第7章動態(tài)測試數據處理的基本方法

第七章動態(tài)測試數據處理基本方法前幾章介紹了靜態(tài)測量一個物理量時所得測量結果的隨機特性及其數據處理方法。本章將進一步討論被測物理量或所得的測量結果是隨時間不斷變化的動態(tài)測試結果的特性及其數據處理方法。一、動態(tài)測試

按照被測物理量是否隨時間而變化，測試技術可分為靜態(tài)測試和動態(tài)測試兩大類。

靜態(tài)測試的被測量是靜止不變的，儀器的輸入量為常量。

動態(tài)測試的被測量是隨時間或空間而變化的，儀器的輸入量及測試結果(數據或信號)也是隨時間而變化的。二、動態(tài)測試數據的分類表示物理現(xiàn)象或過程的任何數據，都可以分為確定性的和隨機性的兩大類。能夠用明確的數學關系式描述的數據稱為確定性數據。不能用明確的數學關系式來表達的數據稱為隨機的或非確定性的數據。動態(tài)測試數據的特征動態(tài)測試數據的特征可以用數據的幅值隨時間變化的表達式、圖形或數據表來表示，這就是數據的時域描述。時域描述比較簡單直觀(例如示波器上的波形圖)，但它不能反映數據的頻率結構。為此，常對數據進行頻譜分析，研究其頻率成分及各頻率成分的強度，這就是數據的頻域描述。所謂“域”的不同，是指描述數據的坐標圖橫坐標的物理量不同。如時域的橫坐標為時間t，頻域的橫坐標為頻率f或ω。

隨著研究的目的不同，可采用不同的域描述。(一)確定性數據

確定性數據可以根據它的時間歷程記錄是否有規(guī)律地重復出現(xiàn)，或根據它是否能展開為博里葉級數，而劃分為周期數據和非周期數據兩類。周期數據又可分為正弦周期數據和復雜周期數據。非周期數據又可分為準周期數據和瞬態(tài)數據。確定性數據的分類1．周期數據

周期數據是經過一定時間間隔重復出現(xiàn)的數據。

最常見的是正弦周期數據，其幅度隨時間作正弦周期波動，其函數形式如下：（7-2）

時域頻域復雜周期數據復雜周期數據是由不同頻率的正弦周期數據疊加而成的，其頻率比為有理數，其圖形是由基波的整數倍波形疊加而成的。若基波頻率為f1，各組成項的頻率為nfl，n＝l，2，…，則復雜周期數據可以展開為博里葉級數:

（7-3）

式中，式(7—3)還可以寫成如下形式：式中，（7-4）

可見，復雜周期數據是由一個靜態(tài)分量A0和無限多個諧振分量(振幅為An，相位為θn)組成，諧振分量的頻率都是f1的整倍數。復雜周期數據的圖形描述由圖可見，即使x(t)可能包含無限多個頻率分量，但頻譜仍然是離散的。周期性方波、三角波及鋸齒波都是復雜周期性波形的例子。在幾何量測量中，不圓度誤差數據通常也是復雜周期數據．它是由偏心量、橢圓度及各種棱圓度等諧波分量疊加而成的。2．非周期數據

凡能用明確的數學關系式描述的，但又不是周期性的數據，均稱為非周期數據。它包括準周期數據和瞬態(tài)數據。

準周期數據準周期數據是由彼此的頻率比不全為有理數的兩個以上正弦數據疊加而成的數據。例如x1(t)為周期性數據。1/3，1/7，3/7是有理數。X2(t)為準周期性數據。是無理數準周期數據的表達式（7-5）

式中的任一頻率成分fn與另一頻率成分fm之比fn／fm不全為有理數。準周期數據的頻域描述如圖所示。

在工程實踐中，當兩個或幾個不相關的周期性物理現(xiàn)象混合作用時，常會產生準周期數據。例如幾個電動機不同步振動造成的機床或儀表的振動，其動態(tài)測試結果即為準周期數據。

瞬態(tài)數據準周期數據以外的非周期數據均為瞬態(tài)數據。產生瞬態(tài)數據的物理現(xiàn)象很多。如圖所示。

圖a為熱源消除后物體溫度變化及其頻譜；圖b為激振力解除后的阻尼振蕩系統(tǒng)的自由振動及其頻譜；圖c為在t＝c時刻斷裂的電纜的應力及其頻譜。瞬態(tài)數據的特點與周期數據及準周期數據不同，瞬態(tài)數據的特點是不能用離散頻譜表示。瞬態(tài)數據的頻譜是連續(xù)型的且頻率范圍無限，這與周期數據及準周期數據有明顯區(qū)別。

瞬態(tài)數據的描述（7-7）

（7-8）

x(f)的反變換為

大多數情況下，瞬態(tài)數據可通過傅里葉變換，得到其頻域的描述為(二)隨機性數據

與確定性數據不同，隨機性數據是不能用明確的數學表達式來描述。若在一個動態(tài)試驗中，不能在合理的試驗誤差范圍內預計未來時刻的測試結果數據，則可認為此動態(tài)試驗數據是隨機性數據。隨機性數據只能用概率統(tǒng)計的特征量來描述。

隨機數據的分類根據隨機數據的統(tǒng)計特征量是否隨時間變化，可把隨機數據分為平穩(wěn)過程和非平穩(wěn)過程兩大類。平穩(wěn)隨機過程又可進一步分為各態(tài)歷經的和非各態(tài)歷經的。隨機數據的分類第二節(jié)隨機過程及其特征重復測量一個不變的物理量，由于被測量、測量儀器或測量條件的隨機因素，造成所測得一系列測量結果包含隨機誤差(偶然誤差)，其中每次測量結果都是取得一個隨機的、但是唯一的測量值，因而，測量結果是一個隨機變量。一、研究隨機過程理論的實際意義

隨著自動化生產和科學研究的發(fā)展，越來越多地需要測量連續(xù)變化的過程，這時被測量可能是隨時間而連續(xù)變化，或者是隨空間而連續(xù)變化。因此測量過程和測量結果也是隨時間而連續(xù)變化的。同樣，由于檢測對象、測量儀器和測量條件的隨機誤差，因而被測過程和測量結果都是一個隨機的但是連續(xù)變化的函數。它有別于上述隨機變量，我們稱之為隨機函數。對隨機函數的分析計算，本質上類似于前幾章的隨機誤差，但較復雜一些。隨機過程理論就是研究隨機性表現(xiàn)為一個過程的隨機現(xiàn)象的學科，通常它是研究動態(tài)測量過程及其測量結果的理論根據。動態(tài)測量活動日益增加幾何量機械量測量，過去以靜態(tài)測量為主。今天，隨著生產過程的自動化，幾何量機械量的動態(tài)測量日益增加。例如機械量測量中的振動測量、動載和動態(tài)應變測量、速度加速度連續(xù)測量，以及流量、壓力、溫度等物理量的連續(xù)測量等。幾何量測量中的線紋尺和圓分度的動態(tài)測量、絲桿或齒輪參數的動態(tài)測量、磨削加工中尺寸的測量和控制、圓度測量、表面粗糙度測量等。隨機過程理論顯然，用過去靜態(tài)測量精度評定方法(如前幾章所述)是不能正確評定動態(tài)測量結果的，而且不能進一步分析動態(tài)測量中的特殊現(xiàn)象(例如測量速度、頻率響應、記錄失真等)。因此，有必要進一步介紹動態(tài)測量及誤差計算的理論基礎——隨機過程理論。用輪廓儀測量磨削表面粗糙度的記錄曲線

