第六章方差分析

第六章方差分析§6.1方差分析的基本原理§6.2单因素试验资料的方差分析§6.3双因素试验资料的方差分析

t检验法适用于样本平均数与总体平均数及两样本平均数间的差异显著性检验，但在生产和科学研究中经常会遇到比较多个处理优劣的问题，即需进行多个平均数间的差异显著性检验。这时，若仍采用t检验法就不适宜了。这是因为：第六章方差分析第一节基本原理★检验过程烦琐

例如，一试验包含5个处理，采用t检验法要进行=10次两两平均数的差异显著性检验；若有k个处理，则要作k(k-1)/2次类似的检验。第六章方差分析第一节基本原理

★无统一的试验误差，误差估计的精确性和检验的灵敏性低

对同一试验的多个处理进行比较时，应该有一个统一的试验误差的估计值。若用t检验法作两两比较，由于每次比较需计算一个，故使得各次比较误差的估计不统一，同时没有充分利用资料所提供的信息而使误差估计的精确性降低，从而降低检验的灵敏性。第六章方差分析第一节基本原理例如，试验有5个处理，每个处理重复6次，共有30个观测值。——进行t检验时，每次只能利用两个处理共12个观测值估计试验误差，误差自由度为2(6-1)=10；——若利用整个试验的30个观测值估计试验误差，显然估计的精确性高，且误差自由度为5(6-1)=25。——可见，在用t检法进行检验时，由于估计误差的精确性低，误差自由度小，使检验的灵敏性降低，容易掩盖差异的显著性。第六章方差分析第一节基本原理第六章方差分析第一节基本原理★推断的可靠性低，检验的I型错误率大即使利用资料所提供的全部信息估计了试验误差，若用t检验法进行多个处理平均数间的差异显著性检验，由于没有考虑相互比较的两个平均数的秩次问题，因而会增大犯I型错误的概率，降低推断的可靠性。由于上述原因，多个平均数的差异显著性检验不宜用t检验，须采用方差分析法。这种方法是将k个处理的观测值作为一个整体看待，把观测值总变异的平方和及自由度分解为相应于不同变异来源的平方和及自由度，进而获得不同变异来源总体方差估计值；通过计算这些总体方差的估计值的适当比值，就能检验各样本所属总体平均数是否相等。“方差分析法是一种在若干能相互比较的资料组中，把产生变异的原因加以区分开来的方法与技术”，方差分析实质上是关于观测值变异原因的数量分析。第六章方差分析第一节基本原理方差分析的基本思想——将测定数据的总变异（方差）分解为因素间的变异和因素内不同水平间的变异。通过比较因素在不同水平间的变异，分析不同水平的选取是否对测定结果产生影响。或者通过因素间的变异的比较分析各因素对分析结果产生的影响及因素间的交互作用。方差分析的目的——是要确定是否存在影响测试结果的系统误差，即确定不同因素间或同一因素中不同水平间是否存在实质性的差异。第六章方差分析第一节基本原理一、方差分析概念需要指出的是——在方差分析中，假定所研究的对象都是服从正态分布的。这种假设显然未经证明，但考虑环境监测的测试结果受多种随机因素的影响，可以认为其总体的分布服从正态分布。此外，方差分析中假定各水平试验总体的方差都相等，尽管这些方差通常是未知的。

第六章方差分析第一节基本原理一、方差分析概念要将一个试验资料的总变异分解为各个变异来源的相应变异，首先必须将自由度和总平方和分解为各个变异来源的相应部分。——自由度和平方和的分解是进行方差分析的第一步。第六章方差分析第一节基本原理二、自由度和平方和的分解

设A因素有k水平，分别记为A1、A2、A3、…、Ai…、Ak，每个水平重复进行n次试验，总共进行了k×n次试验，得到的试验结果为xij（i=1,2，…，k；j=1,2，…，n），如下表：第六章方差分析第一节基本原理组别12…i…k1x11x21xi1xk12x12x22xi2xk2……………jx1jx2jxijxkjnx1nx2nxinxkn总和T1T2TiTk平均表中表示第i个处理的第j个观测值（i=1,2,…,k；j=1,2,…,n）；表示第i个处理n个观测值的和；

