计算机文化基础教程第一章

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第一章计算机文化与信息化社会计算机发展史1.1.1近代计算机的发展史1.1计算机的发展、应用与展望计算机发展史计算的工具的发展史

我国唐代末出现算盘，是人类经过加工研制出来的第一种计算工具。加法器

1642年法国物理学家帕斯卡发明了凸轮式加法器1822差分机计算的工具的发展史

近代的计算机发展中，起奠基作用的是英国数学家查尔斯·巴贝奇，他于1822年、1834年先后设计了差分机和分析机。但分析机具有输入、处理、存储、输出及控制五个基本装置。1833分析机MARKI计算的工具的发展史

1936年美国霍华德·艾肯提出用机电方法而不是机械的方法来实现巴贝厅分析机的想法，并在1944年制造成功MarkⅠ计算机，所以国际计算机界称巴贝奇为“计算机之父”1.1.2现代计算机的发展史

现代计算机也称为电脑或电子数字计算机，是一种能存储程序和数据、自动执行程序、快速而高效地自动完成对各种数字化信息处理的电子设备。

计算机孕育于英国、诞生于美国、应用于全世界。计算机的特点是：运算速度快，计算精确度高，可靠性好，记忆和逻辑判断能力强，存储容量大而且不易损失，可以实现多媒体以及网络功能等。

在现代计算机的发展中，最杰出的代表人物是英国的图灵（1912年至1954年）和美籍匈牙利人冯·诺依曼（l903年至1957年）。

图灵的主要贡献：一是建立了图灵机的理论模型，对数字计算机的一般结构、可实现性和局限性产生了意义深远的影响；二是提出了定义机器智能的图灵测试，奠定了“人工智能”的理论基础。为纪念图灵的理论成就，美国计算机协会在1966年开始设立了奖励目前世界计算机学术界最高成就的图灵奖。

冯·诺依曼是在纯粹数学、应用数学、量子物理学、逻辑学、气象学、军事学、计算机理论及应用、对策论和经济学诸领域都有重要建树和贡献的伟大学者。是他首先提出了在计算机内存储程序的概念，并使用单一处理部件来完成计算、存储及通信工作。有着“存储程序”的计算机成了现代计算机的重要标志。ENIAC计算机时代计算机发展史

美国于1946年2月14日正式通过验收名为ENIAC的电子数值积分计算机宣告了人类第一台电子计算机的诞生。

ENIAC(1946)计算机18000个电子管占地170平方米重达30吨耗电150千瓦保存80个字节每秒5千次加、减法运算价值40万美元

人类第一台具有内部存储程序功能的计算机EDVAC，电子离散变量自动计算机，是根据冯·诺依曼的构想制造成功的，并于1952年正式投入运行。EDVAC采用了二进制编码和存储器，其硬件系统由运算器、逻辑控制装置、存储器、输入和输出设备五部分组成。

程序存储工作原理也被称为冯·诺依曼原理。因此常把发展到今天的整个四代计算机习惯地统称为“冯氏计算机”或“冯·诺依曼式计算机”。第一代：电子管计算机（46~57)逻辑元件

电子管内存延迟线或磁芯外存纸带、卡片或磁带工作速度几千～几万次／秒软件机器语言或汇编语言应用科学计算代表机型ENIAC特点体积庞大，运算速度低，成本高第二代：晶体管计算机(58~64)逻辑元件

晶体管内存磁芯外存磁带或磁盘工作速度几十万次／秒软件高级算法语言应用事务管理及工业控制代表机型IBM7000系列优点体积小，寿命长，速度快，能耗少，可靠性高第三代：集成电路计算机(64~70)逻辑元件

中小规模集成电路（硅）内存半导体存储器外存磁带或磁盘工作速度几十万～几千万次/秒软件高级算法语言、操作系统应用计算、管理及控制代表机型IBMSystem/360优点体积更小、速度更快、能耗更小、寿命更长发展特点计算机设计出现了标准化、通用化、系列化的局面ＳＳＩ