用輪廓儀測量某磨削表面粗糙度的記錄曲線中的任一點的表面輪廓高度是一個隨機變量，而沿任一方向的輪廓曲線是一個隨機函數。因而連續(xù)測量表面粗糙度可以看作是一個隨機過程。二、隨機過程的基本概念

在動態(tài)測量中，對某一個不斷變化著的量進行測量，每一個測量結果是一個確定的隨時間或空間變化的函數(例如一條記錄曲線)，對于測量的時間間隔內的每一瞬時，該函數都有一個確定的數值。但由于隨機誤差的存在，使得重復多次測量，會得到不完全相同的函數結果(例如一組記錄曲線)。這種函數，對于自變量(時間或空間)的每一個給定值，它是一個隨機變量，我們稱這種函數為隨機函數。

隨機函數用x(t)表示。

每個測量結果xi(t)叫做隨機函數的一個現(xiàn)實或一個樣本，如x1(t)，x2(t)，…，xN(t)。而x(t)表示這些隨機函數樣本的集合(總體)表面粗糙度的測量隨機函數自變量為時間t的隨機函數，通常叫隨機過程(例如磨加工尺寸是磨削時間的隨機函數)。自變量為空間坐標l的隨機函數，通常叫隨機場(例如絲杠螺旋線誤差是絲杠長度的隨機函數)。隨機場和隨機過程的研究方法是一樣的。因此以下統(tǒng)稱隨機過程或隨機函數。所有對自變量為時間t的隨機函數計算公式，同樣適用于自變量為空間坐標l或其他參量的隨機函數。對隨機函數的理解隨機過程或隨機函數x(t)包含如下的內容：①把x(t)看作是樣本集合時，x(t)意味著一組時間函數x1(t)，x2(t)．…，xN(t)的集合；②把x(t)看作是一個樣本(或一個現(xiàn)實)時，x(t)意味著一個具體的時間函數.例如x(t)＝x3(t)；③若t＝tl時，則x(t)意味著一組隨機變量x1(t1)，x2(t1)，…，xN(t1)的集合。對隨機函數的理解實際上，含義1、2、3的本質是一樣的，只是對隨機過程的描述方式不同。含義1是從總體集合意義上講的。含義2是從一個時間歷程(一個現(xiàn)實)上描述。一個現(xiàn)實是表示一次實驗給定的結果．這時，隨機函數表現(xiàn)為一個非隨機的確定性函數。含義3則是從一個固定的t值上描述，由圖7—12截取各個現(xiàn)實，得一組xl(t1)，x2(t1)，…，xN(t1)值，這是一組隨機變量，同樣反映隨機過程x(t)的特征。由此可見，隨機函數兼有隨機變量與函數的特點。在一般實際測量中，多采用含義2描述隨機過程，而在理論分析中，多采用含義3進行研究。

三、隨機過程的特征量

隨機變量通常用它的概率分布函數、算術平均值和標準差作為特征量來表示。同樣，隨機過程也有它的特征量，這些特征量不象隨機變量的特征量那樣表現(xiàn)為一個確定的數，而是表現(xiàn)為一個函數。隨機過程的特征量常用四種統(tǒng)計函數來表示，即：①概率密度函數；②均值、方差和方均值；③自相關函數；④譜密度函數。(一)概率密度函數

概率密度函數是描述隨機數據落在給定區(qū)間內的概率。概率密度函數(7-10)(7-11)(7-12)(二)均值、方差和方均值對于自變量t的每一個給定值，mx(t)等于隨機函數x(t)在該t值時的所有數值的平均值(數學期望)，即(7-13)隨機過程的均值是一個非隨機的平均函數，它確定了隨機函數x(t)的中心趨勢，隨機過程的各個現(xiàn)實(樣本)都圍繞它變動，而變動的分散程度則可用方差成標準差來評定。隨機函數的方差和標準差也是一個非隨機的時間函數，它確定了隨機函數所有現(xiàn)實相對于均值的分散程度。在t＝t1時刻，隨機函數的方差和標準差計算類似于第二章隨機誤差的方差和標準差計算方法。(7-14)(7-15)式(7—14)給出的隨機函數方差，實質上是x(t)的二階中心矩，而二階原點矩(7-16)方均值

隨機過程的二階原點矩又稱方均值

因故(7-17)由此可見，方均值既反映隨機過程的中心趨勢，也反映隨機過程的分散度。(三)自相關函數

均值和方差是表征隨機過程在各個孤立時刻的統(tǒng)計特性的重要特征量，但不能反映隨機過程不同時刻之間的關系。因此，除均值和方差外，我們還要用另一個特征量來反映隨機過程內不同時刻之間的相關程度，這特征量叫相關函數或自相關函數。

兩個隨機函數的均值(數學期望)和方差幾乎一樣，但x(t)(圖a)的特點是變化緩慢，規(guī)律性較明顯，即x1(t)在不同t時刻的函數值之間有較明顯的聯(lián)系．相關性較強。而x2(t)(圖b)的特點是變化劇烈，即x2(t)在不同t時刻的函數值之間的聯(lián)系不明顯，而且隨首兩時刻間隔增大，它的聯(lián)系迅速減少,相關性變弱。自相關函數自相關函數是一個二元的非隨機函數，這個函數在數學上可用相關矩來定義。(7-20)在實際應用中，自相關函數還有一種更常用的表示式．稱為標準自相關函數，其定義是(7-18)自相關函數具有以下性質：①當t’＝t相關函數等于隨機函數的方差。由于方差可以由自相關函數表示，故隨機函數的基本特征量僅為均值與自相關函數。②自相關函數是對稱的。③在隨機函數上加上一個非隨機函數時，它的均值(數學期望)也要加上同樣的非隨機函數，但它的自相關函數不變。所謂非隨機函數可以是一個固定的數，也可以是t的函數。④在隨機函數上乘以非隨機因子f(t)時，它的均值也應乘上同一因子，而它的自相關函數應乘上f(t)f(t’)。特別是當f(t)＝常數C時，它的自相關函數應乘上c2。