表示全部观测值的总和；

表示第i个处理的平均数；

表示全部观测值的总平均数；第六章方差分析第一节基本原理表中全部观测值的总变异可以用总均方来度量。第六章方差分析第一节基本原理在表中，反映全部观测值总变异的总平方和是各观测值xij与总平均数的离均差平方和，记为SST——称为总变异平方和，是描述所获得的全部数据离散程度的一个指标。即第六章方差分析第一节基本原理总平方和的剖分SSe——为每一水平下各试验结果与该水平下的均值之差的平方和的总和，称为误差平方和或组内平方和，反映随机误差的大小，每水平下的自由度df=n－1。由于有k组资料，组内自由度dfe=k（n－1）。第六章方差分析第一节基本原理总平方和的剖分SSt——为各水平均值与总均值之差的平方和，反映水平的改变对试验结果的影响，称为处理平方和或组间平方和。处理间的变异为k个的变异，其自由度dft=k－1。第六章方差分析第一节基本原理总平方和的剖分同样，上表的数据，自由度可分解为：（nk-1）=（k－1）+k（n－1）即：总自由度dfT=组间自由度dft+组内自由度dfe第六章方差分析第一节基本原理自由度的剖分第六章方差分析第一节基本原理三、计算方差

总方差

处理方差

误差方差

建立假设H0：μ1=μ2=…=μk=μ，HA：μ1，μ2，…，μk确定显著性水平α：一般以α=0.05或α=0.01作为显著性水平。计算统计量F进行F检验和统计推断（1）如果F<1，此时不必查F值表，即可确定H0出现的概率P>0.05，应接受H0，即各组间（或处理）的差异不显著。（2）如果F>1，查出临界值Fα(dft，dfe)：——当F≤F0.05(dft，dfe)或F≤F0.01(dft，dfe)，则H0发生的概率P>0.05或0.01，接受H0，差异不显著；——当F>F0.05(dft，dfe)或F>F0.01(dft，dfe)，则H0发生的概率<0.05或0.01，应在水平上否定，接受HA，即各组间（或处理）的差异显著或极显著。第六章方差分析第一节基本原理四、进行检验

例1：由于在污水中曝气设备的充氧性能与20℃清水中不同，引入曝气设备充氧修正系数α（α=污水中的氧转移系数/同一设备在20℃的清水中的氧转移系数）。为了探讨污泥浓度对曝气设备充氧修正系数α的影响，进行了单因素试验，共计4个水平，每个水平均重复进行了3次试验，结果如下表所示，试分析污泥浓度对α的影响是否显著。第六章方差分析第一节基本原理污泥浓度（mg/L）145025203880455010.9320.9170.9570.89021.0070.9850.8890.90430.9360.9120.9170．917F值显著或极显著，否定了无效假设H0，表明试验的总变异主要来源于处理间的变异，试验中各处理平均数间存在显著或极显著差异，但并不意味着每两个处理平均数间的差异都显著或极显著，也不能具体说明哪些处理平均数间有显著或极显著差异，哪些差异不显著。定义：在方差分析的基础上，对各处理平均数进一步分析比较，以选拔出最优的处理组合。多重比较又称为平均数间差异显著性比较，它是在确定其差异显著性的基础上，将各处理平均数进行相互比较，以确定其差异显著性。

第六章方差分析第一节基本原理五、多重比较

注意：※只有处理间存在显著（或极显著）差异后，才能进行多重比较，否则，不能进行多重比较。

常用的方法有最小显著差数法（LSD法）和最小显著极差法（LSR法）（包括：新复极差法和q检验法）。第六章方差分析第一节基本原理五、多重比较

最小显著差数法(LSD法)此法的基本作法是：在F检验显著的前提下，先计算出显著水平为α的最小显著差数，然后将任意两个处理平均数的差数的绝对值（）与其比较。——如其绝对值>LSDα，即在α水平上差异显著；反之在α水平上差异不显著。

建立假设H0：μ1=μ2=…=μk=μ，HA：μ1，μ2，…，μk确定显著性水平α：一般以α=0.05或α=0.01作为显著性水平。根据误差方差及样本容量n（重复次数），计算平均数差数标准误：计算显著水平α的最小显著差数（LSDα）进行多重比较——将处理平均数按大小顺序排列，以d表示两处理平均数的差数，如果d≥LSDα，即为在α水平上差异显著，否则不显著。第六章方差分析第一节基本原理LSDα=例2：有4个处理，平均数（cm）分别为=46，=48，=38，=36，样本容量n=4，误差方差=39.33，误差自由度dfe=12，试进行平均数间差异显著性比较。第六章方差分析第一节基本原理第六章方差分析第一节基本原理五、多重比较

