结构力学第3章

结构力学

第一部分静定结构内力分析

第3章静定梁与静定平面刚架

主要内容1单跨静定梁的计算区段(分段)叠加法多跨静定梁的计算静定平面刚架§3.1单跨静定梁的计算在材料力学中已介绍过，由单根杆组成的静定梁有如下三种形式为了研究杆系结构的内力计算，首先复习以下结构内力的分析方法——截面法（材力的内容）。3悬臂梁1用截面法求指定截面的内力

在平面杆件的任一截面上，一般有三个内力轴力——截面上应力沿杆轴向的合力，符号FN；剪力——截面上应力沿杆截面切向的合力，符号FQ；弯矩——截面上应力对截面形心轴的力矩，符号M。

1简支梁2伸臂梁1.1截面法的基本步骤(1)将结构沿所求内力的截面，用一假想的平面切开(截)；(2)取其任一部分为研究对象（称隔离体），把丢弃部分对研究的作用用内力代替（取）；(3)对研究对象应用平衡方程，即可求出指定截面的内力（列方程求解）。注意：在列方程求内力之前，结构的全部外力（荷载及约束反力）必须为已知或已求出。1.2梁的内力正负符号规定

轴力FN——拉力为正；剪力FQ——绕隔离体顺时针方向转的为正；弯矩M——使梁下部纤维受拉的为正。下面举例说明截面法及其应注意的事项例1

如图示简单梁，求C截面的内力。解VAVB（1）求约束反力整体分析如图(a)所示

（2）截面法求C截面的内力取研究对象如图(b)所示Fp=40kNVBFNCMCFQC图(b)CB由∑X=0得由∑Y=0得4m2m2mACDBq=20kN/mFp=40kN图(a)2内力图内力图：表示结构上各截面内力变化规律的函数图形。绘制内力图的基本方法是：写出内力方程，以自变量x表示截面的位置，写出内力与x之间的函数关系，然后根据内力方程做图。做内力图（FN、FQ和M图）时，通常是以杆的轴线为基准线，以垂直杆轴向的竖标代表内力的大小。对于M图，结构力学规定，一律画在杆件受拉一侧，图中不必注明正负号；对于FN、FQ图，可画在杆的任一侧，但必须注明正负号。在结构力学中，一般常用内力图来表示结构分析的最终结果，下面根据材料力学的知识总结出梁内力图（主要是M图）的一些特点。若以x轴向右为正，y向下为正，荷载的集度q向下为正，则FQ剪力和弯矩M之间具有如下关系（取出一微段梁易得）由上述微分关系可知(a)无荷载区段，FQ图为水平线(或与杆轴线平行线)，M图为斜直线；(b)均布荷载区段，FQ图为斜直线，M图为抛物线且其凸出方向与荷载指向相同利用FQ、M图的这些特征，可简便地做出它们的图形。一般而言，FQ图比较简单，下面讨论绘制M图的简单规则。

(1)无荷载区段，M图为斜直线，故只需求出该区段任意两控制截面的弯矩便可绘出；(2)均布荷载区段，M图为抛物线且其凸出方向与荷载指向相同；(3)M图的极值点，或在FQ=0处，或在FQ发生变号处；FQ图M图FQ图aFp/lbFp/l例如M图ql/2ql/2ql2/8abFp/l⊕bFp/laFp/l⊕ql/2ql/2lqaFplb(4)在铰接处的一侧截面上，如无集中力偶作用，则该截面的弯矩为零，如有集中力偶作用，则该截面的弯矩就等于该集中力偶的值。

(5)在自由端处，如无集中力偶作用，则自由端的弯矩为零，如有集中力偶作用，则自由端的弯矩就等于该集中力偶的值；MMMMFplMMlFp3叠加法做M图

利用叠加法作M图是一种较为简便的方法，它适用于梁、刚架等形式的结构。在利用叠加法作M图时，常以简支梁的弯矩图为基础，因此，简支梁在简单荷载（如：均布荷载、集中荷载和集中力偶等）作用下的M图应十分熟悉。例如作图示荷载作用下的简支梁弯矩图时。其步骤如下(1)首先将荷载分成两组第一组梁两端集中力偶，如图(b)所示；第二组简支梁受集中力，如图(c)所示。分别作其弯矩图。ablFpMAMB(a)MBMA(b)Fp(c)(2)叠加两弯矩图，即得两组荷载同时作用时的实际弯矩图，如图(d)所示。MAMB(d)abFp/l应当注意：

