第四章 總線技術與總線標準

總線結構與分類總線時序總線標準：片內AMBA總線總線標準：PCI總線現代串行總線4.1總線技術總線要素——實現計算機互聯線路介質種類電纜（雙絞線、同軸線），光纜，無線特性數據傳輸率（MB/s，Mb/s）帶寬，噪聲、失真、衰減特性等總線是計算機系統(tǒng)中的信息傳輸通道，由系統(tǒng)中各個部件所共享?？偩€的特點在于公用性，總線由多條通信線路（線纜）組成計算機系統(tǒng)通常包含不同種類的總線，在不同層次上為計算機組件之間提供通信通路總線協議總線參與者必須遵守的規(guī)則和約定MPUMI/O總線單總線MPUI/OM存儲器總線I/O總線雙總線MPU局部I/O局部M緩沖器總線控制邏輯全局全局MI/ODMA控制器雙重總線局部總線全局總線總線組織多級總線高速設備和低速設備分開提高總線利用率暫存器ALU寄存器控制器片內總線（主板）片總線ABCBDB（插槽）內總線（系統(tǒng)間連接）外總線MPURAMROMI/O接口外設ABDBCB一般控制信號包括M/IO寫M/IO讀中斷請求中斷響應時鐘復位總線請求總線請求允許總線傳輸確認……

總線分類片內總線芯片總線（片間總線、元件級總線）系統(tǒng)內總線（插板級總線）系統(tǒng)外總線（通信總線）地址總線控制總線數據總線并行總線串行總線同步異步半同步同步異步位置范圍功能數據格式時序總線隔離總線驅動（緩沖器）數據鎖存（鎖存器）總線隔離（三態(tài)門）設備抗干擾（光電耦合）T操作00B→A10A→Bx1高阻AiTBi雙向三態(tài)緩沖器STBDiDCLKDo三態(tài)鎖存/緩沖DiSTBDo例8086微處理器中的總線復用

8086采用地址總線與數據總線、地址總線與控制總線合用引腳的方式節(jié)約引腳數量。這種復用技術的基礎是時間分隔和總線鎖存技術。數據緩沖器地址鎖存器ABDBALEDEN8086AB/DBAB/DBALEDENVcc8282STB8282STB8282STB8286T8286TALEAD15-0A19/S6~A16/S3ABCS譯碼器RAMABCSRAMMN/MXD0-D15D0-D158284ACLKREADYRESET8086CPUVccDIDOABBADODIDIDO總線帶寬——單位時間總線能傳送的最大數據（bit）量例總線位寬16bit，傳輸需要2個周期，時鐘頻率33MHz?？偩€帶寬=16*33/2=264Mbps=33MBps提高總線帶寬提高時鐘頻率增加位寬減少傳輸周期數例PCI總線位寬32bit，時鐘33MHz，帶寬=32X33/8=132MB/s總線仲裁管理系統(tǒng)中多個主設備的總線請求，避免總線沖突當多個設備同時提出請求時按優(yōu)先級裁決使用權

