計算機在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用

計算機在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用

ComputerinMSE（MaterialScienceandEngineering）1主要參考資料1、計算機在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用楊明波胡紅軍唐麗文（化學(xué)工業(yè)出版社,2008）2、計算機在材料工程中的應(yīng)用湯愛濤(重慶大學(xué)出版社,2008)3、計算機在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用

曾令可(武漢理工大學(xué)出版社,2004)4、計算機在材料科學(xué)中的應(yīng)用許鑫華（機械工業(yè)出版社,2003）5、計算機在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用劉興江（東北大學(xué)出版社,2007）6、計算機在材料科學(xué)中的應(yīng)用李瓊（電子科技出版社,2007）7、材料科學(xué)中計算機的應(yīng)用喬寧（中國紡織出版社,2007）8、計算機在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用—張朝暉（中南大學(xué)出版社,2008）

2第一章計算機在材料與工程中的應(yīng)用概述

第二章材料科學(xué)與工程中數(shù)據(jù)的計算機處理（原理、方法以及計算機的實現(xiàn)）

第三章材料數(shù)據(jù)庫及專家系統(tǒng)第四章人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

第五章材料研究中的數(shù)學(xué)模型及分析方法第六章電子顯微技術(shù)在材料科學(xué)中的應(yīng)用目錄3本課程是一門專業(yè)基礎(chǔ)課。課程教學(xué)所要達到的目的：

了解計算機技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在材料科學(xué)研究中的應(yīng)用；初步掌握在材料科學(xué)研究領(lǐng)域中更好地應(yīng)用計算機的思路、方法和原理；初步將計算機用于后續(xù)專業(yè)課程學(xué)習和專業(yè)設(shè)計中去。本課程在教學(xué)計劃中的地位、作用和任務(wù)41.1.1材料的作用與分類1.1材料科學(xué)與工程(MSE)材料是用以制造有用物件的物質(zhì)第1章計算機在材料科學(xué)與工程中應(yīng)用概述材料是人類社會發(fā)展的里程碑，是人類生產(chǎn)和生活水平提高的物質(zhì)基礎(chǔ)，是現(xiàn)代文明進步的重要標志和發(fā)展高新技術(shù)的基礎(chǔ)和先導(dǎo)。石器時代銅器時代鐵器時代當代文明三大支柱（20世紀60年代說法）：材料、能源和信息新技術(shù)革命主要標志（20世紀70年代說法）：新材料、信息技術(shù)和生物技術(shù)5材料的分類金屬材料無機非金屬材料有機高分子材料復(fù)合材料結(jié)構(gòu)材料功能材料建筑材料能源材料電子材料耐火材料醫(yī)用材料耐火材料6研究材料組成、結(jié)構(gòu)、性能、制備工藝和使用性能以及它們之間相互關(guān)系的科學(xué)。（Nextpage）美國國家研究院材料科學(xué)與工程委員會《90年代的材料科學(xué)與工程：在材料時代保持競爭力》材料科學(xué)與工程領(lǐng)域存在

四個要素（性質(zhì)與現(xiàn)象、使用性能、結(jié)構(gòu)與成分、合成與加工）

兩個關(guān)鍵（儀器設(shè)備和分析建模）1.1.2MSE研究內(nèi)容7Source:MaterialsScienceandEngineeringforthe1990s,NRC,1989Composition

&Processing成分與工藝Structure組織結(jié)構(gòu)Properties材料性能.Performance使用性能四個要素8

MSE特點：多學(xué)科交叉的新興科學(xué)。它與許多基礎(chǔ)學(xué)科有著不可分割的聯(lián)系，如固體物理學(xué)、電子學(xué)、光學(xué)、聲學(xué)、量子化學(xué)、數(shù)學(xué)與計算機等。一門發(fā)展不成熟的學(xué)科，它的研究很大程度依賴于實驗和經(jīng)驗的積累，系統(tǒng)的研究材料還有一個很長的過程。91.2計算機在MSE中的應(yīng)用計算機硬件條件的飛速發(fā)展為計算機在材料科學(xué)中的廣泛應(yīng)用提供了有力保證。Moore’sLaw(1965)：計算機的CPU速度每24個月增加一倍。