弯矩图叠加是指相应的竖标，因此，竖标abFp/l仍垂直于原水平基准线，而不是图中的虚线。下面把上述叠加法推广应用于直杆的任一区段——区段叠加法。以图示简支梁的KJ段为例说明区段叠加法应用过程。将KJ段作为隔离体取出MBMA(b)Fp(c)qJK(a)qlFQJKFQKJMJKMKJ(b)lVJVKMJKMKJ(c)因此二者的弯矩图相同。利用简支梁弯矩图的叠加方法，易得KJ段的弯矩图如图(d)所示。MJKMKJ(d)象这样，利用相应简支梁的弯矩图叠加来作直杆某一区段弯矩图的方法，称为区段(分段)叠加法。

ql2/8将其与简支梁图(c)比较由于二者均为平衡力系，则必有VJ=FQJK，VK=-FQKJqJK(a)如图示简单梁，作内力图。

解(1)求约束反力

例2整体分析如图(a)所示

(2)作FQ图VBFp=40kNFNCMCFQC图(b)CBAC段斜直线；CD段水平线；7010DB段水平线。50(3)作M图

分AC、CB两段采用区段叠加法极值点的弯矩4040在剪力图中，利用几何关系得xFQ图(kN)：M图(kN.m)：120122.5⊕4m2m2mACDBq=20kN/mFp=40kN图(a)VAVB结束语作业：

§3.2多跨静定梁的计算1多跨静定梁的几何组成特征多跨静定梁是各种铁路、公路桥梁常采用的一种结构形式，在房屋建筑中有时也采用这种结构形式。如由此可见，多跨静定梁是由若干根梁用铰联结而成的静定结构。屋架上弦懔条懔条屋架上弦计算简图计算简图又如：根据定义，容易判断ABC部分为基本部分，CDE部分为附属部分。基本部分与附属部分的区别:(1)若附属部分被切断或撤除，整个基本部分仍为几何不变的;(2)若基本部分的几何不变性被破坏，则附属部分的几何不变性也连同遭到破坏。从几何组成上看，多跨静定梁可分为基本部分和附属部分基本部分:能独立地与基础组成一个几何不变体系的部分附属部分:依靠其它部分才能保证几何不变的部分。ABCDE2多跨静定梁分析原则及一般步骤

下面通过例题，说明分析多跨静定梁的一般步骤和原则本题共有5个未知力，整体有3个平衡方程，及2个补充方程：MD=0，MB=0，因此该连续梁是静定的。求解上述5个方程，需解联立方程组，比较复杂，在力学分析中应尽量避免。下面根据梁的几何组成特点，介绍一种简便的分析方法。Fpa2a

a2a

aEDCBA(a)F该多跨静定梁由AB、BD和DF三部分组成，AB为基本部分，BD为支承于AB上的附属部分，而DF为支承于上述组合部分之上的附属部分。它们之间的关系可用图表示出来，这个关系图称为层叠图。即根据附属部分支承于基本部分之上的原则，绘出表示传力层次的图，称为层叠图。

显然分析时，应先从DF开始(因该部分仅3个未知力)，然后是BD，最后才是AB。能否先分析AB或BD？

Fpa2a

a2a

aEDCBA(a)FAB层叠图(b)FD层叠图层叠图如层叠图像这样，遵照先附属后基本的次序进行分析，每次的计算都与单跨梁相同，最后把各单跨梁的内力图连在一起，就得到了该多跨静定梁的内力图。总结分析多跨静定梁的主要步骤如下：