分布式(對等式)仲裁控制邏輯分散在連接于總線上的各個部件或設備中協議復雜且昂貴，效率高

集中式(主從式)仲裁采用專門的控制器或仲裁器總線控制器或仲裁器可以是獨立的模塊或集成在CPU中協議簡單而有效，但總體系統(tǒng)性能較低模塊1模塊2模塊N……仲裁器串行仲裁模塊1模塊2模塊N……仲裁器并行仲裁總線請求BR總線忙BB總線允許BGBRBGBB集中式仲裁優(yōu)先級由模塊在BG線的位置決定靈活、易擴展模塊數量多會減慢總線響應速度優(yōu)先級別由總線仲裁器內部模塊判定；總線請求響應的速度快；擴充性較差分布式仲裁inout主設備1inout主設備2inout主設備3inout主設備n+5V使用總線的主設備必須in端為高，且將out置低無中央仲裁器，主設備自帶控制邏輯請分析仲裁邏輯？仲裁線總線忙總線請求總線操作與時序通過總線進行數據傳送稱為總線操作總線設備完成一次完整信息交換的時間稱為總線周期總線時序是指總線事件的協調方式——為實現可靠的數據傳送，收發(fā)雙方必須遵守的定時關系讀/寫存儲器周期讀/寫IO端口周期DMA周期中斷周期總線請求和仲裁階段尋址階段傳送階段結束階段總線時序同步總線時序總線上所有信號之間的時間關系以同一個時鐘為參考CLKABRD*DBCLK上升沿發(fā)出地址，下降沿讀/寫協調總線設備的步驟和配合，實現可靠的尋址和數據傳輸電路簡單,傳輸率高TADTDSTRSTRHTDHT地址建立時間數據建立時間數據維持時間讀信號維持時間讀信號建立時間異步總線時序DBAB①②③④RD/MasterSlave讀寫③④②①無絕對時間關系，采用握手方式保證數據傳輸同步②S：知道，開始發(fā)送（S線變高）（DB有數據，RD/WR=1讀）④S：那就結束了。（S線變低）（DB數據撤銷）互鎖聯系,可靠性好，控制復雜,速度降低；適用于收發(fā)速率差異較大的總線操作①M：準備好接收了（M線變高）③M：ok，收到了（M線變低）半同步總線時序共有時鐘，可插入等待周期協調主控、受控設備同步TWWAITDBRD/CLKAB寫讀受控設備提出等待請求，主控設備延長數據保持時間兼有同步總線簡潔高速和異步總線可靠靈活的優(yōu)點邏輯規(guī)范信號有效電平，格式，傳輸方向……定時規(guī)范傳輸時序，收發(fā)同步……差錯控制檢錯和糾錯方法機械規(guī)范連接器的物理尺寸與標準電氣規(guī)范總線元件的電氣性能和約束通信協議總線參與者必須遵從的規(guī)定和約定4.2總線標準

片內AMBA總線AMBAAdvancedMicrocontrollerBusArchitecture先進高性能總線AHB（AdvancedHigh-performanceBus）適用于高性能和高吞吐設備之間的連接，如CPU、片上存儲器、DMA設備、DSP等先進系統(tǒng)總線ASB（AdvancedSystemBus）適用于高性能系統(tǒng)模塊。與AHB的主要不同是讀寫數據采用了一條雙向數據總線先進外設總線APB（AdvancedPeripheralBus）適用于低功耗外部設備，經優(yōu)化減少了功耗和接口復雜度。適合較復雜的應用，需要遵守較簡單的操作協議；擁有眾多的第三方支持

