矿井水文检测方法

矿山地质学宁超资源环境学院第七章矿井水文地质第一节地下水的基本知识第二节矿井充水条件第三节矿井水文地质的观测与预测第四节矿井水的防治一、自然界中水的循环

自然界中水的组成：海水（咸水），淡水（冰川、河湖和地下水）。

自然界中大气水、地表水和地下水是统一水体，它们之间存在着内在联系和不断相互转化的循环过程。

水循环水通过水圈、大气圈、岩石圈和生物圈处于连续不断地循环运动的过程，称为水循环。水循环包括内陆循环、海陆循环、海洋循环。第一节地下水的基本知识水的循环示意图第一节地下水的基本知识水的循环示意图第一节地下水的基本知识水循环意义a.使大气圈、水圈、岩石圈和生物圈之间不断地进行着能量交换和物质迁移。b.使大气降水、地表水、地下水、土壤水之间相互转化，使水资源形成不断更新的统一系统。

二、地下水

地下水是指埋藏在地表以下，储存在岩石空隙中的水。他主要以气态水、吸着水、薄膜水、毛细水和重力水几种形式存在于岩石中。对煤矿生产安全造成影响的是重力水。第一节地下水的基本知识三、含水层与隔水层1.含水层（带）地下岩层空隙中，储存有在重力作用下可以自由流动的水，称含水层（带）。连通的空隙、隔水地质条件和补给水源。2.隔水层（带）有些岩层的空隙不发育，不透水。含水层与隔水层在空间上是互为依赖，相伴共存，从而构成含水地质结构，因为有不透水的隔水界面，含水层才能赋存地下水。第一节地下水的基本知识四、地下水的分类

（一）按地下水的埋藏条件分类1.上层滞水是指埋藏在离地表不深的饱气带中局部隔水层上的重力水，储量小。第一节地下水的基本知识2.潜水是位于第一个稳定隔水层以上，且具有自由水面的重力水。其水面是起伏不平的面，称为潜水面。潜水主要由大气降水和地表水补给。多数情况下，补给区与分布区一致。所以潜水的埋藏深度及含水层厚度经常是变化的，而且变化范围较大，其中以气候、地形的影响最为显著。对采矿工作来说，潜水对建井及露天开采的影响较大，对地下开采影响较小。第一节地下水的基本知识潜水的特征：A）潜水直接接受大气降水和比它水位高的地表水的渗入补给；B）潜水面不承受静水压力；C）在重力作用下，由高向底流动，称潜水流；D）潜水的埋深因地而异，与水位、水量变化有关。第一节地下水的基本知识2.潜水面的形状潜水在重力作用下发生流动，其结果使潜水面具有一定的坡度，形成了不同形状的潜水面。潜水面的坡度变化很大，一般情况下与地形变化一致。但潜水面的坡度一般总小于地面坡度。如果潜水面是倾斜的，潜水就发生流动，称为潜水流（图13-4a）；当潜水面呈水平时，潜水处于静止状态，称为潜水湖（图13-4b）。潜水面的形状可用潜水等水位线图来表示。潜水等水位线图，是根据潜水面上各点标高编制而成的等值线图。由于潜水面是随时间变化的，所以在编制等水位线图时，必须利用同一时间测量的水位资料。在一个地区，最好能分别编制潜水高水位时期和低水位时期两张等水位线图。根据等水位线图可解决下列问题：（1）确定潜水流向地下水流向为垂直等水位线的方向，由高水位流向低水位（图13-5）。（2）确定潜水的水力坡度即潜水面的平均水力坡度。它是沿水流方向某线段上潜水为的高差与该段水平距离的比值。如图13-5中，AB线段内潜水面的平均水力坡度I为I=104-100/1100=0.0036必须指出，AB之间的水流所流经的长度，并不等于AB的水平距离，而是AB的斜距。只有AB的水平距离和斜距夹角无限小时，其水平距离和斜距才能趋于相等。自然界潜水面的坡度通常很小，一般可忽略误差，故常利用水流的流距来求水力坡度；如果在坡度陡峻的山区，其误差不可忽略。（3）确定潜水与地表水间的关系在河流附近编制水位线图时，可根据河水和潜水流向确定其补给关系。（4）确定潜水埋藏深度将地形等高线和等水位线绘于同一张图纸上，等水位线与地形等高线相交的点，两者高度之差即为该点潜水的埋藏深度。（5）确定引水和排水工程如水井应布置在地下水流汇聚的地方；排水沟（截水沟）应布置在垂直水流的方向上。第一节地下水的基本知识3.承压水（自流水）是埋藏在两个隔水层之间的透水层中的地下水，其运动受上下隔水层的约束和水压的作用，通常是从补给区流向排泄区。第一节地下水的基本知识承压水的特征：A）承压水具有静水压力；B）以侧向补给位主，因此补给区与分布区不一致；C）承压水迳流严格受隔水层控制，其埋藏分布主要取决于地质构造；D）承压水的动态受降水、蒸发、水文等因素影响，但不如潜水显著，水位变化幅度小，一般有滞后性；F）由于有连续的隔水层的覆盖，承压水不易污染第一节地下水的基本知识第一节地下水的基本知识在承压水区，当断裂或人工打井穿过其上面的隔水层时，承压水即可上涌，如出水口低于水源区，就会出现自流井(泉)。第一节地下水的基本知识（二）按含水层空隙性质分类1.孔隙水是指存在于疏松岩层的孔隙中的水。2.裂隙水是赋存和运动于基岩裂隙中的地下水。3.岩溶水是储存和运动于可溶蚀裂隙和溶洞中的地下水。第一节地下水的基本知识导水性好补给充沛风化裂隙成岩裂隙构造裂隙正确的计算未来井巷及采区的涌水量大小，是一项重要而复杂的工作。它对煤田的技术经济评价有很大的影响，并且也是开采设计部门选择采掘方案，制定疏于措施，确定排水设备的主要依据。一、地下水的运动1.地下水的运动条件第一节地下水的基本知识地下水的运动条件地下水面必须具有水力坡度岩层必须透水运动速度及水量必备条件