ＭＳＩ第四代：大规模集成电路计算机逻辑元件

（超）大规模集成电路内存半导体存储器外存磁盘和光盘工作速度几百万～几千万次／秒软件操作系统和应用软件应用以计算机网络为特征微型计算机属于第四代计算机Intel

PENTIUM71年--现在ＬＳＩ

ＶＬＳＩ计算机的发展史起迄年份代别主要逻辑元件软件电子管机器语言、汇编语言晶体管高级语言、监控程序、简单操作系统集成电路功能较强的操作系统、会话式语言大规模或超大规模集成电路软件工程的研究与应用、数据库、语言编译系统和网络软件1946-19571958-19641965-19701970至今一二三四第五代：智能化计算机主攻目标——让计算机具有人的听、说、读、写和思维推理能力神经网络计算机用数据单元模拟人脑的神经元，并利用神经元结点的分布式存储和相互关联来模拟人脑活动生物计算机

使用蛋白分子为主要原料制成的生物芯片构成，存储能力巨大，而且以波的形式来传播信息将电脑浓缩在一颗芯片上8008晶体管数目4004(1971年）奔腾Pentium2,3007。2亿26年摩

尔

定

律每18个月芯片能力增长一倍

晶

体

管

数

10K100K1M10M100M19751980198519951990200722亿每

秒

百

万

条指令数0.1110258080808880286803868048640042007年的微处理器Pentium微处理器（CPU）改进微处理器

的两种方法：1.提高工作速度2.同时处理

更多的数据Intel

8088Intel

80486Pentium4.7MHz100MHz1GB以上8位32位64位1.1.3现代计算机

的分类巨型化

微型化

网络化智能化多媒体多极化PDP-11CRAY-ⅡAltair

8800

根据美国电气和电子工程师协会（IEEE）的一个委员会于1989年11月提出的标准来划分的，即把计算机划分为巨型机、小巨型机，大型主机、小型机、工作站和个人计算机等6类。

按规模分类计算机

国外较流行的分法：巨型机、小巨型机、大型机、小型机、工作站和个人计算机（PC）六大类。随着计算技术和超大规模集成电路技术的飞速发展，不管那种分类方法都是相对而言。我国的分法：巨型机、大型机、中型机、小型机、单片机和微型机六大类计算机的特点和分类1.计算机的主要特点

运算速度快——每秒几百亿次几千亿次计算精度高——可使用足够多的二进制位数来获得所要求的数据精度具有逻辑判断能力——这是区别于其它任何机器的一个特点存储容量大——提供大容量的存储器来存储程序和数据自动化程度高——可以按照人们事先编制好的程序自动连续地进行各种操作1.1.4计算机的应用领域1.3.1计算机的传统应用领域

1科学计算，也称数值运算。它是指用计算机来解决科学研究和工程技术中所提出的复杂的数学问题。这是计算机最早最重要的应用领域。在整个计算机的应用中，其比重虽已不足10％，但其重要性依然存在。2事务数据处理，也称信息处理。利用计算机对所获取的信息进行记录、整理、加工、存储和传输等。这是计算机应用最广泛的领域，包括管理信息系统（MIS）和办公自动化（OA）等。计算机机时的80％是从事于这样或那样的非数值数据处理。3计算机控制，也称实时控制或过程控制。利用计算机对动态过程（如控制配料、温度、阀门的开闭，乃至人造卫星、航天飞机、巡航导弹等）进行控制、指挥和协调。4生产自动化。生产自动化（ProductionAutomation，PA）在这里是指利用计算机辅助设计、辅助制造产品，如集成制造系统等内容。5数据库应用，数据库应用（databaseapplications）是计算机应用的基本内容之一。任何一个发达国家，从国民经济信息系统和跨国科技情报网到个人的亲友通信、银行储蓄账户，均与数据库打交道。办公自动化与生产自动化，也需要有数据库的支持。6人工智能。人工智能（artificialintelligence）也称智能模拟，是指利用计算机来模仿人类的智力活动。主要应用在机器人（robots）、专家系统、模拟识别（patternrecognition）、智能检索（intelligentretrieval）、自然语言处理、机器翻译、定理证明等方面。