(四)譜密度函數在實際應用中，我們不僅關心作為隨機過程的數據的均值和相關函數，而且往往更關心隨機數據的頻率分布情況，也就是要研究隨機過程是由哪些頻率成分所組成，不同頻率的分量各占多大比重等。這種分析方法就是所謂頻譜分析法，它在測量誤差理論中占有重要地位。對于隨機函數，由于它的振幅和相位是隨機的，不能作出確定的頻譜圖。隨機過程的均方值可用來表示隨機函數的強度功率譜

定義函數(7-30)來描述頻譜f到f＋Δf范圍內隨機過程強度。當隨機過程的長度趨于＋∞，而頻率元素Δf趨于零時，則有(7-31)變換式(7—31)為定積分形式，則有(7-32)譜密度的物理意義Gx(f)描述了過程的強度沿f軸的分布密度，稱為隨機過程的頻譜密度或譜密度。如果把x(t)看作是電流，則x2(t)將表示該電流在負載上產生的功率。由此可見譜密度的物理意義是表示f(t)產生的功率在頻率軸上的分布，而Gx(f)曲線與橫坐標所圍面積表示了隨機過程的總功率。因此Gx(f)亦稱功率譜密度或功率譜。Gx(f)曲線與橫坐標所圍面積表示了隨機過程的總功率。

這樣．我們便引進了一個描述平穩(wěn)隨機過程新的特征——譜密度函數。它是從頻率的領域描述隨機過程，而自相關函數是從時間的領域描述隨機過程。“雙邊“譜密度Sx(f)

因式(7—31)是定義在0到＋∞的頻率范圍上，因此Gx(f)稱為“單邊”譜密度．但譜密度函數也可以定義在－∞到＋∞的頻率范圍上，稱為“雙邊“譜密度，記作Sx(f)。因隨機過程的總功率不變，故有（7-33）

Gx(f)與Sx(f)的關系

譜密度的重要性質譜密度有以下重要性質：①譜密度Sx(f)是非負的實偶函數。②譜密度函數與自相關函數互為傅里葉變換。（7-34）

式(7—34)的簡化形式由于自相關函數是偶函數．因此式(7—34)實際上只有實數值部分。故可化簡為只有實值部分的公式（7-35）

（7-36）

或以下舉例說明自相關函數與譜密度函數的相互轉換。已知某隨機函數x(t)的相關函數為指數函數型

式中a＞0；C——常數。試求該過程的譜密度Sx(f)。解：有關討論：當a不同，函數曲線也不同。（1）當a減小時，相關函數隨著τ增加而減少得緩慢，表示隨機過程變化較平滑。這時低頻成分占主要，頻譜上小頻率部分占優(yōu)勢。（2）當a增加，相關函數隨τ增大面威小得很快，這意味著隨機過程前后相關較弱，過程變動劇烈，過程所含高頻成份與低頻成份均起作用。（3）當a＝0時，自相關函數Rx(τ)＝C。它意味著隨機過程前后完全相關與自變量t無關。隨機過程不包含任何頻率成分的波動，故頻譜為ω＝0。頻域為δ函數。（4）當a→∞時，相關函數→0，變成在τ＝0處的δ函數形式。此時各種頻率成份在隨機過程中均起作用。且各個作用幾乎一樣。于是該過程的頗譜表示為一常數，由式(7—34)得此常數的各種頻率的噪聲合成的隨機噪聲過程亦稱為“白噪聲”，表7—1序號5便是白噪聲的相關函數與譜密度。它在工程實際中是很有用的。

第三節(jié)隨機過程特征量的實際估計

隨機過程分為平穩(wěn)隨機過程和非平穩(wěn)隨機過程兩大類。平穩(wěn)過程又可分為各態(tài)歷經過程及非各態(tài)歷經過程。由于它們備具特點．因此其特征量的計算方法亦有不同。但正如前所述，對一物理量作系列測量后．不可能求得被測量的真值。同樣，由于隨機誤差的存在及測量次數有限，因而對一隨機過程作一系列動態(tài)測試后，也不可能求得隨機過程特征量的真值，而只能通過有限個樣本作出估計。在工程實際中的隨機過程大多是干穩(wěn)隨機過程，對于具有N個樣本的平穩(wěn)隨機過程通常采用總體平均法(幾何平均法)求其特征量的估計，而對各態(tài)歷經隨機過程，則可采用時間平均法求其特征量的估計值。

下面分別介紹這些實際估計方法及其精度。

一、平穩(wěn)隨機過程及其特征量

研究圖a和圖b兩個不同的隨機過程，可以看出它們的區(qū)別。

圖a的隨機過程x(t)，其特征量(如均值、方差)顯然是不隨t1的變化而有明顯的變化，而且所選擇的tl的起點可以是任意的。但圖b顯示另一種特點，即隨機過程的均值及自相關函數顯然隨著t1的推移而有明顯的變化。

平穩(wěn)隨機過程與非平穩(wěn)隨機過程

定義若隨機過程x(t)的所有特征量與t無關，即其特征量不隨t的推移而變化，則稱x(t)為平穩(wěn)隨機過程。否則，稱為非平穩(wěn)隨機過程。“平穩(wěn)”的條件隨機過程是“平穩(wěn)”的第一個條件是其均值為常數：

(7-41)隨機過程是“平穩(wěn)”的第二個條件是其方差為常數：

(7-42)隨機過程“平穩(wěn)”的第三個條件是隨機函數的自相關函數Rx(t，t＋τ)應不隨t的位置推移而變化，即與t無關：

(7-43)由式(7—21)可知，方差可由自相關函數表示，因此條件式(7—42)只是條件式(7-43)的持殊情況。廣義平穩(wěn)隨機函數當不考慮隨機函數的概率密度等其他特征量，而只滿足均值為常數和自相關函數僅與τ有關這兩條件時，這樣的隨機函數稱為寬平穩(wěn)隨機函數或廣義平穩(wěn)隨機函數。在工程實際中，很多隨機過程都滿足平穩(wěn)的條件，或者可以近似看作平穩(wěn)的。如照明電網的電壓波動、電阻熱電噪聲、機床的振動、切削加工平而的表面粗糙度等都是平穩(wěn)的。因此，我們要對平穩(wěn)隨機過程作進一步的研究。

(二)平穩(wěn)隨機過程的特征量

1．平穩(wěn)隨機過程的均值和方差平穩(wěn)隨機過程的均值和方差都是常數，且方差等于τ為0的自相關函數值。2．平穩(wěn)隨機過程的自相關函數因為平穩(wěn)過程的均值為常數，因此它的自相關函數就可直接用中心化的自相關函數式表示。平穩(wěn)隨機過程的自相關函數主要性質