(1)按照几何组成特点，绘出多跨静定梁的层叠图；(2)根据层叠图，先从最上层附属部分开始，依次计算各梁的内力；(3)按照绘制单跨梁内力图的方法，分别做各部分梁的内力图，然后将其连在一起；(4)校核(a)反力校核：(b)内力校核：若AB段内除有分布荷载q(x)外，还有集中荷载和集中力偶，则上式应改写为

(3-3)上式中Fp方向向下为正，M顺时针方向为正。(b)内力校核：(3-2)例3如图示两跨连续梁，求使该梁的负弯矩与正弯矩峰值相等的铰D的位置。

解(1)设铰D距支座B的距离为x时，该两跨连续梁的负弯矩与正弯矩峰值相等。(2)作层叠图，如图(b)所示。(3)

作M图，寻求最大负弯矩和最大正弯矩。BC段中点的正弯矩MB=qlx/2q(l-x)2/8ql2/8(c)(4)求铰D的位置得MBq(l-x)/2q令MB=qlx/2q(l-x)2/8ql2/8(c)DBACll(a)q(b)x若改用双跨简支梁，如图(e)所示。其M图如图(f)所示两者的最大弯矩的比值是一般而言，多跨静定梁比连续简支梁省材料，但构造要复杂些。(f)0.125ql20.125ql20.086ql2(d)0.086ql20.086ql20.1716l(5)最终的M图如图(d)所示。0.086ql2(d)0.086ql20.086ql20.1716l(e)llq例4用最简捷的方法绘出图示多跨静定梁的M图。解(1)画层叠图如图(b)所示(2)画M图先画FH段：

40HI段：延伸GH段，易知IL段：用区段叠加法

FE段：先延伸GF段，易得33.3346.67(c)M图(kN.m)206040ABCDEFGHIJKL2222211222210kN/m50kN.m10kN40kN30kN30kN(a)(长度单位:m)(b)层叠图6060

EC段：先求MC，如图(d)10kN/m50kN.m60kNFQBEFQEB(d)连接E、C两截面的弯矩竖标，再叠加上简支梁在中间截面单独作用集中力偶时的弯矩图。CB段：MB=0，连接B、C两截面的弯矩竖标，再叠加上简支梁单独作用均布荷载时的弯矩图。BA段：

连接B、A两截面的弯矩竖标即得。102525505304033.3346.67(c)M图(kN.m)2060406030550206033.3346.6740(c)M图(kN.m)1060ABCDEFGHIJKL2222211222210kN/m50kN.m10kN40kN30kN30kN(a)(长度单位:m)结束语作业：

§3.3静定平面刚架刚架是由梁、柱相互刚性连接组成的结构。它的优点是把梁柱形成一个刚性的整体，增大了结构的刚度，并使内力分布比较均匀，此外，还使结构具有较大的净空间，便于使用。本节的内容学习主要为后面的超静定刚架分析奠定基础。因刚架中的杆件主要承受弯矩，故有时把刚架中的杆件称为梁式杆。在内力计算时，与前面的梁分析过程相同，只是多了一个内力——轴力FN。分析刚架的主要步骤：先求约束反力；(2)利用截面法确定杆端截面的内力；(3)利用区段叠加法逐杆绘出内力图。下面举例说明。由∑Y=0得

由∑X=0得

例5如图示刚架作内力图。解(1)整体分析求约束反力，如图所示(2)求杆端内力，如图(b)、(c)所示。AB杆：BC

杆：

由∑X=0得由∑Y=0得

20kN/mVAHAFQBAFNBAMBA图(b)VC40kNFQBCMBCFNBC图(c)2m2m20kN/m4mABC题5图40kNVCHAVA(3)做内力图

M图如图(d)所示，采用区段叠加法；

M图(kN.m)图(d)1601604040FQ图如图(e)所示；FN图如图(f)所示。FQ图(kN)图(e)⊕806020(4)校核：

B结点满足平衡条件，如图(g)所示。

160kN.m图(g)20kN20kN160kN.m⊕20FN图(kN)图(f)M图(kN.m)图(d)1601604040FQ图(kN)图(e)⊕806020FN图(kN)图(f)⊕2020kN/mABC40kN例6如图示三铰刚架，作M图。解(1)整体分析求约束反力如图(a)所示。