岩石透水性地下水水位差水力坡度：沿水流方向上单位距离内的水位差。I——水力坡度；H1——过水断面1处水位标高；H2

——过水断面2处水位标高；L——两断面间的距离。第一节地下水的基本知识2.地下水的运动状态

3.地下水的运动规律反映层流运动的基本定律叫达尔西定律：其中：Q——渗透流量（m3/s）；

K——渗透系数（m/s）；ΔH——水位差（m）；

L——岩样长度（m）；

ω——过水断面积。第一节地下水的基本知识地下水的运动状态紊流：水流质点运动不连续，流束混杂而不平行；层流：水流质点运动连续不断，流束平行而不混杂；一、地下水的来源1.大气降水是露天矿的直接充水水源，是地下采煤的间接充水水源。第二节矿井充水条件大气降水对矿井充水强度与涌水量年降水量降水性质地形煤层埋深覆盖岩层的透水性2.地表水分布在井田范围或附近的地表水，可能成为矿井充水水源；第二节矿井充水条件地表水的性质和规模；地表水体与矿井间的充水通道，其随矿井开采方式和采煤方式的不同而变化；3.含水层水是矿井的最经常和最主要的充水水源，多数情况：大气降水、地表水→含水层→矿井。4.老窑水是早期或近期的采空区及废弃巷道，长期停止排水而积存的地下水。老窑水的特点：1）像地下水库，且浅部分布较多。2）分布无规则，准确位置不易确定。3）酸性大，多为强酸性水。第二节矿井充水条件第二节矿井充水条件影响因素矿井充水含水层的类型充水含水层厚度与分布含水层的补给条件与蓄水构造类型空隙性富水性导水性静水压力含水层厚度越大、分布越广、储量越丰富、疏干越不易；向斜轴部——大静水压力——小含水层与煤层的关系煤层下部含水层煤层上方含水层——塌陷情况距离遇断层巷道揭露5.断层水断层破碎带，常是地下水良好聚集场所和通道。断层水对矿井的影响，主要是由于巷道揭露或由采掘活动破坏了围岩的隔水性能造成断层带的水涌入井下；

