚴重手術部位的感染——病人的災難，醫(yī)生的夢魘

預防手術部位感染（surgicalsiteinfection,SSI)

手術部位感染的40%–60%可以預防圍手術期使用抗菌藥物的目的外科醫(yī)生的困惑★圍手術期應用抗生素是預防什么感染？★哪些情況需要抗生素預防？★怎樣選擇抗生素？★什么時候開始用藥？★抗生素要用多長時間？定義：指發(fā)生在切口或手術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診斷標準——切口淺部感染

指術后30天內發(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：縫線膿點及戳孔周圍感染不列為手術部位感染二、SSI診斷標準——切口深部感染

指術后30天內（如有人工植入物則為術后1年內）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)手術或病理組織學或影像學診斷，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：感染同時累及切口淺部及深部者，應列為深部感染

二、SSI診斷標準—器官／腔隙感染

指術后30天內（如有人工植入物★則術后1年內）、發(fā)生在手術曾涉及部位的器官或腔隙的感染，通過手術打開或其他手術處理，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)手術或病理組織學或影像學診斷器官/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、人工關節(jié)等二、SSI診斷標準—器官／腔隙感染

不同種類手術部位的器官/腔隙感染有：

腹部：腹腔內感染（腹膜炎，腹腔膿腫）生殖道：子宮內膜炎、盆腔炎、盆腔膿腫血管：靜脈或動脈感染三、SSI的發(fā)生率美國1986年～1996年593344例手術中，發(fā)生SSI15523次，占2.62%英國1997年～2001年152所醫(yī)院報告在74734例手術中，發(fā)生SSI3151例，占4.22%中國？SSI占院內感染的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：非腹部手術為2%～5%腹部手術可高達20%SSI與病人：入住ICU的機會增加60%再次入院的機會是未感染者的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%手術類別手術數(shù)SSI數(shù)感染率(%)小腸手術6466610.2大腸手術7116919.7子宮切除術71271722.4肝、膽管、胰手術1201512.5膽囊切除術8222.4不同種類手術的SSI發(fā)生率：三、SSI的發(fā)生率手術類別SSI數(shù)SSI類別（%）切口淺部切口深部器官/腔隙小腸手術6652.335.412.3大腸手術69158.426.315.3子宮切除術17278.813.57.6骨折開放復位12379.712.28.1不同種類手術的SSI類別：三、SSI的發(fā)生率延遲愈合疝內臟膨出膿腫，瘺形成。需要進一步處理這里感染將導致:延遲愈合疝內臟膨出膿腫、瘺形成需進一步處理四、SSI的后果四、SSI的后果在一些重大手術，器官/腔隙感染可占到1/3。SSI病人死亡的77%與感染有關，其中90%是器官/腔隙嚴重感染

——InfectControlandHospEpidemiol,1999,20(40:247-280SSI的死亡率是未感染者的2倍五、導致SSI的危險因素（1）病人因素：高齡、營養(yǎng)不良、糖尿病、肥胖、吸煙、其他部位有感染灶、已有細菌定植、免疫低下、低氧血癥五、導致SSI的危險因素（2）術前因素：術前住院時間過長用剃刀剃毛、剃毛過早手術野衛(wèi)生狀況差（術前未很好沐?。τ兄刚髡呶从每股仡A防五、導致SSI的危險因素（3）手術因素：手術時間長、術中發(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中低血壓、大量輸血刷手不徹底、消毒液使用不當器械敷料滅菌不徹底等手術特定時間是指在大量同種手術中處于第75百分位的手術持續(xù)時間其因手術種類不同而存在差異超過T越多，SSI機會越大五、導致SSI的危險因素（4）SSI危險指數(shù)（美國國家醫(yī)院感染監(jiān)測系統(tǒng)制定）：病人術前已有≥3種危險因素污染或污穢的手術切口手術持續(xù)時間超過該類手術的特定時間（T）

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

在污染細菌接觸宿主手術部位前給藥治療

在污染細菌接觸宿主手術部位后給藥

防患于未然六、預防SSI干預方法

——抗菌藥物的應用120預防和治療性抗菌素使用目的：清潔手術：防止可能的外源污染可染手術：減少粘膜定植細菌的數(shù)量污染手術：清除已經(jīng)污染宿主的細菌六、預防SSI干預方法

——抗菌藥物的應用121需植入假體，心臟手術、神外手術、血管外科手術等六、預防SSI干預方法

——抗菌藥物的應用預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）但存在感染風險六、預防SSI干預方法