新复极差法——最短显著极差法（SSR法）。

建立假设H0：μ1=μ2=…=μk=μ，HA：μ1，μ2，…，μk确定显著性水平α：一般以α=0.05或α=0.01作为显著性水平。当样本容量n（重复次数），计算平均数差数标准误：计算显著水平α的最小显著极差标准（LSRα）

根据所具自由度，查SSRα表，得不同秩次距p时的SSRα值，根据下列公式计算各p值的最小显著极差标准LSRα值：LSRα=

秩次距p——是所有比较的平均数按大小顺序排列所计算的两极差间包含的处理平均数个数。进行多重比较——将各个平均数按大小顺序排列，以各p的LSRα值判断各平均数间的差异显著性。

第六章方差分析第一节基本原理例如有10个要相互比较，先将10个依其数值大小顺次排列，两极端平均数的差数(极差)的显著性，由其差数是否大于秩次距k=10时的最小显著极差决定(≥为显著，＜为不显著）；而后是秩次距k=9的平均数的极差的显著性，则由极差是否大于k=9时的最小显著极差决定；……直到任何两个相邻平均数的差数的显著性由这些差数是否大于秩次距k=2时的最小显著极差决定为止。因此，有k个平均数相互比较，就有k-1种秩次距(k，k-1，k-2，…，2)，因而需求得k-1个最小显著极差(LSRα，k)，分别作为判断具有相应秩次距的平均数的极差是否显著的标准。例2：有4个处理，平均数（cm）分别为=46，=48，=38，=36，样本容量n=4，误差方差=39.33，误差自由度dfe=12，试进行平均数间差异显著性比较。第六章方差分析第一节基本原理第六章方差分析第一节基本原理五、多重比较

q检验法q检验法是Trukey于1953年提出的，其方法原理与新复极差法相似，它们之间的区别在于计算最小显著极差标准值LSRα时，不是查SSRα值，而是查q值表，查出q值表后根据下式计算：LSRα=一般地讲，一个试验资料，究竟采用哪一种多重比较方法，主要应根据否定一个正确的H0和接受一个不正确的H0的相对重要性来决定。如果否定正确的H0是事关重大或后果严重的，或对试验要求严格时，用q检验法较为妥当；如果接受一个不正确的H0是事关重大或后果严重的，则宜用新复极差法。

生物试验中，由于试验误差较大，常采用新复极差法；F检验显著后，为了简便，也可采用LSD法。第六章方差分析第一节基本原理

【例】以A、B、C、D4种肥料处理水稻，其中A为对照，每处理各得4个苗高的观察值（cm），其结果如下表所示，试分解其自由度和平方和。下一张

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肥料苗高观察值总和Ti平均A182120137218B202426229223C101517145614D2827293211629T=33621第六章方差分析第一节基本原理各平均数经多重比较后，应以简明的形式将结果表示出来，常用的表示方法有以下两种。

1、三角形法此法是将多重比较结果直接标记在平均数多重比较表上，如表所示。此法的优点是简便直观，缺点是占的篇幅较大。2、标记字母法此法是先将各处理平均数由大到小自上而下排列；然后在最大平均数后标记字母a，并将该平均数与以下各平均数依次相比，凡差异不显著标记同一字母，直到某一个与其差异显著的平均数标记字母b；第六章方差分析第一节基本原理■多重比较结果的表示法再以标有字母b的平均数为标准，与上方比它大的各个平均数比较，凡差异不显著一律再加标b，直至显著为止；再以标记有字母b的最大平均数为标准，与下面各未标记字母的平均数相比，凡差异不显著，继续标记字母b，直至某一个与其差异显著的平均数标记c；……；如此重复下去，直至最小一个平均数被标记、比较完毕为止。这样，各平均数间凡有一个相同字母的即为差异不显著，凡无相同字母的即为差异显著。用小写拉丁字母表示显著水平α=0.05，用大写拉丁字母表示显著水平α=0.01。在利用字母标记法表示多重比较结果时，常在三角形法的基础上进行。此法的优点是占篇幅小，在科技文献中常见。第六章方差分析第一节基本原理处理平均数-14-18-23D2915**11**6*B239**5*A184C14第六章方差分析第一节基本原理处理平均数差异显著性0.050.01D29B23A18C14abccAABBCC方差分析的基本步骤归纳如下：