①當τ＝0時：自相關函數取得最大值，且等于其方差。即（7-50）

②平穩(wěn)過程的自相關函數是偶函數，即

（7-51）

③均值為零的平穩(wěn)隨機過程，若τ→∞時x(t)與x(t＋τ)不相關，則其相關函數趨于0。即（7-52）

④平穩(wěn)隨機過程x(t)若含有周期性成分，則它的自相關函數中亦合有周期成分，且其周期與過程的周期相同。

在實際應用中，性質③、④是重要的。當τ→∞時，不含周期信號成分的平穩(wěn)過程x(t)與x(t＋τ)的依賴性甚微(即不相關)，其自相關函數趨于零。而含有周期信號成分的平穩(wěn)過程，x(t)與x(t＋τ)仍有周期性依賴關系，其自相關函數仍保持一定值。因此可從自相關函數是否趨于零來鑒別出均值為零的平穩(wěn)過程是否混有周期信號。(三)平穩(wěn)隨機過程特征量的實驗估計上面給出了描述平穩(wěn)隨機過程的特征量的各個定義，若知道隨機函數的類型，便可知其特征量。但在工程實際中，更多的情況是預先不知道隨機數據的函數形式，面是通過實驗測得如圖7—12所示的隨機函數樣本集合。這時可由實驗結果來求特征量。隨機函數樣本集合

圖7—12圖7—12實驗估計的步驟首先對N個連續(xù)的記錄采樣(采集斷續(xù)的數字樣本)，取等間距的tl，t2，…，tn，截取圖7—12的連續(xù)記錄，得函數值，如表7—2所示。采樣數目的確定采樣數目的確定：若圖7—12的記錄長度為T，首先將T分成等間距的n等分．即tk－tk-1＝T／n，為了可靠地計算均值和自相關函數,n要取得足夠大，具體確定辦法參見有關書籍的采樣定理。采樣數目確定后，計算平穩(wěn)隨機過程的特征量，就不必用積分形式運算，而可以用代數和估計．特征量估計計算（7-54）

（7-55）

（7-56）

（7-57）

這樣，就可以從實驗結果有限個現(xiàn)實的總體中，按照不同時刻tk求出隨機數據各特征量的估計值。這就是總體平均法，或稱幾何平均法。二、各態(tài)歷經隨機過程及其特征量

從上而計算可知，對平穩(wěn)過程，為求特征量，需作大量實驗，獲得很多個隨機過程的現(xiàn)實，然后在各t時刻上求特征量估計值。但是能不能從一個現(xiàn)實來求特征量呢?實際上，許多平穩(wěn)隨機過程都可以這樣做，我們把這一類的平穩(wěn)過程稱為各態(tài)歷經隨機過程。讓我們來研究一下圖a和圖b兩個平穩(wěn)隨機過程的區(qū)別。圖a圖b各態(tài)歷經隨機過程在一次實驗中,對足夠長的時間內的不同t值觀察的隨機過程，等價于在許多次實驗中，對同一t值觀察的隨機過程。具有這種性質的平穩(wěn)隨機過程稱為各態(tài)歷經隨機過程。各態(tài)歷經性又稱歷遍性或埃爾古德性。用數學語言講，各態(tài)歷經性就是，當觀測區(qū)間無限增加時，平穩(wěn)隨機過程觀測的平均值．以任意給定的準確度逼近其數學期望的概率趨于1。如何判別一個平穩(wěn)隨機過程是否各態(tài)歷經

①具有各態(tài)歷經性的平穩(wěn)隨機過程的充分條件是其相關函數當τ增加時趨于零，即：

②非各態(tài)歷經的平穩(wěn)隨機過程的相關函數當τ增加時趨于某一常數。由此可判定被研究的平穩(wěn)過程是否各態(tài)歷經的。③各態(tài)歷經隨機過程一定是平穩(wěn)的，但平穩(wěn)隨機過程則不一定是各態(tài)歷經的。各態(tài)歷經隨機過程的特征量計算

各態(tài)歷經隨機過程的特征量計算如下：對隨機過程x(t)的一個樣本，在它的整個時間軸上求平均的估計方法稱為時間平均法。因而，對各態(tài)歷經隨機過程就可用時間平均代替總體平均來估計其特征量。實際中，常用代數和式代替積分式：

實驗研究表明，大多數平穩(wěn)隨機的物理現(xiàn)象都具有各態(tài)歷經性。三、非平穩(wěn)過程的隨機函數上面給出了平穩(wěn)過程特征量的實際計算方法。對非平穩(wěn)過程是否能運用這些方法呢?一般是不能的。但實際應用中，常常碰到一些非平穩(wěn)過程。它們可以比較簡單地用平穩(wěn)隨機函數加上某一定的非隨機的規(guī)律性函數表示。

式中y(t)——非平穩(wěn)隨機函數x(t)——平穩(wěn)隨機函數；f(t)和g(t)——非隨機實函數。

隨機函數y(t)的均值、方差和自相關函數

幾個可化為平穩(wěn)過程的特例

①圖a作圖并畫出現(xiàn)實的中線，即為g(t)的函數曲線；②圖b用低通濾波器濾去高額隨機噪聲，即得規(guī)律性函數g(t)波形。③圖c用最小二乘法或其他解析方法擬合該曲線，即得g(t)函數式。

MagneticResonanceImaging磁共振成像發(fā)生事件作者或公司磁共振發(fā)展史1946發(fā)現(xiàn)磁共振現(xiàn)象BlochPurcell1971發(fā)現(xiàn)腫瘤的T1、T2時間長Damadian1973做出兩個充水試管MR圖像Lauterbur1974活鼠的MR圖像Lauterbur等1976人體胸部的MR圖像Damadian1977初期的全身MR圖像

Mallard1980磁共振裝置商品化1989

0.15T永磁商用磁共振設備中國安科

2003諾貝爾獎金LauterburMansfierd時間MR成像基本原理實現(xiàn)人體磁共振成像的條件:人體內氫原子核是人體內最多的物質。最易受外加磁場的影響而發(fā)生磁共振現(xiàn)象(沒有核輻射)有一個穩(wěn)定的靜磁場（磁體）梯度場和射頻場：前者用于空間編碼和選層，后者施加特定頻率的射頻脈沖，使之形成磁共振現(xiàn)象信號接收裝置：各種線圈計算機系統(tǒng)：完成信號采集、傳輸、圖像重建、后處理等

人體內的H核子可看作是自旋狀態(tài)下的小星球。自然狀態(tài)下，H核進動雜亂無章，磁性相互抵消zMyx進入靜磁場后，H核磁矩發(fā)生規(guī)律性排列（正負方向），正負方向的磁矢量相互抵消后，少數正向排列（低能態(tài)）的H核合成總磁化矢量M，即為MR信號基礎ZZYYXB0XMZMXYA:施加90度RF脈沖前的磁化矢量MzB:施加90度RF脈沖后的磁化矢量Mxy.并以Larmor頻率橫向施進C:90度脈沖對磁化矢量的作用。即M以螺旋運動的形式傾倒到橫向平面ABC在這一過程中，產生能量

三、弛豫（Relaxation）回復“自由”的過程

1.