断层水主要特点：其静储量不大，但往往与地表水、高压强含水层沟通，对矿井生产造成巨大威胁；断层有时使煤层与富水性很强的岩溶水对口相接；或者由于断层的存在碰坏了岩层的完整性，因而降低了岩层的强度，这些常使矿井水文地质条件复杂化。第二节矿井充水条件二、矿井涌水通道1.岩石的孔隙这种通道往往存在于未成岩的松散沉积物中，其透水性能取决于孔隙的大小和形态，孔隙大涌水量就大。2.岩石的裂隙风化裂隙、成岩裂隙和构造裂隙均能构成矿井涌水通道，其中构造裂隙是矿井涌水和矿井突水的主要通道。构造裂隙包括：节理、断层和巨大的断裂破碎带。3.岩石的溶隙岩石的溶隙是可溶性岩层被溶蚀而形成。第二节矿井充水条件岩溶区岩溶水的运动和岩溶溶洞的发育、分布，具有垂直分带性：1）包气带(I)：位于最高地下水位以上。2）水位季节变动带(Ⅱ)：位于高水位和低水位之间3）饱水带(Ⅲ)：处于地下水面以下。4）深部循环带(Ⅳ)：位于当地侵蚀基准面以下。4.人工通道1）钻孔造成的涌水通道。2）采矿活动造成的断裂。第二节矿井充水条件第二节矿井充水条件三、影响涌水量大小的因素影响矿井涌水量大小的因素有：充水来源、充水通道、覆盖层岩性、围岩岩性、地形条件等。1.覆盖层及围岩岩性有一定厚度(>5m)且稳定的弱透水或隔水层可有效阻挡水的渗入。2.地形条件取决于开采深度与当地侵蚀基准面的关系。3.地质构造地质构造是影响矿井涌水量大小的重要因素。第二节矿井充水条件1）断裂面（1）压性断裂面；（2）张性断裂面；（3）扭性断裂面。2）构造部位（1）断层产生的裂隙发育地段，对矿井涌水量影响大。（2）断层交叉点容易突水。（3）断层密度大的地段，岩石破碎、裂隙发育、易突水。（4）有些矿井断层上盘次一级的断裂较发育，突水性强。第二节矿井充水条件第二节矿井充水条件二、矿井水文地质观测1.巷道充水性观测充水性反映矿井水文地质条件的复杂情况：1）含水层观测：厚度、岩性、裂隙和岩溶情况、标高、含水量、水压2）岩层裂隙发育调查及观测3）断裂构造观测4）出水点观测：出水量、原因、水源5）出水征兆观测：潮湿、淋水、顶底板变形、膨胀第三节矿井水文地质的观测与预测2.矿井涌水量观测1）矿井涌水量单位时间内涌入矿井的水量（m3/h）。2）观测方法（1）容积法将巷道顶板或涌水钻孔的水流直接引入量水桶中，然后计算涌水量，公式：Q=V/t