18(1975)圖中電腦處理器中晶體管數(shù)目的增長曲線符合摩爾定律10

計算機在MSE的應(yīng)用非常廣泛:

材料科學(xué)是研究材料的組成與結(jié)構(gòu)、合成與制備、性能與應(yīng)用以及它們之間相互關(guān)系的一門科學(xué),在所有的這些方面,計算機都發(fā)揮了非常重要的作用。111.2.1計算機用于新材料的設(shè)計材料設(shè)計主要是利用人工智能、模式識別、計算機模擬、知識庫和數(shù)據(jù)庫等技術(shù),使人們能將物理、化學(xué)理論和大批雜亂的實驗資料溝通起來,用歸納和演繹相結(jié)合的方式對新材料的研制作出決策,為材料設(shè)計的實施提供行之有效的技術(shù)和方法。

材料設(shè)計是指通過理論分析與計算預(yù)報新材料的組分、結(jié)構(gòu)與性能，或者是通過理論設(shè)計來“訂做”具有特定性能的新材料，按生產(chǎn)要求“設(shè)計”最佳的制備和加工方法。20世紀50年代開始；80年代實現(xiàn)這一目標的條件趨于成熟；計算機技術(shù)是保障、條件。13

材料設(shè)計一般可分為三個層次（按照設(shè)計對象和所涉及的空間尺寸可分）：微觀設(shè)計層次，尺度約1nm數(shù)量級，是電子、原子、分子層次的設(shè)計；介觀設(shè)計層次，尺度約為1μm數(shù)量級，材料被看作是連續(xù)介質(zhì)、是組織結(jié)構(gòu)層次的設(shè)計；宏觀設(shè)計層次。尺度對應(yīng)于宏觀材料，涉及大塊材料的成分、組織、性能和應(yīng)用的設(shè)計研究，是工程應(yīng)用層次的設(shè)計。不同的結(jié)構(gòu)層次有不同理論和方法，不同層次之間常常相互交叉、不同層次的目的、任務(wù)及應(yīng)用也不盡相同。141.2.2材料科學(xué)研究中的計算機模擬

計算機模擬是一種根據(jù)實際體系在計算機上進行的模擬實驗。

通過將模擬結(jié)果與實際體系的實驗數(shù)據(jù)進行比較,可以檢驗?zāi)Ｐ偷臏蚀_性,也可以檢驗出模型導(dǎo)出的解析理論所作的簡化近似是否成功,還可為現(xiàn)實模型和實驗室中無法實現(xiàn)的探索模型做詳細的預(yù)測并提供方法。1.2.3材料與工藝過程的優(yōu)化及自動控制

材料加工技術(shù)的發(fā)展主要體現(xiàn)在控制技術(shù)的飛速發(fā)展,微機和可編程控制器在材料加工過程中的應(yīng)用正體現(xiàn)了這種發(fā)展和趨勢。在材料加工過程中利用計算機技術(shù)不僅能減輕勞動強度,更能改善產(chǎn)品的質(zhì)量和精度,提高產(chǎn)量。在材料的制備中,可以對過程進行精確的控制,例如材料表面處理熱處理中的爐溫控制等。計算機技術(shù)和微電子技術(shù)、自動控制技術(shù)相結(jié)合,使工藝設(shè)備、檢測手段的準確性和精確度等大大提高。1.2.4計算機用于數(shù)據(jù)和圖像處理

