报告一-太阳能电池技术

太阳能电池技术1、引言2、太阳能电池的工作原理与特点3、太阳能电池的分类4、国外太阳能电池的发展趋势5、国内太阳能电池发展现状6、当今国内外新型高效太阳能电池技术1、引言随着环境污染和能源枯竭等问题的日益突出，近年来，世界各国竞相实施可持续发展的能源政策。太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生绿色能源，充分利用太阳能资源有利于环境的改善。

太阳向宇宙空间发射的辐射功率为3.8×1023kW，其中20亿分之一到达地球大气层，到达地球大气层的太阳能有30％被大气层反射，23％被大气层吸收，其余的到达地球表面，功率约为800000亿kW，也就是说太阳每秒钟照射到地球上的能量就相当于燃烧500万吨煤释放的能量。

太阳能资源的优缺点及利用方式优点：（1）普遍；（2）无害；（3）巨大；

（4）长久。

缺点：（1）分散性；（2）不稳定性。

太阳能的利用方式

（1）太阳能的热利用

所用设备有平板式太阳能集热器、真空管集热器、箱式太阳灶具等。

（2）太阳能的光电利用

利用太阳能电池将太阳能转换成电能。

（3）光化学利用。2、太阳能电池的工作原理

太阳能电池又称光生伏打电池工作原理是基于半导体P-N结的光生伏打效应。如图所示

上面是参有5价元素磷、并依靠大量电子导电的N型半导体。下面是参有三价元素硼、并依靠空穴导电的P型半导体。界面处即为刚结。N型半导体表面布有很细的金属栅线，另一面紧贴P型硅。为了减少反射，整个电池表面覆盖一层透明的减反射模。当太阳光照射到电池表面时，大部分光线穿过减反射膜进入硅电池，其中能量大于禁带宽度的光子被硅吸收以后激发出光生载流子，在N区产生的光生空穴向PN结扩散，并被内电场推向P区，P区的光生电子则被推向N区。因此在被照射的太阳能电池中，N区积累了大量的电子，而P区积累了大量的空穴，在PN结两侧出现了光生电动势。若在两电极间接上负载，则会有光生电流通过负载，从而能完成了将太阳光能转换成电能的过程。太阳能电池表面结构图

太阳能电池的特点太阳能电池具有绿色环保、没有运动部件、建设周期短、维护简单、安全可靠等，同时，太阳能光伏还具有降低温室气体和污染物排放、保证能源安全等优势。符合当今世界的环境保护和可持续发展的要求和趋势，它的应用十分广泛。

评价太阳能电池的指标

1、开路电压（）：当电势增长到正向电流恰好抵消光致电流时达到稳定状态，这时的电势差称为开路电压。2、短路电流：当外接负载很低时流过电路的电流等于光致电流，称为短路电流。3、填充因子（FF）：电池最大输出功率与开路电压与短路电流乘积的比值。实际中为0.6-0.75。

评价太阳能电池的指标

4、光电转换效率(IPCE)：单位时间内转移到外电路的电子数与入射的光子数之比。

5、能量转换效率：太阳能电池的最大功率输出与入射太阳光的能量之比。

3、太阳能电池的分类太阳能电池根据所使用的材料的不同，可以分为晶硅太阳能电池、薄膜太阳能电池、有机物太阳能电池、纳米晶太阳能电池。种类材料转换效率（％）优点缺点晶硅太阳能电池单晶硅24.7±0.5耐用、转换效率高，技术成熟，寿命长制造能耗高，成本高，工艺复杂多晶硅20.3±0.5生产成本较低，工艺简单，适合大规模生产效率低于单晶硅薄膜太阳能电池非晶硅11.7±0.4成本低，工艺简单，在弱光下也可以工作转换效率偏低，且存在光致衰减问题砷化镓（GaAs）24.5±0.5光学带隙十分理想，较高的吸收效率，抗辐照能力强，对热不敏感材料价格不菲碲化镉（CdTe）16.5±0.5效率较高，成本低廉，稳定，易于规模生产原材料镉有剧毒铜铟镓硒（CIGS）19.5±0.8价格低廉，性能良好，工艺简单铟和硒比较稀有有机太阳能电池有机物3.0±0.1有韧性，成本低廉，选择余地大，加工容易，可制造面积大对光的吸收率低，导致转换效率低纳米晶化学太阳能电池染料敏化TiO210％具有较高的热稳定性和光化学稳定性，成本低廉，工艺简单敏化剂的制备成本高国外太阳能电池的发展趋势(1)晶硅电池追求降低成本与制造能耗①新一代多晶硅工艺技术研究空前活跃②继续向高效化、薄型化和大面积方向进展——降低每瓦成本●转换效率越来越高：14%→18%→20%；●硅片面积越来越大：从103mm×103mm→125mm×125mm→156mm×156mm→210mm×210mm（目前主流），未来两年将达到210mm×210mm；