V—量水桶体积；t—流满量水桶的时间。第三节矿井水文地质的观测与预测（2）浮标法

用于巷道排水沟测量的一种方法。

Q=0.85FV

式中：0.85—阻力系数；

F—过水断面面积(m2)；

V—流速(m/s)，V=L/t

；

L—浮标移动距离(m)；

t—所用时间(s)。第三节矿井水文地质的观测与预测（3）堰测法使排水沟的水通过固定形状的堰口，通过测量堰口的水头高度计算流量。a.三角堰式中：Q—流量；

h—堰口水头高度。第三节矿井水文地质的观测与预测b.梯形堰式中：Q—流量；B—堰口宽度；

h—堰口水头高度。第三节矿井水文地质的观测与预测c.矩形堰有缩流（堰口窄于水沟）时：无缩流（堰口等于水沟宽度）时：

使用堰口法时，堰口的上下游一定要形成水头差。第三节矿井水文地质的观测与预测（4）流速仪法使用流速仪测定矿井涌水量。（5）水仓水位观测法（6）水泵有效功率法第三节矿井水文地质的观测与预测（二）井筒涌水量的计算1．潜水完整井涌水量计算潜水完整井是指井筒揭露了整个潜水含水层，并一直打到含水层隔水底板（图10-33）。其涌水量计算公式为式中Q——井筒涌水量，m3/d；K——含水层渗透系数，m/d；H——静止水位高度（对潜水完整井即潜水含水层厚度），m；h——动水位至含水层底面的距离为动水位高度（h=H-s）,m；s——水位降低值，m；R——地下水降落范围，即影响半径，m；r——井筒半径，m。2.自流水完整井涌水量计算自流水完整井是指井筒揭露了整个承压水含水层，并一直打到含水层底板隔水层（图10-34）。其涌水量计算公式为式中M——自流水含水层厚度,m。4.井筒涌水量计算公式中参数R的确定

计算影响半径R的公式有理论公式和经验公式两种理论公式为潜水

承压水

潜水——承压水自流水经验公式（四）水平巷道涌水量的预测方法通常水平巷道在排水初期，统一的降落漏斗未形成之前，可用下列公式计算其用水量。（1）潜水完整水平巷道涌水量计算公式式中K——渗透系数，m/dB——巷道长度，m。(双面进水)

2.自流水完整水平巷道涌水量计算公式

(双面进水)

（五）采区或采面涌水量计算例如，某一采区在承压含水层之下开拓，其平面形状近似正方形（图10-39）。由于在煤层开采过程中，水位降低到隔水顶以下，所以涌水量计算公式为：式中：(计算影响半径的经验公式，K单位为m/d)；M、H、K可在勘探报告中查找到；h值取零。一、地表防水1.合理选择井筒位置1）力求避免穿过强含水层或富水带；2）井筒所选定地点的岩层要完整、稳定，避开破碎带和岩溶发育地段；3）距离矿井可能突水的危险地段要有足够的安全距离；4）在地表井口标高要高于历年最高洪水水位，保证在任何情况下均使井口或其他地面设施，不致于被水所淹。第四节矿井水的防治2.河流改道若矿区内河流通过并严重影响生产时，可考虑该方法。3.铺设人工河床在河流不能改道时，可在漏水地段利用水泥等材料铺设不透水人工河床，或局部填塞裂隙以制止河水漏失。4.修筑排（截）水沟5.堵漏对地表的裂隙、洞穴以及陷坑等漏水地段，用粘土填堵。第四节矿井水的防治第四节矿井水的防治二、井下防水1.探放水“有疑必探，先探后放”，老窑积水、断层水、强含水层上层采空区积水、防水煤柱附近、明显出水征兆。1）老窑积水的探放（1）调查老窑区分布；（2）探水起点a.积水线：调查核定的采空区边界。b.探水线：积水线外推60-150m的一条线。其确定依据：第四节矿井水的防治第四节矿井水的防治资料的可靠性、积水区水头压力和煤层厚度等条件。c.警戒线：探水线平行外推50-100m所圈定的一条线。（3）积水量计算W静：老窑积水静储量，m3；M：采厚，m；F：老窑采空区面积，m2；α：煤层倾角；K：老窑采空区充水系数，0.3～0.5。第四节矿井水的防治（4）探、放水钻孔布置