1、计算各项平方和与自由度；2、列出方差分析表，进行F检验；3、若F检验显著，则进行多重比较。

多重比较的方法有最小显著差数法(LSD法)和最小显著极差法(LSR法：包括q检验法和新复极差法)。表示多重比较结果的方法有三角形法和标记字母法。■方差分析的基本步骤第六章方差分析第一节基本原理多重比较的选择：（1）试验事先确定比较的标准，凡与对照相比较，或与预定要比较的对象比较，一般选LSD法。（2）根据否定一个正确H0和接受一个不正确的H0的相对重要性来决定：当k=2时，LSD法＝LSR法＝q法当k≥3时，LSD法<LSR法<q法（检验精度一个比一个高）故LSD法犯α错误概率最大，q法最小。因此，对于试验结论事关重大或有严格要求时，宜用q法测验，q法可不经过F检验；一般试验采用LSR法、LSD法（该法有F检验保护）。农业试验采用LSR法的较多。第六章方差分析第一节基本原理按照一种变异方向进行分组的资料叫做单向分组资料。根据各处理内重复数是否相等，单因素试验资料的方差分析又分为重复数相等和重复数不等两种情况。第六章方差分析第二节单因素试验资料的方差分析一、各处理重复数相等的方差分析

【例】施用5种肥料1,2,3,4,5时，地下水中NO3—N浓度见下表，试检验5种肥料对地下水NO3—N影响的差异是否显著。水稻施肥盆栽试验的产量结果品种号观察值XijTi123458713131213814911121010815991181497121013514160486510.28.2129.613265第六章方差分析第二节单因素试验资料的方差分析这是一个单因素试验，k=5，n=5。现对此试验结果进行方差分析如下：(1)计算各项平方和与自由度第六章方差分析第二节单因素试验资料的方差分析第六章方差分析第二节单因素试验资料的方差分析(2)列出方差分析表，进行F检验下一张

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变异来源SSDFMSFF0.05F0.01处理间误差间73.2062.8042018.33.145.83**2.874.43总变异136.0025第六章方差分析第二节单因素试验资料的方差分析表资料的方差分析表(3)多重比较采用新复极差法，各处理平均数多重比较表下表KSSR0.05SSR0.01LSR0.05LSR0.0123452.953.103.193.264.024.204.314.402.3392.4582.5302.5853.1883.3313.4183.489第六章方差分析第二节单因素试验资料的方差分析多重比较时的LSRα值计算品种平均数平均数-8.2平均数-9.6平均数-10.2平均数-12.05314213.012.010.29.68.24.8**3.8**2.01.43.4**2.40.62.8*1.81.0表5种肥料对地下水NO3--N浓度的多重比较（SSR测验）第六章方差分析第二节单因素试验资料的方差分析品种平均数差异显著性5%1%5314213.012.010.29.68.2aabbcbccAABABCBCCD表5种肥料对地下水NO3--N浓度的多重比较（SSR测验）第六章方差分析第二节单因素试验资料的方差分析二、各处理重复数不等的方差分析

设处理数为k；各处理重复数为n1,n2,…,nk；试验观测值总数为N=Σni。则

第六章方差分析第二节单因素试验资料的方差分析【例】在镉浓度为2mg/kg的土壤上种植大白菜，品种为5个，40天后，蔬菜叶片镉含量如下表所示。试比较品种间镉含量的差异。品种镉含量（mg/kg）niTiB1B2B3B4B5合计21.516.019.021.015.519.518.517.518.518.020.017.020.019.017.022.015.518.020.016.018.020.017.020.016.06654425121.0103.091.578.566.5460.520.217.218.319.616.6表5个白菜品种叶片的镉含量第六章方差分析第二节单因素试验资料的方差分析此例处理数k=5，各处理重复数不等。现对此试验结果进行方差分析如下：