AHB總線AHB主要用于高性能模塊(如CPU、DMA和DSP等)之間的連接單個時鐘邊沿操作；非三態(tài)的實現方式；支持突發(fā)傳輸；支持分段傳輸；支持多個主控制器；可配置32位~128位總線寬度高帶寬外部存儲器接口高性能ARM處理器高帶寬片上RAMDMAC橋接器UARTTimerkeypadPIOAMBA總線微處理器系統(tǒng)AHB/ASBAPBAHB互連AHB總線的接口信號AHB主模塊接口AHBmaster仲裁器授予HGRANTxHREADYHRSEP[1:0]HRSETnHCLKHRDATA[31:0]HBUSREQxHLOCKxHADDR[31:0]HSIZE[2:0]HPROT[3:0]HBURST[2:0]HWDATA[31:0]HTRANS[1:0]HWRITE傳輸完成復位時鐘讀數據寫數據地址總線請求總線鎖定傳輸類型讀寫控制傳輸大小突發(fā)類型保護控制傳輸響應AHB從模塊接口AHBslaveHREADYHRSEP[1:0]HRSETnHCLKHRDATA[31:0]HADDR[31:0]HSIZE[2:0]HBURST[2:0]HWDATA[31:0]HTRANS[1:0]HWRITE傳輸完成復位時鐘讀數據寫數據地址傳輸類型讀寫控制傳輸大小突發(fā)類型傳輸響應HSELxHMASTER[3:0]HMASTLOCKHSPLITx[15:0]Split-capableslave主機號鎖定序列從機選擇分塊完成請求每個從機的最大地址空間1kBAHB基本傳輸時序在AHB總線上，一次完整的傳輸可以分成兩個階段：地址傳送階段與數據傳送階段。數據傳送階段傳送的是讀或寫的數據和響應信號AddressphaseDataphaseHCLKHADDR[31:0]ControlHWDATA[31:0]HRDATA[31:0]HREADYDataDataATovaTovctlTovwdTohwdTisrdyTihrdTisrd地址有效時間寫數據有效時間寫數據保持時間準備信號有效時間讀數據有效時間讀數據維持時間控制信號有效時間HWRITEHSIZEHBURSTHPROTControl傳輸過程主機傳輸發(fā)起從機傳輸響應分塊傳輸1主機發(fā)起傳輸2從機給出SPLIT傳輸響應，并記錄主機號3仲裁器移交總線至其他主機4從機準備好后，由HSPLITx指示仲裁器哪個主機應重獲總線5仲裁器授予該主機總線6傳輸開始，從機以“OKAY”響應結束HRESP[1]HRESP[1]響應00OKAY01Error10RETRY11SPLITHREADY與HRESP[1：0]配合APB總線APB主要用于低帶寬的周邊外設之間的連接APBslavePENABLEPRSETnPCLKPRDATA[31:0]PADDR[31:0]PWRITE讀數據PSELxPWDATA[31:0]寫數據地址讀寫控制從機選擇復位時鐘選通

低速、低功耗外部總線;

單個總線主設備控制器;

非常簡單,加上CLOCK和RESET,總共只有4個控制信號;

鎖存地址和控制;APB從模塊接口APB橋既是APB總線上唯一的主模塊，也是AHB系統(tǒng)總線上的從模塊。其主要功能是鎖存來自AHB系統(tǒng)總線的地址、數據和控制信號，并提供二級譯碼以產生APB外圍設備的選擇信號，從而實現AHB協議到APB協議的轉換。橋接器UARTTimerkeypadPIOAPBAHB鎖存地址使之在整個傳輸期有效；譯碼地址并產生外設選擇信號PSELx,在一次傳輸期間只有一個選擇信號有效；寫傳輸,驅動數據到APB總線上；讀傳輸,驅動APB數據到系統(tǒng)總線上；為傳輸產生選通信號PENABLE。APBBRIDGEPENABLEPRSETnPCLKPRDATA[31:0]PADDR[31:0]PWRITEPSEL1~nPWDATA[31:0]系統(tǒng)總線從機接口…AHBAPBAPBslavePENABLEPRSETnPCLKPADDR[31:0]PWRITEPSELxPWDATA[31:0]PWDATA[31:0]HCLKA1T1T2T3T4T5D1D1A1HADDRHRDATAHWRITEHREADYPADDRPRDATAPWRITEPSELPENABLE從APB讀HCLKHADDRHWDATAHWRITEHREADYPADDRPWDATAPWRITEPSELPENABLEA1T1T2T3T4T5D1D1A1T6來自AHB寫IDELPSELx=0PENABLE=0SETUPPSELx=1PENABLE=0ENABLEPSELx=1PENABLE=1TransferNotransferTransferNotransferAPB傳送狀態(tài)