材料科學(xué)研究在實驗中可以獲得大量的實驗數(shù)據(jù),借助計算機的存儲設(shè)備,可以大量保存數(shù)據(jù),并對這些數(shù)據(jù)進行處理計算、繪圖,擬合分析和快速查詢等。利用計算機的圖像處理和分析功能就可以研究材料的結(jié)構(gòu),從圖像中獲取有用的結(jié)構(gòu)信息,如晶體的大小,分布,聚集方式等,并將這些信息和材料性能建立相應(yīng)的聯(lián)系,用來指導(dǎo)結(jié)構(gòu)的研究。返回1.3材料科學(xué)研究中的數(shù)學(xué)模型建立和數(shù)值分析

數(shù)學(xué)模型建立是一種具有創(chuàng)新性的科學(xué)方法,它將現(xiàn)實問題簡化,抽象為一個數(shù)學(xué)問題或數(shù)學(xué)模型,再采用適當?shù)臄?shù)學(xué)方法求解,進而對現(xiàn)實問題進行定量的分析和研究,最終達到解決實際問題的目的。典型模擬方法及所對應(yīng)的模擬尺度FDM=finitedifferencemethod,FEM=finiteelementmethod

20有限差分法

建立差分方程,用有限差分代替無限微分,以差分代數(shù)方程代替微分方程,以數(shù)值計算代替數(shù)學(xué)推導(dǎo)過程,從而將連續(xù)函數(shù)離散化,以有限的,離散的數(shù)值代替連續(xù)的函數(shù)分布。計算機是實現(xiàn)上述離散和計算的強大工具。有限元法有限元法是將連續(xù)的介質(zhì)材料劃分為許多微小的單元有限個單元,在確定其邊界條件后對其進行單元求解,從而獲得整體介質(zhì)的相關(guān)性能。有限元法的實現(xiàn)必須通過計算機,利用計算機強大而快速的數(shù)據(jù)計算、處理和存儲能力進行有限元計算。

網(wǎng)格劃分有限元模擬人腳走路受力情況有限元方法23主要是利用有限元軟件進行分析,方法是先建立某個零件的幾何模型,然后賦予其一定的材質(zhì)鋼材、木材等這些材質(zhì)的力學(xué)等性能是己知的,施加載荷,然后根據(jù)其邊界條件進行有限元分析。25261.3.1材料科學(xué)研究中主要物理場的數(shù)值模擬

包括材料的傳熱(溫度場)、應(yīng)力場(力學(xué)問題)和濃度場(內(nèi)部原子的遷移流動)等的計算,以上問題即可采用前述的有限元分析法進行模擬“傳熱傳質(zhì)過程”。材料內(nèi)部原子遷移的微觀過程和由此引起的物質(zhì)的宏觀流動與材料在生產(chǎn)和使用過程中的許多物理化學(xué)過程密切相關(guān),因此使用有限元法對擴散的濃度場進行計算的技術(shù)具有重要的意義。1.3.2組織轉(zhuǎn)變的計算機模擬

鋼材的性能主要取決于其內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu),鋼的常溫組織是在加熱之后的冷卻過程中形成和完成的,為了使鋼材獲得某種預(yù)期的組織結(jié)構(gòu),就需要準確地測量鋼在熱處理或熱加工過程中的冷卻過程。計算機模擬技術(shù)的開展使材料的組織轉(zhuǎn)變數(shù)值模擬成為可能,鋼的TTT曲線和CCT曲線為組織轉(zhuǎn)變提供了兩種不同的模擬途徑。30顯微組織模擬圖中顯示了計算機模擬的不同時刻的凝固枝晶形貌圖，不同的顏色代表不同的濃度分布。這樣顯微組織形核、生長等過程也將實現(xiàn)“可視化”！

31三維等軸樹枝晶形貌的模擬

321.3.3相圖計算及其軟件

相圖是描述相平衡系統(tǒng)的重要幾何圖形,通過相圖可以獲得某些熱力學(xué)資料反之,由熱力學(xué)數(shù)據(jù)建立一定的模型也可計算和繪制相圖。用計算機來計算和繪制相圖有了廣泛的應(yīng)用。34