——抗菌藥物的應用外科預防性抗生素的應用：預防性抗生素對哪些病人有用?什么時候開始用藥?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、預防SSI干預方法

——抗菌藥物的應用預防性抗菌素顯示有效的手術有：婦產科手術胃腸道手術(包括闌尾炎)口咽部手術腹部和肢體血管手術心臟手術骨科假體植入術開顱手術某些“清潔”手術六、預防SSI干預方法

——抗菌藥物的應用外科預防性抗生素的應用：預防性抗生素對哪些病人有用?什么時候開始用藥?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、預防SSI干預方法

——抗菌藥物的應用

理想的給藥時間？目前還沒有明確的證據(jù)表明最佳的給藥時機研究顯示：切皮前45～75min給藥，SSI發(fā)生率最低，且不建議在切皮前30min內給藥影響給藥時間的因素:所選藥物的代謝動力學特性手術中污染發(fā)生的可能時間病人的循環(huán)動力學狀態(tài)止血帶的使用剖宮產細菌在手術傷口接種后的生長動力學

手術過程

012345671hr2hrs6hrs1day3-5days細菌數(shù)logCFU/ml六、預防SSI干預方法

——抗菌藥物的應用127術后給藥，細菌在手術傷口接種的生長動力學無改變

手術過程抗生素血腫血漿六、預防SSI干預方法

——抗菌藥物的應用Antibioticsinclot

手術過程

血漿中抗生素予以抗生素血塊中抗生素血漿術前給藥，可以有效抑制細菌在手術傷口的生長六、預防SSI干預方法

——抗菌藥物的應用129ClassenDC,etal..NEnglJMed1992;326:281切開前時間切開后時間予以抗生素切開六、預防SSI干預方法

——抗菌藥物的應用不同給藥時間，手術傷口的感染率不同NEJM1992;326:281-6投藥時間感染數(shù)（%）相對危險度(95%CI)早期（切皮前2-24h）36914(3.8%)6.7(2.9-14.7)4.3手術前（切皮前45-75min)170810(0.9%)1.0圍手術期（切皮后3h內）2824(1.4%)2.4(0.9-7.9) 2.1手術后（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、預防SSI干預方法

——抗菌藥物的應用結論：抗生素在切皮前45-75min或麻醉誘導開始時給藥，預防SSI效果好131六、預防SSI干預方法

——抗菌藥物的應用切口切開后，局部抗生素分布將受阻必須在切口切開前給藥?。。】咕貞谇衅で?5～75min給藥六、預防SSI干預方法

——抗菌藥物的應用外科預防性抗生素的應用：預防性抗生素對哪些病人有用?什么時候開始用藥?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相對窄譜廉價六、預防SSI干預方法

——抗菌藥物的應用抗生素的選擇原則：各類手術最易引起SSI的病原菌及預防用藥選擇六、預防SSI干預方法

——抗菌藥物的應用

手術最可能的病原菌預防用藥選擇膽道手術革蘭陰性桿菌，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、直腸手術革蘭陰性桿菌，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革蘭陰性桿菌頭孢呋辛；環(huán)丙沙星婦產科手術革蘭陰性桿菌，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（可單藥應用）注:各種手術切口感染都可能由葡萄球菌引起六、預防SSI干預方法

——抗菌藥物的應用外科預防性抗生素的應用：預防性抗生素對哪些病人有用?什么時候開始用藥?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、預防SSI干預方法

——抗菌藥物的應用單次給藥還是多次給藥？沒有證據(jù)顯示多次給藥比單次給藥好傷口關閉后給藥沒有益處多數(shù)指南建議24小時內停藥沒有必要維持抗菌素治療直到撤除尿管和引流管手術時間延長或術中出血量較大時可重復給藥細菌污染定植感染一次性用藥用藥24h用藥4872h數(shù)小時從十數(shù)小時到數(shù)十小時六、預防SSI干預方法

——抗菌藥物的應用用藥時機不同，用藥期限也應不同短時間預防性應用抗生素的優(yōu)點：六、預防SSI干預方法

——抗菌藥物的應用減少毒副作用不易產生耐藥菌株不易引起微生態(tài)紊亂減輕病人負擔可以選用單價較高但效果較好的抗生素減少護理工作量藥品消耗增加抗菌素相關并發(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、預防SSI干預方法