7网络应用。利用计算机网络。使一个地区、一个国家、甚至在世界范围内的计算机与计算机之间实现信息、软硬件资源和数据共享，可以大大促进地区间、国际间的通信与各种数据的传输与处理，改变了人的时空的概念。现代计算机的应用已离不开计算机网络。8计算机模拟。计算机模拟是用计算机程序代替实物模型来做模拟试验，可广泛应用于工业部门和社会科学领域。在20世纪80年代末还出现了“虚拟现实”的新技术，这将是21世纪初期最有前景的新技术之一。9计算机辅助教学。计算机辅助教育包括CAI（计算机辅助教学）和CMI（计算机管理教学）两部分。平时所说的计算机辅助教学主要指CAI。1.1.5现代计算机发展的趋向现代计算机的发展表现为两个方面：一是巨（型化）、微（型化）、多（媒体化）、网（络化）和智（能化）5种趋向；二是朝着非冯·诺依曼结构模式发展。

1．五种趋向

（1）巨型化。这是指高速、大存储容量和强功能的超大型计算机。

（2）微型化。微型机可渗透到诸如仪表、家用电器、导弹弹头等中、小型机无法进入的领地，所以发展异常迅速。当前微型机的标志是运算器和控制器集成在一起，今后将逐步发展到对存储器、通道处理机、高速运算部件、图形卡、声卡的集成，进一步将系统的软件固化，达到整个微型机系统的集成。（3）多媒体化。多媒体是指“以数字技术为核心的图像、声音与计算机、通信等融为一体的信息环境”。多媒体技术的目标是无论在何地，只需要简单的设备就能自由自在地以交互和对话方式收发所需要的信息。实质就是使人们利用计算机以更接近自然方式交换信息。

（4）网络化。计算机网络是现代通信技术与计算机技术结合的产物。从单机走向联网，是计算机应用发展的必然结果。把国家、地区、单位和个人联成一体，影响到普通人家的生活。（5）智能化。智能化是建立在现代化科学基础之上、综合性很强的边缘学科。它是让计算机来模拟人的感觉、行为、思维过程的机理，使它具备视觉、听觉、语言、行为、思维、逻辑推理、学习、证明等能力，形成智能型、超智能型计算机。智能化的研究包括模式识别、物形分析、自然语言的生成和理解、定理的自动证明、自动程序设计、专家系统、学习系统、智能机器人，等等。其基本方法和技术是通过对知识的组织和推理求得问题的解答，所以涉及的内容很广，需要对数学、信息论、控制论、计算机逻辑、神经心理学、生理学、教育学、哲学、法律等多方面知识进行综合。人工智能的研究更使计算机突破了“计算”这一初级含义，从本质上拓宽了计算机的能力，可以越来越多地代替或超越人类某些方面的脑力劳动。2．发展非冯·诺依曼结构模式

从第一台计算机诞生到现在，各种类型计算机都以存储程序方式进行工作，仍然属于冯·诺依曼型计算机。

随着计算机应用领域的开拓更新，冯·诺依曼型的工作方式已不能满足需要，所以提出了制造非冯·诺依曼式计算机的想法。自20世纪60年代开始从两个大方向努力，一是创建新的程序设计语言，即所谓的“非冯·诺依曼语言”；二是从计算机元件方面，比如提出与人脑神经网络相类似的新型超大规模集成电路的设想，即“分子芯片”。微型计算机系统组成

什么是微型计算机？这里说的微机指的是PC机，就是我们通常所说的电脑。其组成包括硬件系统和软件系统两大部分。微机系统硬件结构的特点是计算机的中央处理器（CentralProcessingUnit，缩写为CPU，又称为中央处理单元）。微处理器（微机处理器）的出现开辟了计算机的新纪元。微机的发展阶段，就是由微处理器的发展决定的。在20多年里，微机已经发展到了第六代。