Thermo-Calc包括物質(zhì)和溶液數(shù)據(jù)庫、熱力學(xué)計算系統(tǒng)和熱力學(xué)評估系統(tǒng)。Fact包括物質(zhì)和溶液兩個數(shù)據(jù)庫及一套熱力學(xué)和相圖等的優(yōu)化計算軟件。這些軟件的共同特定是集成了具有自洽性的熱化學(xué)數(shù)據(jù)庫和先進的計算軟件?？捎糜诟鞣N類型的二元、三元和多元相圖的平衡計算。1.3.4材料數(shù)據(jù)庫

計算機材料數(shù)據(jù)庫具有存儲信息量大、存取速度快、查詢方便、使用靈活、應(yīng)用廣泛等優(yōu)點。目前已有的材料數(shù)據(jù)庫包括合金相圖數(shù)據(jù)庫、陶瓷相圖數(shù)據(jù)庫、材料腐蝕數(shù)據(jù)庫、材料摩擦磨損數(shù)據(jù)庫等,還包括材料力學(xué)性能數(shù)據(jù)庫、金屬彈性性能數(shù)據(jù)中心和金屬擴散數(shù)據(jù)中心等數(shù)種各類數(shù)據(jù)庫。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展使得材料數(shù)據(jù)庫進一步走向現(xiàn)代化,在材料研究、理化測試、產(chǎn)品設(shè)計和決策咨詢中得到廣泛應(yīng)用。

另外,利用人工智能技術(shù)的材料加工等專家系統(tǒng)也得到了很大的發(fā)展。包括預(yù)測專家系統(tǒng)、診斷專家系統(tǒng)、設(shè)計專家系統(tǒng)、規(guī)劃專家系統(tǒng)、監(jiān)視專家系統(tǒng)、控制專家系統(tǒng)等。1.3.5材料加工過程的計算機控制生產(chǎn)過程自動控制是生產(chǎn)過程現(xiàn)代化的標志之一。在材料加工控制領(lǐng)域,運用較多的是微型計算機和可編程控制器。計算機在材料加工中的應(yīng)用包括以下幾個方面物化性能測試數(shù)據(jù)的自動聚集和處理、加工過程的自動控制、計算機輔助設(shè)計和制造、計算機輔助研究、材料加工過程的全面質(zhì)量管理等。溫度控制391.3.6材料科學(xué)研究中的數(shù)據(jù)與圖像處理

利用計算機可以大量保存并方便快速查找實驗數(shù)據(jù),而且更重要的是可以對數(shù)據(jù)作進一步的后續(xù)處理計算、繪圖、擬合分析等。目前,可用于數(shù)據(jù)管理、計算、繪圖、解析和擬合分析的軟件很多,有些功能強大,有些則相對簡單、專業(yè)化。比如origin可以對科學(xué)數(shù)據(jù)進行一般的處理與繪圖,對實驗數(shù)據(jù)進行常規(guī)處理和一般的統(tǒng)計分析,

計算機圖像分析系統(tǒng)正逐漸成為輔助研究材料結(jié)構(gòu)與性能之間定量關(guān)系的一種重要手段。圖像處理主要是用常規(guī)軟件(photo

shop等)進行材料的圖像分析與處理,例如,材料凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)單元的測量,利用圖像色調(diào)整的方法進行圖像的二值化,包括目標粒子的分離,背景的去除,設(shè)定閉值進行二值化等。材料性能的測定大多使用專門的測試設(shè)備和儀表。如果使用計算機來控制整個系統(tǒng)，使其協(xié)調(diào)運行，進行數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理，通常使整個系統(tǒng)的功能得到飛躍性增強。計算機化得材料性能測試系統(tǒng)(CAT系統(tǒng))是提高材料研究水平的重要手段。由于計算機靈活的編程方式、強大的數(shù)據(jù)處理能力和很高的運算速度，使得CAT系統(tǒng)可以實現(xiàn)手動方式不能完成的許多測試工作，提高了材料試驗研究的水平和測試精度。1.3.7計算機技術(shù)用于材料性能表征與檢測42電子顯微鏡43金相顯微鏡44X射線衍射儀45