PCI總線（PeripheralComponentInterconnection外圍組件互連）獨立于CPU構造，支持多種外設，為PC廣泛采用同步總線，33/66MHz時鐘，32位傳輸（可擴展64位）；突發(fā)傳輸模式，基本傳輸率132MBps地址/數據總線復用，減小總線規(guī)模AD[31:0]地址/數據C/BE[3:0]控制命令/數據位允許PAR奇偶校驗信號FRAME幀周期IRDY主設備準備好TRDY從設備準備好STOP從設備要求主設備停止當前數據傳輸IDSEL初始化設備選擇DEVSEL設備選擇PERR數據奇偶檢驗錯SERR系統(tǒng)出錯REQ總線請求GNT總線允許CLK時鐘RST復位12345678CLKAD字節(jié)使能CMDADDRESSDATA1DATA2DATA3PCI總線讀操作有效,代表總線周期開始T1AD輸出地址,輸出總線命令碼T2AD輸出高阻,有效，從機響應T3AD輸出數據,輸出字節(jié)使能主機在每個數據期1/2處采樣AD12345678CLKAD使能1CMDADDRESSDATA1DATA2DATA3PCI總線寫操作PAR效驗效驗1效驗2效驗3使能2使能3總線共享–充分利用總線帶寬ABCD組合ABCDA數據包多路轉換ABCDABCD組合f1(A)f2(B)多路轉換ABCD共享總線共享總線f3(C)f4(D)TDMFDM分時傳送分頻帶傳送ABCD組合s1(A)s2(B)多路轉換ABCD共享總線s3(C)s4(D)CDM分碼型傳送串行總線總線數據傳輸按位（bit）依時間次序進行現代串行總線特征：差分信號、數據包形式、點對點特點：經濟、遠距離、低干擾。應用日益廣泛傳輸方向發(fā)送器接收器接收器發(fā)送器接收器發(fā)送器發(fā)送器接收器發(fā)送器接收器ABBBAA單工半雙工全雙工傳輸速率與距離比特率(bit/s)單位時間傳送的二進制位波特率(baud/s)發(fā)送到通信線路的電脈沖速率基波傳送下，通信線路狀態(tài)每改變一次送出1位數據，此時波特率=比特率例：按RS-232C串行總線標準（非平衡傳輸）傳輸距離15m（波特率9600bps）；RS-485/422標準（平衡傳輸）傳輸距離1219m（波特率100kbps）；USB2.0（平衡傳輸）傳輸距離5m（波特率480Mbps）傳輸速率越高，傳輸距離越短。當然還與信號驅動方式有關差錯控制發(fā)送方根據發(fā)送數據產生效驗碼，接受方根據收到的數據和效驗碼來判斷傳送數據是否正確。常用控制機制有檢錯重發(fā)(ARQ)、前向糾錯(FEC)、混合糾錯(HEC)。奇偶效驗和CRC循環(huán)冗余效驗是常用檢錯方法。傳輸時序同步總線：收、發(fā)方使用同一個總線時鐘異步總線：收、發(fā)方使用同各自時鐘01100001CLKDATA時鐘下降沿發(fā)送時鐘上升沿接收典型的同步傳輸時序同步字符數據1數據2……數據nCRC字符1CRC字符2同步數據格式典型的異步傳輸時序（協議）1101/01/01/01/01/01/01/01/0111101/01/0空閑位數據位1幀奇偶校驗停止位b0b1b2b3b4b5b6起始位空閑下一幀比較：同步通信有更嚴格的時間關系，以數據塊為單位傳輸，速度快、效率高，結構較復雜（需調制時鐘）。適合大量數據長距離傳輸（網絡）；異步通信結構簡單，以字符為單位傳輸，需要額外信息保證同步，效率低。適合少量數據短距離傳輸（點對點）。異步通信的關鍵在于準確檢測起始位的前沿,以及隨后的傳輸同步。