微机的发展阶段第一代，1971-1972年。Intel公司于1971年利用4位微处理器Intel4004，组成了世界上第一台微型机MCS-4。1972年Intel公司又利用Intel8008组成了第一代8位微处理器。第二代，1973-1977年。这是由第二代8位微处理器（代表性产品有Intel公司的Intel8008等）构成的计算机。第三代，1978-1980年。这是由16位微处理器（代表性的产品有Intel公司的Intel8086等）构成的计算机。我们称之为第三代微型机。第四代，1981-1992年。这是由32位微处理器（代表性的产品有Intel公司的Intel80386、80486等）构成的计算机。我们称之为第四代微型机。像Pentium这类微型机的性能可与20世纪80年代的大型计算机相媲美。第五代，1993-1998年。这是由64位微处理器构成的计算机。代表性的产品有Intel公司的Intel80586，即Pentium系列以及80686的PentiumPro和PentiumⅡ，内存为16MB，32MB，64MB，可扩充到128MB以上，配备1.44MB的英寸软驱、光驱和几个G的硬驱。主频为60MHz-400MHz。第六代，1999年至现在。以PentiumⅢ为代表，带有更强的多媒体效果和更贴近现实的体验。其主频为450MHz-3.0G以上。

微机系统组成微机硬件基本组成1.系统主板2.微处理器（CPU)3.主存储器（内存）4.I/O总线和扩展槽5.外设（输入输出设备、外部存储器等）系统主板微处理器（CPU）运算器、控制器和一组寄存器，合在一个芯片上称之为CPU(CentralProcessingUnit)世界上主要的微处理器厂商是:Intel公司AMD公司

微处理器的性能指标1.字长字长是指计算机运算部件能够同时处理二进制数据的位数。2.主频主频是指CPU的时钟频率，通常以时钟频率表示系统运算速度。3.运算速度运算速度指CPU每秒执行的指令条数。Intel公司CPU的主要性能指标CPU提出时间主频/MHz808619784.77-8字长16位，系统总线16位8028619828-2080386DX198516-66字长32位，系统总线32位80486198933-100字长32位，系统总线32位Pentium(586)199360-233字长32－80位，系统总线64位PentiumⅡ1997233-450字长32－80位，系统总线64位PentiumⅢ1999450-1130字长32－80位，系统总线64位PentiumⅥ20001.3G-3.0G字长32－80位，系统总线64位主存储器（内存）什么是内存？直接于CPU相连接，用来存放电脑运行时的程序和指令的一种随机存储元件。

内存的主要性能指标1.容量指一条内存可容纳的字节（8位二进制）数，通常有32MB、64MB、128MB等等。2.存取时间：内存条芯片存取数据的速度3.奇偶校验位4.接口类型：包括SIMM和DIMM类型接口I/O总线和扩展槽I/O总线是外围设备访问内存和CPU的数据通道I/O总线有：ISA（工业标准体系结构）16位PIC32位或64位扩展槽和系统接口ISA/PCI/AGP等扩展槽系统接口有：USB接口、串行通讯适配器（COM1和COM2）接口并行打印机适配器（LPT1和LPT2)接口PCI槽内存槽AGP槽CPU接口打印机接口USB接口计算机外部设备一、外部存储器外部存储器一般包括存储介质和驱动器1.磁存储器（1）软盘（2）硬磁盘2.光存储器CD/VCD/DVD3.U盘存储器

1.2计算机文化与信息化社会1.2.1人类社会的四种社会技术社会技术，一般应具有三个条件，即:（1）以某些创新技术为核心与其他新技术相结合，形成具有时代特征的综合技术。（2）这些具有时代特征的综合技术普及到人类社会的各个角落，并在那里扎根成长。（3）其结果是产生了空前的生产力。狩猎技术、农业技术、工业技术，信息技术