（1）计算各项平方和与自由度第六章方差分析第二节单因素试验资料的方差分析第六章方差分析第二节单因素试验资料的方差分析（2）列出方差分析表，进行F检验

临界F值为：F0.05(4,20)=2.87，F0.01(4,20)=4.43，因为品种间的F值5.99＞F0.01(3,24)，P＜0.01，表明品种间差异极显著。第六章方差分析第二节单因素试验资料的方差分析变异来源SSDFMSFF0.01品种间误差间46.5038.8442011.631.945.99**4.43总变异85.3424资料的方差分析表

（3）多重比较采用新复极差法，各处理平均数多重比较表见表。

因为各处理重复数不等，应先计算出平均重复次数n0来代替标准误中的n，此例于是，标准误为：第六章方差分析第二节单因素试验资料的方差分析(3)多重比较采用新复极差法，各处理平均数多重比较表下表KSSR0.05SSR0.01LSR0.05LSR0.0123452.953.103.193.264.024.204.314.401.8441.9381.9882.0312.5132.6382.7062.750第六章方差分析第二节单因素试验资料的方差分析多重比较时的LSRα值计算品种平均数平均数-16.6平均数-17.2平均数-18.3平均数-19.6B1B4B3B2B520.219.618.317.216.63.6**3.0**1.70.63.0**2.4**1.11.91.30.6表5个白菜品种叶片的镉含量多重比较（SSR测验）第六章方差分析第二节单因素试验资料的方差分析品种平均数差异显著性5%1%B1B4B3B2B520.219.618.317.216.6第六章方差分析第二节单因素试验资料的方差分析表5个白菜品种叶片的镉含量多重比较（SSR测验）

◆两因素试验资料的方差分析是指对试验指标同时受到两个试验因素作用的试验资料的方差分析。

◆

设试验考察A、B两个因素

A因素分a个水平

B因素分b个水平试验因素A、B在试验中处于平等地位

。

◆

试验单位分成ab个组，每组随机接受一种处理，因而试验数据也按两因素两方向分组。这种试验以各处理是单独观测值还是有重复观测值又分为两种类型。第六章方差分析第三节双因素试验资料的方差分析一、两因素单独观测值试验资料的方差分析

对于A、B两个试验因素的全部ab个水平组合，每个水平组合只有一个观测值，全试验共有ab个观测值，其数据模式如下表第六章方差分析第三节双因素试验资料的方差分析第六章方差分析第三节双因素试验资料的方差分析两因素单独观测值的试验：

A因素的每个水平有b次重复，B因素的每个水平有a次重复◆

每个观测值同时受到A、B两因素及随机误差的作用。◆

因此全部ab个观测值的总变异可以剖分为A因素水平间变异、B因素水平间变异及试验误差三部分；◆自由度也相应剖分。第六章方差分析第三节双因素试验资料的方差分析

各项平方和与自由度的计算公式为:矫正数总平方和A因素平方和B因素平方和第六章方差分析第三节双因素试验资料的方差分析误差平方和SSe=SST-SSA-SSB总自由度dfT=ab-1A因素自由度dfA=a-1B因素自由度dfB=b-1误差自由度dfe=dfT

-dfA–dfB

=(a-1)(b-1)第六章方差分析第三节双因素试验资料的方差分析相应均方为第六章方差分析第三节双因素试验资料的方差分析【例】在酸雨成因的研究中，为观察大气湿度和紫外光强对二氧化硫转化的影响，选取三种不同的紫外光照射强度和四种不同的大气湿度进行二氧化硫转化实验，结果见下表。试用方差分析在显著水平0.05下，检验紫外光强和大气湿度对二氧化硫的转化是否有影响？实验结果湿度光强123414.85.15.76.525.35.66.47.836.06.36.99.3第六章方差分析第二节单因素试验资料的方差分析这是一个双因素试验，a=3，b=4。现对此试验结果进行方差分析如下：第六章方差分析第二节单因素试验资料的方差分析矫正数总平方和A因素平方和B因素平方和误差平方和第六章方差分析第二节单因素试验资料的方差分析(2)列出方差分析表，进行F检验下一张

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变异来源SSDFMSFF0.05A因素B因素误差5.1311.180.982362.573.730.0928.55**41.44**5.144.76总变异17.2911第六章方差分析第二节单因素试验资料的方差分析表资料的方差分析表(3)多重比较采用新复极差法第六章方差分析第二节单因素试验资料的方差分析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135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136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142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144ClassenDC,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146六、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