●硅片越来越薄：300μm→270μm→210μm→180μm。100μm的厚度正在研发。（2)薄膜太阳能电池在未来5年将成为主流薄膜电池具有安全、可折叠、方便连接、轻巧、抗热性能好、不易破损等特点。目前，世界上至少有40个国家正在开展低成本、大面积、高效率的薄膜电池的实用化技术研究，先后发展了非晶硅、碲化镉、CIS等薄膜电池。

市场预测，近期薄膜电池的需求增长速度将是晶硅电池的两倍，2013年之前薄膜硅和晶硅电池都在发展，但2013年后薄膜硅电池将成主流。（3）基于新材料、新结构和新工艺等下一代新型太阳能电池不断涌现。5、国内太阳能电池的发展现状

2003－2007年5年间，世界太阳能电池的平均增长速度为35％，而中国太阳能电池年平均增长速度高达150%。2007年中国光伏电池年产量约1GW，占世界的1/4，仅次于日本和欧洲位居全球第三。2006～2007年，陆续有10家中国光伏企业在海外上市。尽管如此，由于面临越来越激烈的市场竞争和硅材料短缺等问题，中国的太阳能电池行业存在着严重的问题。

我国太阳能产业的特征（1）在材料—电池片—组件—应用系统产业链中，呈现明显的小头大尾现象，组件及应用系统因其技术门槛和投资门槛低、投资见效快，生产厂家的数量远多于上游企业；（2）位于产业源头的硅材料严重依赖于欧美日等国，应用市场主要依赖于国际市场。硅原料短缺成为制约我国太阳能电池产业发展的主要瓶颈。

目前，太阳能电池的性能不断改进，主要目的是降低生产成本，提高光电转换效率。作为太阳能电池材料，其中:

（1）由于多晶硅和非晶硅薄膜电池具有较高的转换效率和相对较低的成本，将最终取代单晶硅电池，成为市场的主导产品；

（2）Ⅲ-Ⅴ族化合物及铜铟镓硒（CIGS）等属于稀有元素，尽管转换效率高，但从材料看，该类电池不可能占据主导地位；CdTe太阳能电池受到主要原料镉有毒的影响，他的推广必须搭配庞大的回收体系，目首前厂商投入较少。CIGS电池的高转换效率（目前产品转换效率据各类薄膜电池之首）以及μc-Si(含堆栈型电池)的大面积生产优势，则获得更多厂商积极的追捧，未来也都有市场的发展空间。（3）染料敏化纳米TiO2薄膜太阳能电池的研究已经取得了喜人的成绩，但存在敏化剂的制备成本以及液态电解质的易泄露、电极易腐蚀、电池寿命短等缺陷，使得制备全固态太阳能电池成为一个必然方向，但目前全固态太阳能电池的光电转换效率都不很理想。纳米晶太阳能电池以其高效、低价、无污染、长寿命的巨大优势挑战未来，迅速成为广大科学工作者研究的热点和重点，随着科技的发展以及研究的推进，这种太阳能电池应用前景广阔无限。

制约太阳能电池转换效率提高的内在因素有

1、材料的光谱特性造成的限制

由于材料各自禁带宽度的限制，入射到电池材料表面的太阳光只有一部分能被吸收而发生光电转换，且只对一种材料对应的峰值波长光子表现出较高的转换效率。如硅光电池对波长在0.38～11μm区域的光子能有效的吸收，在峰值0.8μm左右光电转换效率最大。

2、材料内部载流子的复合造成的限制

产生于P区或是N区的电子-空穴对要通过浓度梯度导致的扩散到达结界面处，之后由内建电场把他们分开。只有满足离PN结的距离小于它们的扩散长度，才有可能对电荷积累产生贡献。