如图(c)所示

(2)求杆端弯矩

HCVCHBVB图(c)CFBCl/2l/2qf题6图ABEFVBHAVAHB如图(d)所示如图(e)所示(3)做M图，如图(f)所示。qf2/4qf2/4qf2/4qf2/8VAEAHA图(d)FNEAMEAFQEAHBVB图(e)BFFNFBFQFBMFB图(f)M图图(f)M图qf2/4qf2/4qf2/4qf2/8Cl/2l/2qfABEF例7如图示刚架作内力图。解(1)整体分析求约束反力如图(a)所示。

(2)求杆端内力

如图(b)所示，MDA2kNFNDAFQDA图(b)VAAD1.5m2kNABD4kN/mC题7图(a)4m1.5mVAVBHB如图(c)所示由得由得

因为，所以由得B端内力：由得

由得DHB4kN/mFNDBFQDBMDB图(c)VBByxB(g)VBxHBFNBDFQBDy(3)作内力图

弯矩图如图(d)所示。M图(kN.m)(d)38剪力图如图(e)所示。轴力图如图(f)所示。FQ图(kN)(e)⊕75.82FN图(kN)(f)7.25⊕2.256.85(4)校核，如图(h)所示全部满足。D7kN7.25kN2kN3kN.m3kN.m(h)2.75kNM图(kN.m)(d)38FN图(kN)(f)7.25⊕2.756.85FQ图(kN)(e)75.82⊕例8如图示刚架作内力图。解分析:该结构的几何组成相对较复杂，对于此类问题，最好把力学分析与几何组成分析结合起来考虑。在杆系结构分析中这是非常重要的。对于该题，ABDE为一刚片，与基础可组成一个无多余约束的几何不变体系，即静定结构，为该结构的基本部分。EFC为附属部分。象多跨静定梁一样，应先从附属部分开始分析，然后在分析基本部分。(1)求约束反力附属部分如图如图(b)所示。

由得由得由得

4mEB15kN20kN.m20kN.mADCF3m3m4m4m题8图VCVAVBHBVC20kN.mCF15kN图(b)VEHEE基本部分如图如图(c)所示。由得由得由得

(2)求杆端内力

CF杆如图(d)所示CVCFFNFCFQFCMFC图(d)由得由得

由得EF杆的E端如图(e)所示E20kN.m15kNVEHE=0MEFFNEFFQEF图(e)yx由得由得

由得AEBVAVBHB20kN.mD图(c)VEHE4mEB15kN20kN.m20kN.mADCF3m3m4m4m由得由得

由得EF杆的F端如图(f)所示FMEFFQEFFNEFFNFEMFEFQFE图(f)ExyED杆的E端如图(g)所示E20kN.mVEHE=0FNEDMEDFQED图(g)xy由得由得

由得ED杆的D端如图(h)所示DFNDEMDEFQDEMEDFQED图(h)ExyFNED由得由得

由得4mEB15kN20kN.m20kN.mADCF3m3m4m4mAD杆如图(i)所示FNDAVAMDAFQDA图(i)DA由得由得

由得BD杆如图(j)所示DVBFNDBFQDBMDB图(j)B由得由得

由得4mEB15kN20kN.m20kN.mADCF3m3m4m4m图(m)FN图(kN)(3)作内力图

M图如图(k)所示M图(kN.m)图(k)1001002020FQ图如图(l)所示FQ图(kN)图(l)2516⊕4⊕FN图如图(m)所示4512⊕3⊕5EB15kN20kN.m20kN.mADCF20100100202516⊕4⊕⊕⊕312455(3)校核：校核D结点和E结点即可100kN.mD12kN100kN.m16kN45kN25kN20kN.mE15kN20kN.m20kN.m12kN16kN3kN4kN20kN.m容易计算：对于D结点和E结点全部满足。EB15kN20kN.m20kN.mADCFMagneticResonanceImaging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114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115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121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123ClassenDC,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125六、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、SAGT1WT2W