縱向弛豫（T1弛豫）：

M0（MZ）的恢復，“量變”高能態(tài)1H→低能態(tài)1H自旋—晶格弛豫、熱弛豫

吸收RF光子能量（共振）低能態(tài)1H高能態(tài)1H

放出能量（光子，MRS）T1弛豫時間：

MZ恢復到M0的2/3所需的時間

T1愈小、M0恢復愈快T2弛豫時間：MXY喪失2/3所需的時間；T2愈大、同相位時間長MXY持續(xù)時間愈長MXY與ST1加權成像、T2加權成像

所謂的加權就是“突出”的意思

T1加權成像（T1WI）----突出組織T1弛豫（縱向弛豫）差別

T2加權成像（T2WI）----突出組織T2弛豫（橫向弛豫）差別。

磁共振診斷基于此兩種標準圖像磁共振常規(guī)h檢查必掃這兩種標準圖像.T1的長度在數百至數千毫秒（ms）范圍T2值的長度在數十至數千毫秒（ms）范圍

在同一個馳豫過程中,T2比T1短得多

如何觀看MR圖像：首先我們要分清圖像上的各種標示。分清掃描序列、掃描部位、掃描層面。正?；虍惓５乃诓课?--即在同一層面觀察、分析T1、T2加權像上信號改變。絕大部分病變T1WI是低信號、T2WI是高信號改變。只要熟悉掃描部位正常組織結構的信號表現(xiàn)，通常病變與正常組織不會混淆。一般的規(guī)律是T1WI看解剖,T2WI看病變。磁共振成像技術－－圖像空間分辨力，對比分辨力一、如何確定MRI的來源（一）層面的選擇1.MXY產生（1H共振）條件

RF=ω=γB02.梯度磁場Z（GZ）

GZ→B0→ω

不同頻率的RF

特定層面1H激勵、共振

3.層厚的影響因素

RF的帶寬↓

GZ的強度↑層厚↓〈二〉體素信號的確定1、頻率編碼2、相位編碼

M0↑--GZ、RF→相應層面MXY----------GY→沿Y方向1H有不同ω

各1H同相位MXY旋進速度不同同頻率一定時間后→→GX→沿X方向1H有不同ω沿Y方向不同1H的MXYMXY旋進頻率不同位置不同（相位不同）〈三〉空間定位及傅立葉轉換

GZ----某一層面產生MXYGX----MXY旋進頻率不同

GY----MXY旋進相位不同（不影響MXY大?。?/p>

↓某一層面不同的體素，有不同頻率、相位

MRS（FID）第三節(jié)、磁共振檢查技術檢查技術產生圖像的序列名產生圖像的脈沖序列技術名TRA、COR、SAGT1WT2WSETR、TE…….梯度回波FFE快速自旋回波FSE壓脂壓水MRA短TR短TE－－T1W長TR長TE－－T2W增強MR最常用的技術是：多層、多回波的SE（spinecho，自旋回波）技術磁共振掃描時間參數：TR、TE磁共振掃描還有許多其他參數：層厚、層距、層數、矩陣等序列常規(guī)序列自旋回波（SE）,快速自旋回波（FSE）梯度回波（FE）反轉恢復（IR），脂肪抑制（STIR）、水抑制（FLAIR）高級序列水成像（MRCP,MRU,MRM）血管造影（MRA,TOF2D/3D）三維成像（SPGR）彌散成像（DWI）關節(jié)運動分析是一種成像技術而非掃描序列自旋回波（SE）必掃序列圖像清晰顯示解剖結構目前只用于T1加權像快速自旋回波（FSE）必掃序列成像速度快多用于T2加權像梯度回波（GE）成像速度快對出血敏感T2加權像水抑制反轉恢復（IR）水抑制（FLAIR）抑制自由水梗塞灶顯示清晰判斷病灶成份脂肪抑制反轉恢復（IR）脂肪抑制（STIR）抑制脂肪信號判斷病灶成分其它組織顯示更清晰血管造影（MRA）無需造影劑TOF法PC法MIP投影動靜脈分開顯示水成像（MRCP，MRU，MRM）含水管道系統(tǒng)成像膽道MRCP泌尿路MRU椎管MRM主要用于診斷梗阻擴張超高空間分辨率掃描任意方位重建窄間距重建技術大大提高對小器官、小病灶的診斷能力三維梯度回波（SPGR） 早期診斷腦梗塞

彌散成像MRI的設備一、信號的產生、探測接受1.磁體（Magnet）:靜磁場B0（Tesla,T）→組織凈磁矩M0

永磁型（permanentmagnet）常導型（resistivemagnet）超導型（superconductingmagnet）磁體屏蔽（magnetshielding）2.梯度線圈（gradientcoil）:

形成X、Y、Z軸的磁場梯度功率、切換率3.射頻系統(tǒng)（radio-frequencesystem，RF）

MR信號接收二、信號的處理和圖象顯示數模轉換、計算機，等等；MRI技術的優(yōu)勢1、軟組織分辨力強（判斷組織特性）2、多方位成像3、流空效應（顯示血管）4、無骨骼偽影5、無電離輻射，無碘過敏6、不斷有新的成像技術MRI技術的禁忌證和限度1.禁忌證