狩猎技术的核心是石器和语言，其本质是人类从被动地适应环境（觅食活动）转变为能动的改造环境（劳动），这是人类的进步中巨大的质的变化。农业技术的核心是以锄为代表的农具和文字。文字的产生，有助于人类智慧的记忆、保存和交流，使得智慧的保存和交流冲破了时间和空间的限制。工业技术的核心是蒸汽机为象征的动力机械，人以机器生产来代替手工劳动。利用蒸汽机，人类第一次实现了热能到机械能的转换，成为人类征服和改造自然的强大的物质力量。产业革命的实质是能源的利用。信息技术的核心是计算机和远程通信技术的结合。以往，人们把能源和物质材料看成是人类赖以生存的两大要素。而今，人们愈来愈认识到组成社会物质文明的要素除了能源和材料，还有信息。信息技术从生产力变革和智力开发这两个方面推动着社会文明的进步，对人类社会的冲击比以往的更为猛烈，影响也更深远。1.2.2人类社会的五次信息革命人类在认识世界的过程中，逐步认识到信息、物质材料和能源是构成世界的三大要素。

人类历史上曾经历了四次革命，第一次是语言的使用，第二次是文字的使用，第三次是印刷术的发明，第四次是电话、广播、电视的使用。而从20世纪60年代开始第五次信息革命新产生的信息技术，则是计算机与电子通信技术相结合的技术。从此人类开始迈入信息化社会。

文化是一个包容甚广的概念。关于文化，世人大多各执一词，据统计有着200多种定义。在中国，比较多的提法为文化是人类在社会历史发展中所创造的物质财富和精神财富的总和。文化分为广义文化和狭义文化。广义文化是指人类创造的与自然界相区别的一切，既包括物质和意识的活动及其成果，也包括各种社会现象和意识成果。狭义文化把文化只归结为与意识产生直接有关的意识活动和意识成果。从构成来看，文化可分为物质文化与精神文化，或者细分为物质生活、精神文化、政治文化、行为文化等。显然，上层建筑涵盖不了文化，文化也不是经济基础的简单反映。文化离不开语言，所以当技术触动了语言，也就动摇了文化本身。

1.2.3计算机文化的出现

计算机技术使语言和知识，以及语言和知识的相互交流发生了根本性变化，因此引起了思维概念和推理的改变。人类文化的创造是在人类自觉意识控制下的一种创造性实践活动，它起源于人的创造性思维。计算机技术引起了语言的重构和人类记忆系统的更新。这就是说，在人类谋求生存和发展的过程中，创造方式、方法、过程和结果都发生了根本变化，不仅精神文明发生了变化，物质文明也发生了变化；不仅创造这些精神文明和物质文明的过程发生了变化，而且产生了更有益于人类的成果。也就是说，计算机技术冲击着人类创造的基础、思维和信息交流，冲击着人类社会的各个领域，改变着人的观念和社会结构，这就导致了一种全新的文化模式——计算机文化（信息时代的文化）的出现（computerliteracy最初出现在1981年召开的第三次世界计算机教育会议上）。文化是一种历史现象，也是一定社会阶段政治和经济的反映。可以指某一社会的意识形态，如：封建文化、社会主义文化；也可以泛指与特定的时代、技术或生活习惯相联系的人类文明：狩猎文化、农业文化、工业文化、酒文化、茶文化、建筑文化。如今：文化成了“知识”的代名词。文化发展的四个里程碑语言的产生语言成为思维、人类交流和传播信息的工具文字的使用能够保存信息、使信息的传播冲破时间、空间的限制印刷术的发明能够大量复制信息，在更大范围内以更快的速度传播人类文明计算机技术的广泛应用以计算机为中心，计算机与通信技术相结合的高速、智能信息处理第一文化与第二文化的特征传统文化（第一文化）的特征：计算机文化（第二文化）的特征：以信息处理为核心，信息可以有多种表现形式（文字、语音、音乐、图形、图象、动画等），信息处理都要受程序的控制，计算机信息处理网络化。计算机的应用已经渗透到各个领域，逐渐成为人们工作、学习、生活不可分割的部分，并影响人们的生活、思维习惯。以识字为标志，具备听、说、读、写能力，能通过语言、文字表达思想文盲的变迁：不识字、未受过正规教育

对计算机无知，不会用计算机学习、生活、工作和创造性思维。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122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123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129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131ClassenDC,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133六、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…