提高太阳能电池转换效率的实践方法（1）通过结构改进和创新来提高转换效率非晶硅光学带隙为1.7eV，对太阳辐射的长波长区不敏感，而且还存在S-W效应。解决途径就是制备叠层太阳能电池：①它把不同禁带宽度的材料组合在一起，提高了光谱的响应范围；②电池顶层的i层较薄，光照产生的电场强度变化不大，保证该层中的光生载流子抽出；③底电池产生的光生载流子约为单电池的一半，光致衰退效应减小。

将电极作成手指状，以增加入射光的面积。将表面制成金字塔型的组织结构，并加入抗发射层，以减少光的反射量。将电极均作在同一平面，可增加入射光的面积，且易于焊接。

（2）开发新材料提高转换效率有机材料具有柔性好、制作容易、材料来源广泛，成本低等优势。有机太阳能电池将使太阳能的利用变的便宜与充满前景。纳米材料太阳能电池具有廉价的成本、简单的工艺及稳定的性能。

（3）利用全新的构思来提高转换效率如果将搜集太阳能和完成光电转化两个过程进行分离，分别用一个高效的装置去完成，将很大程度提高效率。用特殊的“聚光镜”使吸收效率成很大倍数的增加，以及高效率的转换器件。6、当今太阳能电池新技术（1）Ⅲ-Ⅴ高效三阶电池太阳能电池

三结GaAs电池具有很好的高温特性，在高倍聚光时可获得很高的输出功率。以GaInP/GaAs/Ge为主要部件的聚光太阳能电池效率达到40%以上，空间平均效率最高超过30%。2007年8月美国能源部的20倍聚光的的三结GaAs电池转换效率达42.8%。

（2）高效聚光多结太阳能电池

利用菲涅耳透镜或抛物面反射镜来聚光，从而获得高强度的太阳光，实现的主要技术难点是怎样控制反射镜来保证一直将太阳光反射到电池板上，还有就是电池板的冷却技术（随着温度的升高太阳能电池的输出效率会降低）。

据预测，使用三个以上的PN结、并改善材料与设计，将能够达到58%的理论效率值。在我国内蒙古鄂尔多斯市建立的建立的聚光光伏电站，采用八面体反射镜围成的聚光器或称“光漏斗”和普通光伏电池构成一个个分立的发电单元，这种新的聚光曲面和跟踪方法比传统聚光效果提高几倍到几十倍，并一次性实现了聚光与跟踪同时进行的设计模式。

(3)柔性CIGS太阳能电池这种半导体材料具有转换率高、不易老化、经久耐用、耐放射线等优点。由于十分轻薄，该材料制成的太阳能电池可以弯曲，可应于凹凸的墙面和物体表面。通过在CIGS材料层与基板之间铺设碱化合物硅酸盐玻璃层，可以大幅度促进CIGS材料层的能量转换，转换率达到17.7%,创造了世界纪录。

(4)可聚太阳能的玻璃窗麻省理工学院的科学家按特殊比例混合至少两种涂料制成一种聚能材料，涂料涂在特殊玻璃窗或塑料嵌板上。这些涂料能一起工作以吸收大范围的波长，然后以不同波长重新发射，并通过嵌板传送给窗边缘的太阳能电池上。这种可吸收大范围波长的聚光器能使太阳能电池在每个波长上达到最优解，大大减少了光线在传输途中的损失，最终由太阳能电池转化而来的能量可达原来的十倍。

（5）印刷式太阳能电池Nanosolar采用在大气中将铜铟镓硒纳米粉体直接喷洒于铝箔之上，制成可弯曲的太阳能电池，藉由印刷制程，将这些粉体依正确的原子比例完整且均匀地沉积于基板上，该电池制备简单、快速、产量大，所用设备便宜而且容易保养。由于使用了铝箔作为基板，其导电率大大提高。Nanosolar称其实验室产品转换率可达16％，却未公布其商业化产品转换率，外界人士估计其仅有不到10％。另外，铟和硒均属稀有真贵金属，油墨法涂覆在铝箔上的涂层是否能够稳定保持25年以及铝是否比玻璃更好，这些都是应该担心的问题。