體內彈片、金屬異物各種金屬置入：固定假牙、起搏器、血管夾、人造關節(jié)、支架等危重病人的生命監(jiān)護系統(tǒng)、維持系統(tǒng)不能合作病人，早期妊娠，高熱及散熱障礙2.其他鈣化顯示相對較差空間分辨較差（體部，較同等CT）費用昂貴多數MR機檢查時間較長1.病人必須去除一切金屬物品，最好更衣，以免金屬物被吸入磁體而影響磁場均勻度，甚或傷及病人。2.掃描過程中病人身體（皮膚）不要直接觸碰磁體內壁及各種導線，防止病人灼傷。3.紋身（紋眉）、化妝品、染發(fā)等應事先去掉，因其可能會引起灼傷。4.病人應帶耳塞，以防聽力損傷。掃描注意事項顱腦MRI適應癥顱內良惡性占位病變腦血管性疾病梗死、出血、動脈瘤、動靜脈畸形（AVM）等顱腦外傷性疾病腦挫裂傷、外傷性顱內血腫等感染性疾病腦膿腫、化膿性腦膜炎、病毒性腦炎、結核等脫髓鞘性或變性類疾病多發(fā)性硬化（MS）等先天性畸形胼胝體發(fā)育不良、小腦扁桃體下疝畸形等脊柱和脊髓MRI適應證1.腫瘤性病變椎管類腫瘤（髓內、髓外硬膜內、硬膜外），椎骨腫瘤（轉移性、原發(fā)性）2.炎癥性疾病脊椎結核、骨髓炎、椎間盤感染、硬膜外膿腫、蛛網膜炎、脊髓炎等3.外傷骨折、脫位、椎間盤突出、椎管內血腫、脊髓損傷等4.脊柱退行性變和椎管狹窄癥椎間盤變性、膨隆、突出、游離，各種原因椎管狹窄，術后改變，5.脊髓血管畸形和血管瘤6.脊髓脫髓鞘疾?。ㄈ鏜S），脊髓萎縮7.先天性畸形胸部MRI適應證呼吸系統(tǒng)對縱隔及肺門區(qū)病變顯示良好，對肺部結構顯示不如CT。胸廓入口病變及其上下比鄰關系縱隔腫瘤和囊腫及其與大血管的關系其他較CT無明顯優(yōu)越性心臟及大血管大血管病變各類動脈瘤、腔靜脈血栓等心臟及心包腫瘤，心包其他病變其他（如先心、各種心肌病等）較超聲心動圖無優(yōu)勢，應用不廣腹部MRI適應證主要用于部分實質性器官的腫瘤性病變肝腫瘤性病變，提供鑒別信息胰腺腫瘤，有利小胰癌、胰島細胞癌顯示宮頸、宮體良惡性腫瘤及分期等，先天畸形腫瘤的定位（臟器上下緣附近）、分期膽道、尿路梗阻和腫瘤，MRCP，MRU直腸腫瘤骨與關節(jié)MRI適應證X線及CT的后續(xù)檢查手段－－鈣質顯示差和空間分辨力部分情況可作首選：1.累及骨髓改變的骨?。ㄔ缙诠侨毖詨乃?，早期骨髓炎、骨髓腫瘤或侵犯骨髓的腫瘤）2.結構復雜關節(jié)的損傷（膝、髖關節(jié)）3.形狀復雜部位的檢查（脊柱、骨盆等）軟件登錄界面軟件掃描界面圖像瀏覽界面膠片打印界面報告界面報告界面2合理應用抗菌藥物預防手術部位感染概述外科手術部位感染的2/3發(fā)生在切口醫(yī)療費用的增加病人滿意度下降導致感染、止血和疼痛一直是外科的三大挑戰(zhàn)，止血和疼痛目前已較好解決感染仍是外科醫(yī)生面臨的重大問題，處理不當，將產生嚴重后果外科手術部位感染占院內感染的14%～16%，僅次于呼吸道感染和泌尿道感染，居院內感染第3位嚴重手術部位的感染——病人的災難，醫(yī)生的夢魘

預防手術部位感染（surgicalsiteinfection,SSI)

手術部位感染的40%–60%可以預防圍手術期使用抗菌藥物的目的外科醫(yī)生的困惑★圍手術期應用抗生素是預防什么感染？★哪些情況需要抗生素預防？★怎樣選擇抗生素？★什么時候開始用藥？★抗生素要用多長時間？定義：指發(fā)生在切口或手術深部器官或腔隙的感染分類：切口淺部感染切口深部感染器官／腔隙感染一、SSI定義和分類二、SSI診斷標準——切口淺部感染

指術后30天內發(fā)生、僅累及皮膚及皮下組織的感染，并至少具備下述情況之一者：

1．切口淺層有膿性分泌物

2．切口淺層分泌物培養(yǎng)出細菌

3．具有下列癥狀體征之一：紅熱，腫脹，疼痛或壓痛，因而醫(yī)師將切口開放者（如培養(yǎng)陰性則不算感染）

4．由外科醫(yī)師診斷為切口淺部SSI

注意：縫線膿點及戳孔周圍感染不列為手術部位感染二、SSI診斷標準——切口深部感染

指術后30天內（如有人工植入物則為術后1年內）發(fā)生、累及切口深部筋膜及肌層的感染，并至少具備下述情況之一者：

1.切口深部流出膿液

2.切口深部自行裂開或由醫(yī)師主動打開，且具備下列癥狀體征之一：①體溫＞38℃；②局部疼痛或壓痛

3.臨床或經手術或病理組織學或影像學診斷，發(fā)現(xiàn)切口深部有膿腫

4.外科醫(yī)師診斷為切口深部感染

注意：感染同時累及切口淺部及深部者，應列為深部感染

二、SSI診斷標準—器官／腔隙感染

指術后30天內（如有人工植入物★則術后1年內）、發(fā)生在手術曾涉及部位的器官或腔隙的感染，通過手術打開或其他手術處理，并至少具備以下情況之一者：

1.放置于器官/腔隙的引流管有膿性引流物

2.器官/腔隙的液體或組織培養(yǎng)有致病菌

3.經手術或病理組織學或影像學診斷器官/腔隙有膿腫

4.外科醫(yī)師診斷為器官/腔隙感染

★人工植入物：指人工心臟瓣膜、人工血管、人工關節(jié)等二、SSI診斷標準—器官／腔隙感染

不同種類手術部位的器官/腔隙感染有：

腹部：腹腔內感染（腹膜炎，腹腔膿腫）生殖道：子宮內膜炎、盆腔炎、盆腔膿腫血管：靜脈或動脈感染三、SSI的發(fā)生率美國1986年～1996年593344例手術中，發(fā)生SSI15523次，占2.62%英國1997年～2001年152所醫(yī)院報告在74734例手術中，發(fā)生SSI3151例，占4.22%中國？SSI占院內感染的14～16%，僅次于呼吸道感染和泌尿道感染三、SSI的發(fā)生率SSI與部位：非腹部手術為2%～5%腹部手術可高達20%SSI與病人：入住ICU的機會增加60%再次入院的機會是未感染者的5倍SSI與切口類型：清潔傷口 1%～2%清潔有植入物 ＜5%可染傷口＜10%手術類別手術數SSI數感染率(%)小腸手術6466610.2大腸手術7116919.7子宮切除術71271722.4肝、膽管、胰手術1201512.5膽囊切除術8222.4不同種類手術的SSI發(fā)生率：三、SSI的發(fā)生率手術類別SSI數SSI類別（%）切口淺部切口深部器官/腔隙小腸手術6652.335.412.3大腸手術69158.426.315.3子宮切除術17278.813.57.6骨折開放復位12379.712.28.1不同種類手術的SSI類別：三、SSI的發(fā)生率延遲愈合疝內臟膨出膿腫，瘺形成。需要進一步處理這里感染將導致:延遲愈合疝內臟膨出膿腫、瘺形成需進一步處理四、SSI的后果四、SSI的后果在一些重大手術，器官/腔隙感染可占到1/3。SSI病人死亡的77%與感染有關，其中90%是器官/腔隙嚴重感染