布置原则：其布置应以确保不漏古巷道，保证生产安全，而探水工作量又以最小为原则。上山巷道布置成扇形，煤平巷布置成半扇形。

几个概念允许掘进距离：经探水后证明无水害威胁，可以安全掘进的长度，允许掘进距离的终点处，钻孔间距<3m。超前距：允许掘进终点到中心眼终点间的距离，一般为20m。帮距：中心眼与外斜眼终点的距离，一般等于超前距。第四节矿井水的防治第四节矿井水的防治c.布置方式：在巷道中5个钻孔可以成平面上，也可以垂直面上。2）断层水和其他可疑水源探放与老窑水相似，但探水钻孔的数量略少。2.酸性水的防治1）形成条件：煤中黄铁矿和富含游离氧的地下水存在是酸性水形成的必要条件。2）按硫酸根的含量，矿井水可分为三类（1）无侵蚀性水SO42-≤250mg/g（2）弱侵蚀性水SO42-250～800mg/g（3）强侵蚀性水SO42->800mg/g第四节矿井水的防治3）防治措施（1）分区排除酸性水：条件允许可单独建立排水系统，使酸性水一次排出。（2）分级排除，降低扬程（3）中和酸性水：加入生石灰中和。（4）冲淡酸性水：加入中性水。（5）采用耐酸的排水设施。3.留设井下防水煤柱1）露头直接为疏松含水层所覆盖或位于地表水体之下。第四节矿井水的防治第四节矿井水的防治2）断层导致煤层与含水层接触，煤层既与含水层接触有被部分富水层覆盖。第四节矿井水的防治3）断层导致煤层底板和承压水层接近，且采空后承压水有突破底板的危险。第四节矿井水的防治4）煤层与充水断层接触。5）煤层与充水陷落柱接触。6）巷道或工作面接近被淹井巷和积水老窑。第四节矿井水的防治第四节矿井水的防治4.井下截水建筑物的设置1）防水闸门：是预防井下突然涌水威胁矿井安全而设置的一种特殊闸门，它在正常情况下不妨碍运输、通风和排水，一旦发生水害时，将其关闭可控制水流，把水害控制在一定范围内，保证其它采区安全生产。第四节矿井水的防治2）防水墙：分为临时性水闸墙和永久性水闸墙。临时性水闸墙是用木料和砖料砌筑；永久性水闸墙为混凝土或采用钢筋混凝土。第四节矿井水的防治5.含水层的疏排1）巷道疏放：当煤层直接顶板为含水层时，将采区巷道和采面巷道提前采掘，利用巷道预先疏放顶板含水层。第四节矿井水的防治2）放水钻孔：当煤层上部含水层距离煤层较远，可在巷道中向含水层打钻孔放水。3）疏放降压钻孔：当煤层下部含水层水压很高，有突水危险时，在计划疏降地段的巷道中向底部含水层打钻放水，使之形成降压漏斗。第四节矿井水的防治4）吸水钻孔：将煤层上部含水层中的水通过钻孔放入下部含水层中。使用的条件是：（1）煤层下部含水层的水位低于煤层底板或煤层下部岩层干燥无水。（2）煤层下部含水层的吸水能力大于上部含水层的泄水量。第四节矿井水的防治5.注浆堵水将浆液压入地层空隙，使其扩张、凝固硬化后，起到堵、截补给水源或加固地层的作用。1）注浆堵水的应用（1）井筒地面预注浆：（2）井筒工作面预注浆：（3）井筒井壁注浆：（4）恢复被淹矿井：第四节矿井水的防治2）注浆材料注浆材料是注浆堵水及加固工程中的一个重要组成部分，它关系到注浆工艺、工期、成本及注浆效果。（1）水玻璃：一种胶状无机聚合物，具粘结性和胶结性,它能溶于水，又能硬化。其制造原料是纯石英砂和碳酸钠。（2）水泥：400#-500#普通硅酸盐水泥。3）注浆设备（1）注浆泵；（2）搅拌机；（3）混合器。4）注浆步骤清渣→堵缝埋管→注浆思考题1.老窑积水的特点？2.影响矿井涌水量大小的因素有哪些？3.矿井涌水量有哪些测量方法4.酸性水的防治措施？5.矿区在哪几种情况应留设防水煤柱？6.含水层疏干常用方法？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145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146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152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154ClassenDC,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156六、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