——抗菌藥物的應用延長抗菌素使用的缺點：六、預防SSI干預方法

——抗菌藥物的應用外科預防性抗生素的應用：預防性抗生素對哪些病人有用?什么時候開始用藥?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、預防SSI干預方法

——抗菌藥物的應用應靜脈給藥，2030min滴完肌注、口服存在吸收上的個體差異，不能保證血液和組織的藥物濃度，不宜采用常用的-內酰胺類抗生素半衰期為12h，若手術超過３４h，應給第２個劑量，必要時還可用第３次可能有損傷腸管的手術，術前用抗菌藥物準備腸道局部抗生素沖洗創(chuàng)腔或傷口無確切預防效果，不予提倡不應將日常全身性應用的抗生素應用于傷口局部（誘發(fā)高耐藥）必要時可用新霉素、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)局部應用可能有一定益處六、預防SSI干預方法

——抗菌藥物的應用不提倡局部預防應用抗生素：時機不當時間太長選藥不當，缺乏針對性六、預防SSI干預方法

——抗菌藥物的應用預防用藥易犯的錯誤：在開刀前45-75min之內投藥按最新臨床指南選藥術后24小時內停藥擇期手術后一般無須繼續(xù)使用抗生素大量對比研究證明，手術后繼續(xù)用藥數(shù)次或數(shù)天并不能降低手術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)次小結預防SSI干預方法

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

脫毛0.6%備皮時間 術前24小時前 ＞20%

術前24小時內 7.1%

術前即刻 3.1%方法/時間 術前即刻剪毛 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時間長Damadian1973做出兩個充水試管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永磁商用磁共振設備中國安科

2003諾貝爾獎金LauterburMansfierd時間PART02MR成像基本原理實現(xiàn)人體磁共振成像的條件:人體內氫原子核是人體內最多的物質。最易受外加磁場的影響而發(fā)生磁共振現(xiàn)象(沒有核輻射)有一個穩(wěn)定的靜磁場（磁體）梯度場和射頻場：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)象信號接收裝置：各種線圈計算機系統(tǒng)：完成信號采集、傳輸、圖像重建、后處理等

人體內的H核子可看作是自旋狀態(tài)下的小星球。自然狀態(tài)下，H核進動雜亂無章，磁性相互抵消zMyx進入靜磁場后，H核磁矩發(fā)生規(guī)律性排列（正負方向），正負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信號基礎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C:90度脈沖對磁化矢量的作用。即M以螺旋運動的形式傾倒到橫向平面ABC在這一過程中，產生能量

三、弛豫（Relaxation）回復“自由”的過程

1.

縱向弛豫（T1弛豫）：

M0（MZ）的恢復，“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弛豫時間：

MZ恢復到M0的2/3所需的時間

T1愈小、M0恢復愈快T2弛豫時間：MXY喪失2/3所需的時間；T2愈大、同相位時間長MXY持續(xù)時間愈長MXY與ST1加權成像、T2加權成像

所謂的加權就是“突出”的意思

T1加權成像（T1WI）----突出組織T1弛豫（縱向弛豫）差別

T2加權成像（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準圖像磁共振常規(guī)h檢查必掃這兩種標準圖像.T1的長度在數(shù)百至數(shù)千毫秒（ms）范圍T2值的長度在數(shù)十至數(shù)千毫秒（ms）范圍

在同一個馳豫過程中,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加權像上信號改變。絕大部分病變T1WI是低信號、T2WI是高信號改變。只要熟悉掃描部位正常組織結構的信號表現(xiàn)，通常病變與正常組織不會混淆。一般的規(guī)律是T1WI看解剖,T2WI看病變。磁共振成像技術－－圖像空間分辨力，對比分辨力一、如何確定MRI的來源（一）層面的選擇1.MXY產生（1H共振）條件

RF=ω=γB02.梯度磁場Z（GZ）

GZ→B0→ω

不同頻率的RF

特定層面1H激勵、共振

3.層厚的影響因素

RF的帶寬↓

GZ的強度↑層厚↓〈二〉體素信號的確定1、頻率編碼2、相位編碼

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

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

GZ----某一層面產生MXYGX----MXY旋進頻率不同

GY----MXY旋進相位不同（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)、磁共振檢查技術檢查技術產生圖像的序列名產生圖像的脈沖序列技術名TRA、COR、SAGT1WT2WSETR、TE…….梯度回波FF