——InfectControlandHospEpidemiol,1999,20(40:247-280SSI的死亡率是未感染者的2倍五、導致SSI的危險因素（1）病人因素：高齡、營養(yǎng)不良、糖尿病、肥胖、吸煙、其他部位有感染灶、已有細菌定植、免疫低下、低氧血癥五、導致SSI的危險因素（2）術前因素：術前住院時間過長用剃刀剃毛、剃毛過早手術野衛(wèi)生狀況差（術前未很好沐?。τ兄刚髡呶从每股仡A防五、導致SSI的危險因素（3）手術因素：手術時間長、術中發(fā)生明顯污染置入人工材料、組織創(chuàng)傷大止血不徹底、局部積血積液存在死腔和/或失活組織留置引流術中低血壓、大量輸血刷手不徹底、消毒液使用不當器械敷料滅菌不徹底等手術特定時間是指在大量同種手術中處于第75百分位的手術持續(xù)時間其因手術種類不同而存在差異超過T越多，SSI機會越大五、導致SSI的危險因素（4）SSI危險指數（美國國家醫(yī)院感染監(jiān)測系統(tǒng)制定）：病人術前已有≥3種危險因素污染或污穢的手術切口手術持續(xù)時間超過該類手術的特定時間（T）

（或一般手術＞2h)六、預防SSI干預方法根據指南使用預防性抗菌藥物正確脫毛方法縮短術前住院時間維持手術患者的正常體溫血糖控制氧療抗菌素的預防/治療預防

在污染細菌接觸宿主手術部位前給藥治療

在污染細菌接觸宿主手術部位后給藥

防患于未然六、預防SSI干預方法

——抗菌藥物的應用144預防和治療性抗菌素使用目的：清潔手術：防止可能的外源污染可染手術：減少粘膜定植細菌的數量污染手術：清除已經污染宿主的細菌六、預防SSI干預方法

——抗菌藥物的應用145需植入假體，心臟手術、神外手術、血管外科手術等六、預防SSI干預方法

——抗菌藥物的應用預防性抗菌素使用指征：可染傷口(Clean-contaminatedwound)污染傷口（Contaminatedwound）清潔傷口（Cleanwound）但存在感染風險六、預防SSI干預方法

——抗菌藥物的應用外科預防性抗生素的應用：預防性抗生素對哪些病人有用?什么時候開始用藥?抗生素種類選擇?使用單次還是多次?采用怎樣的給藥途徑？六、預防SSI干預方法

——抗菌藥物的應用預防性抗菌素顯示有效的手術有：婦產科手術胃腸道手術(包括闌尾炎)口咽部手術腹部和肢體血管手術心臟手術骨科假體植入術開顱手術某些“清潔”手術六、預防SSI干預方法

——抗菌藥物的應用外科預防性抗生素的應用：預防性抗生素對哪些病人有用?什么時候開始用藥?抗生素種類選擇?使用單次還是多次?采用怎樣的給藥途徑？六、預防SSI干預方法

——抗菌藥物的應用

理想的給藥時間？目前還沒有明確的證據表明最佳的給藥時機研究顯示：切皮前45～75min給藥，SSI發(fā)生率最低，且不建議在切皮前30min內給藥影響給藥時間的因素:所選藥物的代謝動力學特性手術中污染發(fā)生的可能時間病人的循環(huán)動力學狀態(tài)止血帶的使用剖宮產細菌在手術傷口接種后的生長動力學

手術過程

012345671hr2hrs6hrs1day3-5days細菌數logCFU/ml六、預防SSI干預方法

——抗菌藥物的應用151術后給藥，細菌在手術傷口接種的生長動力學無改變

手術過程抗生素血腫血漿六、預防SSI干預方法

——抗菌藥物的應用Antibioticsinclot

手術過程

血漿中抗生素予以抗生素血塊中抗生素血漿術前給藥，可以有效抑制細菌在手術傷口的生長六、預防SSI干預方法

——抗菌藥物的應用153ClassenDC,etal..NEnglJMed1992;326:281切開前時間切開后時間予以抗生素切開六、預防SSI干預方法

——抗菌藥物的應用不同給藥時間，手術傷口的感染率不同NEJM1992;326:281-6投藥時間感染數（%）相對危險度(95%CI)早期（切皮前2-24h）36914(3.8%)6.7(2.9-14.7)4.3手術前（切皮前45-75min)170810(0.9%)1.0圍手術期（切皮后3h內）2824(1.4%)2.4(0.9-7.9) 2.1手術后（切皮3h以上）48816(3.3%)5.8(2.6-12.3)

5.8全部284744(1.5%)似然比病人數六、預防SSI干預方法

——抗菌藥物的應用結論：抗生素在切皮前45-75min或麻醉誘導開始時給藥，預防SSI效果好155六、預防SSI干預方法

——抗菌藥物的應用切口切開后，局部抗生素分布將受阻必須在切口切開前給藥?。?！抗菌素應在切皮前45～75min給藥六、預防SSI干預方法

——抗菌藥物的應用外科預防性抗生素的應用：預防性抗生素對哪些病人有用?什么時候開始用藥?抗生素種類選擇?使用單次還是多次?采用怎樣的給藥途徑？有效安全殺菌劑半衰期長相對窄譜廉價六、預防SSI干預方法

——抗菌藥物的應用抗生素的選擇原則：各類手術最易引起SSI的病原菌及預防用藥選擇六、預防SSI干預方法

——抗菌藥物的應用

手術最可能的病原菌預防用藥選擇膽道手術革蘭陰性桿菌，厭氧菌頭孢呋辛或頭孢哌酮或

(如脆弱類桿菌）頭孢曲松闌尾手術革蘭陰性桿菌，厭氧菌頭孢呋辛或頭孢噻肟；

(如脆弱類桿菌）＋甲硝唑結、直腸手術革蘭陰性桿菌，厭氧菌頭孢呋辛或頭孢曲松或

(如脆弱類桿菌）頭孢噻肟；＋甲硝唑泌尿外科手術革蘭陰性桿菌頭孢呋辛；環(huán)丙沙星婦產科手術革蘭陰性桿菌，腸球菌頭孢呋辛或頭孢曲松或

B族鏈球菌，厭氧菌頭孢噻肟；+甲硝唑莫西沙星（可單藥應用）注:各種手術切口感染都可能由葡萄球菌引起六、預防SSI干預方法

——抗菌藥物的應用外科預防性抗生素的應用：預防性抗生素對哪些病人有用?什么時候開始用藥?抗生素種類選擇?使用單次還是多次?采用怎樣的給藥途徑？六、預防SSI干預方法

——抗菌藥物的應用單次給藥還是多次給藥？沒有證據顯示多次給藥比單次給藥好傷口關閉后給藥沒有益處多數指南建議24小時內停藥沒有必要維持抗菌素治療直到撤除尿管和引流管手術時間延長或術中出血量較大時可重復給藥細菌污染定植感染一次性用藥用藥24h用藥4872h數小時從十數小時到數十小時六、預防SSI干預方法

——抗菌藥物的應用用藥時機不同，用藥期限也應不同短時間預防性應用抗生素的優(yōu)點：六、預防SSI干預方法

——抗菌藥物的應用減少毒副作用不易產生耐藥菌株不易引起微生態(tài)紊亂減輕病人負擔可以選用單價較高但效果較好的抗生素減少護理工作量藥品消耗增加抗菌素相關并發(fā)癥增加耐藥抗菌素種類增加易引起脆弱芽孢桿菌腸炎MRSA（耐甲氧西林金黃色葡萄球菌）定植六、預防SSI干預方法