(6)半导体纳米材料太阳能电池传统的太阳能电池中，一个光子只能精确地释放1个电子，而半导体纳米晶体中，一个光子可释放出2个或2个电子，这就是所谓的“雪崩效应”。释放出的电子越多，太阳能电池的输出功率越大，它的最大输出能源效率将能达到44%。使用纳米技术的新型太阳能供电系统，可以将回收成本的时间由原来的4～5年缩短至不超过1年。同时可以将光电转换电路印制在塑料薄膜材料上制成太阳能电池片，不仅使生产速度大大提高，而且印制的电路线宽仅有头发直径的十万分之一，还可以卷曲，以收集更多的太阳能。纳米结构材料是在十亿分之一米的尺度上制造的材料。两种制造太阳能电池材料的纳米技术方法已经显示出了特别的前景，参杂和量子点敏化都增强了金属氧化物材料对可见光的吸收，将两种方法结合起来，整个材料的功能大于两种独立成分之和。

（7）分光谱太阳能电池

利用光学系统将太阳的光谱分解成不同波长的光谱带，分别用几种对上述不同波长的光的光谱响应率高的半导体材料对准上述的光谱带，从而总成一光电转换效率高的光电池组，克服了单一半导体材料光电转换效率低和叠层光电池半导体材料用量多，电流匹配困难，制作工艺复杂，造价昂贵的缺点。

(8)转换效率达42.8％的超高效太阳能电池

采用一种新型的横向光学聚焦系统，该系统将入射光分成高、中、低三个不同的能量束，分别照射到不同的感光材料上，这些感光材料总的吸收光谱则覆盖了整个太阳光谱，而且该聚焦系统包含一个静止的宽接收角光学系统，可以捕获大量的光能，而不需要复杂的跟踪装置，整个系统厚度不到1厘米。新型太阳能电池的这种超薄、没有活动部件的特性易被应用于笔记本电脑等便携设备。

随着新型太阳能电池的涌现，新的概念已经开始在太阳能光伏技术中显现，不从某种意义上预示了太阳能光伏技术的发展趋势。表现在：

（1）薄层化。促进了成本年的降低，提高光电转换效率。

（2）

柔性化。柔性电池可以卷曲折叠，方便实用，它的最显著的应用就是电池-服饰-一体化，嵌在服饰中的柔性电池可以全天候采光发电，为手机、mp3等数码产品进行充电。

（3）叠层化。经过叠层，太阳光可在全波段上受到较好的吸收，同时由于器件之间的耦合效应，整体的光能转换效率可以达到更高水平。

太阳能电池的分光感度

太阳能电池在将光能转换成电能的过程中，由于转换装置的材料不同其所转换的能量也不同，对应不同光的波长的感度特性也不同。太阳能电池对应不同光的波长的响应特性称为分光感度特性。7、小结近年来，太阳能电池的研究与应用无论在效率的提高、成本的降低、工艺的改进、应用范围的扩大、新材料的采用等方面都取得了迅速的发展，太阳能电池电源以独特的优势正逐步取代一些传统的电源设备，在常规能源中所站的比例也逐年扩大。薄层化、柔性化和叠层化等趋势，使得光伏电池能够更加充分的吸收太阳光，表现出更高的能量转换效率，同时具备更加低廉的成本及更为广泛的应用领域。

设计思路一、分光元件的选取：具有消相差的全息平场凹面光栅二、感光材料的选取：感光材料+光学增感剂三、电路系统设计（1）主控电路

完成功能：①触摸屏的控制。②处理数据，将用户需要的结果显示在触摸屏上。③驱动多通道检测器件，与采集电路进行通讯，发送控制指令，获取光谱数据。

（2）多通道检测器件的驱动与采集电路。

完成功能：①多通道检测器件的驱动及输出信号的采集。②接收主控电路电路指令完成相应操作，并将数据传送给主控电路。

四、软件设计

实现功能：完成计算机与多通道检测器件驱动和采集电路之间的通讯，以控制仪器完成各种操作，同时获取数据，并进行数据处理以及光谱曲线的绘制。

（1）通讯程序（2）绘图程序（光谱扫描与显示）

（3）现场扫描程序（光的透射比等）

（4）计算程序（光电转换效率等）

（5）数据显示程序（6）波长定标程序（确定各波长所在位置）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119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120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126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128ClassenDC,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130六、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、