通常的作法是，使接收方選取比位時鐘頻率（波特率）高若干倍的時鐘來控制采樣時間，比如16倍頻、32倍頻、64倍頻。以16倍頻時鐘為例，接收方在檢測到一個下降沿后開始計數，計數時鐘即是接收時鐘。計到8個時鐘時對輸入信號采佯，若仍為低電平，則確認起始位。此后接收方每隔16個時鐘對輸入線采樣一次，直至停止位到來。接收方檢測到“低”8T后采樣……采樣b0采樣b116T16T……確認起始位采樣停止位異步通信錯誤效驗錯，溢出，幀錯RS-232C異步通信接口標準美國電子工業(yè)協會（ElectronicIndustryAssociation，簡稱EIA）頒布的串行總線標準，支持異步通信協議。RS-232C對信號電平、控制信號定義兩方面的內容作了規(guī)定。EIA標準規(guī)定被驅動電路/終端的電容(包括電纜連接電容)必須小于2500pF，這時電纜最長為50英尺(15.24m)。數據10電平(LOAD)-15~-3V+3~+15VEIA電平電氣規(guī)范計算機通信中常用的RS－232C信號引腳號符號方向功能3TXD輸出發(fā)送數據2RXD輸入接收數據7RTS輸出請求發(fā)送8CTS輸入清除發(fā)送6DSR輸入數據通信設備DCE準備好5GND信號地1DCD輸入數據載體檢測4DTR輸出數據終端DTE準備好9RI輸入振鈴指示幾種常用的RS-232C接口連線計算機計算機TXDRXDGNDTXDRXDGNDDTRDSRRTSCTSTXDRXDGNDDTRDSRRTSCTSTXDRXDGNDDTRDSRRTSCTSTXDRXDGNDDTRDSRRTSCTS串行通信接口電路示意總線電平轉換、驅動+15V，-15V接口芯片D0~D7譯碼ABD0~D7A0~A2CSCLKRDWRRESMRIOWIORIRQINTR14881489SINSOUTTXDRTSDTRCTSDSRCFRIRXDDCETTLEIARS-485標準采用平衡差分傳輸技術，提高傳輸速率和距離最大傳輸率10Mb/s最長傳輸距離1200m(90Kb/s)節(jié)點1發(fā)32收RODIDIABBADERERODERE現代串行總線PCI-E總線2001Intel3GIO取代PCI/AGP點對點串行互連，獨享帶寬雙通道，高帶寬，傳輸率快靈活擴展性電源管理支持熱插拔、熱交換錯誤處理與錯誤報告支持同步數據傳輸類別位寬時鐘傳輸率PCI3233/66MHz133/266MB/sAGP2x3266MHz532MB/sAGP8x3266MHz2.1GB/sPCIe1x82.5GHz500MB/s（雙向）PCIe4x82.5GHz2.0GB/s（雙向）PCIe16x82.5GHz8GB/s（雙向）比較USB2.0480Mbps半雙工USB3.05.0Gbps全雙工通用串行總線UniversalSerialBUSVBUSGNDD+D-方便使用—電纜和連接器具有唯一的型號、支持PnP、提供內置電源應用范圍廣—支持多連接、支持對多個設備的同時操作、支持127個物理外設，同時支持全速和低速設備SATA（SerialAdvancedTechnologyAttachment）SATA1.0150MB/sSATA2.0300MB/sSATA3.0600MB/s硬盤接口規(guī)范AGNDTXDPTXDNAGNDRXDNRXDPAGNDFirewire-IEEE1394標準視頻設備、數字音頻產品、數碼相機、掃描儀和打印機、家庭娛樂設備（DVD、PVR、數字電視機等）FireWire400400Mbit/s4.5mFireWire800800Mbps100m(玻璃纖維)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)現磁共振現象BlochPurcell1971發(fā)現腫瘤的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的長度在數百至數千毫秒（ms）范圍T2值的長度在數十至數千毫秒（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。正常或異常的所在部位---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，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：TR、TE磁共振掃描還有許多其他參數：層厚、層距、層數、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?。ㄈ鏜S），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?。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.臨床或經手術或病理組織學或影像學診斷，發(fā)現切口深部有膿腫

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SSI數感染率(%)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（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128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量污染手術：清除已經污染宿主的細菌六、預防SSI干預方法

——抗菌藥物的應用129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logCFU/ml六、預防SSI干預方法

——抗菌藥物的應用135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137ClassenDC,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（%）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139六、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！??！抗菌素應在切皮前45～75min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數小時從十數小時到數十小時六、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)用藥數次或數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)現磁共振現象BlochPurcell1971發(fā)現腫瘤的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的長度在數百至數千毫秒（ms）范圍T2值的長度在數十至數千毫秒（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，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FFE快速自旋回波FSE壓脂壓水MRA短TR短TE