——抗菌藥物的應用延長抗菌素使用的缺點：六、預防SSI干預方法

——抗菌藥物的應用外科預防性抗生素的應用：預防性抗生素對哪些病人有用?什么時候開始用藥?抗生素種類選擇?使用單次還是多次?采用怎樣的給藥途徑？正確的給藥方法：六、預防SSI干預方法

——抗菌藥物的應用應靜脈給藥，2030min滴完肌注、口服存在吸收上的個體差異，不能保證血液和組織的藥物濃度，不宜采用常用的-內酰胺類抗生素半衰期為12h，若手術超過３４h，應給第２個劑量，必要時還可用第３次可能有損傷腸管的手術，術前用抗菌藥物準備腸道局部抗生素沖洗創(chuàng)腔或傷口無確切預防效果，不予提倡不應將日常全身性應用的抗生素應用于傷口局部（誘發(fā)高耐藥）必要時可用新霉素、桿菌肽等抗生素緩釋系統(tǒng)（PMMA—青大霉素骨水泥或膠原海綿)局部應用可能有一定益處六、預防SSI干預方法

——抗菌藥物的應用不提倡局部預防應用抗生素：時機不當時間太長選藥不當，缺乏針對性六、預防SSI干預方法

——抗菌藥物的應用預防用藥易犯的錯誤：在開刀前45-75min之內投藥按最新臨床指南選藥術后24小時內停藥擇期手術后一般無須繼續(xù)使用抗生素大量對比研究證明，手術后繼續(xù)用藥數次或數天并不能降低手術后感染率若病人有明顯感染高危因素或使用人工植入物，可再用1次或數次小結預防SSI干預方法

——正確的脫毛方法用脫毛劑、術前即刻備皮可有效減少SSI的發(fā)生手術部位脫毛方法與切口感染率的關系：備皮方法 剃毛備皮 5.6%

脫毛0.6%備皮時間 術前24小時前 ＞20%

術前24小時內 7.1%

術前即刻 3.1%方法/時間 術前即刻剪毛 1.8%

前1晚剪/剃毛 4.0%THANKYOUMagneticResonanceImagingPART01磁共振成像發(fā)生事件作者或公司磁共振發(fā)展史1946發(fā)現(xiàn)磁共振現(xiàn)象BlochPurcell1971發(fā)現(xiàn)腫瘤的T1、T2時間長Damadian1973做出兩個充水試管MR圖像Lauterbur1974活鼠的MR圖像Lauterbur等1976人體胸部的MR圖像Damadian1977初期的全身MR圖像

Mallard1980磁共振裝置商品化1989

0.15T永磁商用磁共振設備中國安科

2003諾貝爾獎金LauterburMansfierd時間PART02MR成像基本原理實現(xiàn)人體磁共振成像的條件:人體內氫原子核是人體內最多的物質。最易受外加磁場的影響而發(fā)生磁共振現(xiàn)象(沒有核輻射)有一個穩(wěn)定的靜磁場（磁體）梯度場和射頻場：前者用于空間編碼和選層，后者施加特定頻率的射頻脈沖，使之形成磁共振現(xiàn)象信號接收裝置：各種線圈計算機系統(tǒng)：完成信號采集、傳輸、圖像重建、后處理等

人體內的H核子可看作是自旋狀態(tài)下的小星球。自然狀態(tài)下，H核進動雜亂無章，磁性相互抵消zMyx進入靜磁場后，H核磁矩發(fā)生規(guī)律性排列（正負方向），正負方向的磁矢量相互抵消后，少數正向排列（低能態(tài)）的H核合成總磁化矢量M，即為MR信號基礎ZZYYXB0XMZMXYA:施加90度RF脈沖前的磁化矢量MzB:施加90度RF脈沖后的磁化矢量Mxy.并以Larmor頻率橫向施進C:90度脈沖對磁化矢量的作用。即M以螺旋運動的形式傾倒到橫向平面ABC在這一過程中，產生能量

三、弛豫（Relaxation）回復“自由”的過程

1.

縱向弛豫（T1弛豫）：

M0（MZ）的恢復，“量變”高能態(tài)1H→低能態(tài)1H自旋—晶格弛豫、熱弛豫

吸收RF光子能量（共振）低能態(tài)1H高能態(tài)1H

放出能量（光子，MRS）T1弛豫時間：

MZ恢復到M0的2/3所需的時間

T1愈小、M0恢復愈快T2弛豫時間：MXY喪失2/3所需的時間；T2愈大、同相位時間長MXY持續(xù)時間愈長MXY與ST1加權成像、T2加權成像

所謂的加權就是“突出”的意思

T1加權成像（T1WI）----突出組織T1弛豫（縱向弛豫）差別

T2加權成像（T2WI）----突出組織T2弛豫（橫向弛豫）差別。

磁共振診斷基于此兩種標準圖像磁共振常規(guī)h檢查必掃這兩種標準圖像.T1的長度在數百至數千毫秒（ms）范圍T2值的長度在數十至數千毫秒（ms）范圍

在同一個馳豫過程中,T2比T1短得多

如何觀看MR圖像：首先我們要分清圖像上的各種標示。分清掃描序列、掃描部位、掃描層面。正?；虍惓５乃诓课?--即在同一層面觀察、分析T1、T2加權像上信號改變。絕大部分病變T1WI是低信號、T2WI是高信號改變。只要熟悉掃描部位正常組織結構的信號表現(xiàn)，通常病變與正常組織不會混淆。一般的規(guī)律是T1WI看解剖,T2WI看病變。磁共振成像技術－－圖像空間分辨力，對比分辨力一、如何確定MRI的來源（一）層面的選擇1.MXY產生（1H共振）條件

RF=ω=γB02.梯度磁場Z（GZ）

GZ→B0→ω

不同頻率的RF

特定層面1H激勵、共振

3.層厚的影響因素

RF的帶寬↓

GZ的強度↑層厚↓〈二〉體素信號的確定1、頻率編碼2、相位編碼

M0↑--GZ、RF→相應層面MXY----------GY→沿Y方向1H有不同ω

各1H同相位MXY旋進速度不同同頻率一定時間后→→GX→沿X方向1H有不同ω沿Y方向不同1H的MXYMXY旋進頻率不同位置不同（相位不同）〈三〉空間定位及傅立葉轉換

GZ----某一層面產生MXYGX----MXY旋進頻率不同

GY----MXY旋進相位不同（不影響MXY大?。?/p>

↓某一層面不同的體素，有不同頻率、相位

MRS（FID）第三節(jié)、磁共振檢查技術檢查技術產生圖像的序列名產生圖像的脈沖序列技