計算機作為一種現(xiàn)代工具,在當今世界的各個領(lǐng)域日益發(fā)揮巨大的作用,它己滲透到各門學(xué)科領(lǐng)域以及日常生活中成為現(xiàn)代化的標志。在材料領(lǐng)域,計算機也正在逐漸成為極其重要的工具,計算機在材料科學(xué)中的應(yīng)用正是材料科學(xué)飛速發(fā)展的重要原因之一。大家對鑄造過程并不陌生，傳統(tǒng)的鑄造工藝是“睜眼造型，閉眼澆注”。我們不禁要問“閉眼”操作能做好嗎？沒錯，“眼見為實”在鑄造工藝設(shè)計中非常重要，而金屬液一旦進入模具型腔之后我們就無法看到其動態(tài)流動、溫度分布以及凝固過程。所以工程師們只能憑經(jīng)驗和想象來設(shè)計模具，這很令人頭疼，那么如何才能看到整個鑄造過程，讓其在我們面前變得“可視”，從而優(yōu)化鑄造工藝呢？首先采用計算機模擬技術(shù)和現(xiàn)代鑄造理論，模擬鑄件充型、溫度分布和凝固過程；其次用三維X射線實時觀察和監(jiān)測澆注過程獲得初步試驗數(shù)據(jù)；最后通過實際澆鑄生產(chǎn)并與模擬、監(jiān)測結(jié)果對比，確定最佳的生產(chǎn)工藝。通過這樣三步，我們就實現(xiàn)了“可視化鑄造”！先進鑄造工藝計算模擬47

計算機模擬X射線實時觀察實際生產(chǎn)48

圖中是一個大型鋼錠的充型過程模擬，其中用到專業(yè)模擬軟件viewcast，從動畫中可以清楚的看到整個鑄件充型過程。49此動畫顯示了鋼錠的冷卻過程中溫度的變化過程，其中不同的顏色代表不同的溫度，這樣溫度這一不可見的過程也將變得“可視”。

50先進鍛造工藝計算模擬鍛造加工的悠久歷史

鍛造=打鐵？？No??！如何加工大型巨輪中的大型曲軸曲拐呢？51曲拐加工工藝的計算機模擬

52

工藝的模擬和工廠試制的比較

53

有

限

元

模

擬

實

際

生

產(chǎn)

對一個大型壓力容器件的加工模擬過程，用計算模擬的結(jié)果來指導(dǎo)生產(chǎn)，已經(jīng)取得了很好的效果！

54其它加工過程的模擬鉆孔橫楔軋晶粒演化

齒輪架感應(yīng)加熱連桿

55由于工程材料的種類繁多，而每一種材料都有其特定的成分、結(jié)構(gòu)及性能，因此所有工程材料的成分、結(jié)構(gòu)及性能就構(gòu)成了一個龐大的信息系統(tǒng)，為了便于材料工作者查詢和研究，有必要建立各種類型的材料數(shù)據(jù)庫。目前已建立了許多不同類型的材料數(shù)據(jù)庫，如中科院金屬所的材料數(shù)據(jù)庫/SDB1.4計算機技術(shù)用于材料數(shù)據(jù)庫和知識庫56美國材料性能數(shù)據(jù)庫美國國家標準研究所(NIST)材料數(shù)據(jù)庫/srd/materials.htm日本國立材料科學(xué)研究所材料數(shù)據(jù)庫http://mits.nims.go.jp/db_top_eng.htmMatweb材料性能數(shù)據(jù)庫57

知識庫主要是材料成分、組織、工藝和性能間的關(guān)系以及材料科學(xué)與工程的有關(guān)理論成果，它是實現(xiàn)人工智能的基本條件。實際上知識庫就是材料計算設(shè)計中的一系列數(shù)理模型，用于定量計算或半定量描述的關(guān)系式的總和。數(shù)據(jù)庫中存儲的是具體的數(shù)據(jù)值，它只能進行查詢，不能進行推理。而知識庫中存儲的是規(guī)則、規(guī)律，通過數(shù)理模型的推理、運算，以一定的可信度給出所需的性能等數(shù)據(jù)；也可以利用知識庫進行成分和工藝控制參量的計算設(shè)計。利用數(shù)據(jù)庫和知識庫可以實現(xiàn)材料性能的預(yù)測功能和設(shè)計功能，達到設(shè)計的雙向性。58

材料設(shè)計專家系統(tǒng)是指具有相當數(shù)量的與材料有關(guān)的各種背景知識，并能運用這些知識解決材料設(shè)計中有關(guān)問題的計算機程序系統(tǒng)。傳統(tǒng)的專家系統(tǒng)主要有下列幾個模塊：優(yōu)化模塊、集成化模塊和知識模塊?，F(xiàn)在逐步在發(fā)展智能專家網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，這是以模式識別和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的專家系統(tǒng)。目前基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的處理技術(shù)在材料科學(xué)中可到了越來越多的應(yīng)用，在處理規(guī)律不明顯、組分變量多、非線性方面的問題具有特殊的優(yōu)越性，并且也可以對建立的數(shù)學(xué)模型和計算結(jié)果進行驗證。59ABINITVASPWIN2KGaussianMaterialStudioPWSCF量子化學(xué)第一原理計算軟件60Thermo-CalcPandatFactSage材料熱力學(xué)和相圖計算軟件61有限元分析是對于結(jié)構(gòu)力學(xué)分析迅速發(fā)展起來的一種現(xiàn)代計算方法。它是50年代首先在連續(xù)體力學(xué)領(lǐng)域--飛機結(jié)構(gòu)靜、動態(tài)特性分析中應(yīng)用的一種有效的數(shù)值分析方法，隨后很快廣泛的應(yīng)用于求解熱傳導(dǎo)、電磁場、流體力學(xué)等連續(xù)性問題。有限元分析軟件62有限元分析軟件目前最流行的有：ANSYS、ADINA、ABAQUS、MSC四個比較知名比較大的公司，其中ADINA、ABAQUS在非線性分析方面有較強的能力目前是業(yè)內(nèi)最認可的兩款有限元分析軟件，ANSYS、MSC進入中國比較早所以在國內(nèi)知名度高應(yīng)用廣泛。目前在多物理場耦合方面幾大公司都可以做到結(jié)構(gòu)、流體、熱的耦合分析，但是除ADINA以外其它三個必須與別的軟件搭配進行迭代分析，唯一能做到真正流固耦合的軟件只有ADINA。63ANSYS是商業(yè)化比較早的一個軟件，目前公司收購了很多其他軟件在旗下。ABAQUS專注結(jié)構(gòu)分析目前沒有流體模塊。MSC是比較老的一款軟件目前更新速度比較慢。ADINA是在同一體系下開發(fā)有結(jié)構(gòu)、流體、熱分析的一款軟件，功能強大但進入中國時間比較晚市場還沒有完全鋪開。結(jié)構(gòu)分析能力排名：1、ABAQUS、ADINA、MSC、ANSYS流體分析能力排名：1、ANSYS、ADINA、MSC、ABAQUS耦合分析能力排名：1、ADINA、ANSYS、MSC、ABAQUS性價比排名：最好的是ADINA，其次ABAQUS、再次ANSYS、最后MSC64

材料科學(xué)中的實驗為材料科學(xué)研究提供了大量的含有材料基本行為特征信息的實驗數(shù)據(jù)，如何快速精確地處理這些復(fù)雜的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)其中的規(guī)律，從而得到真實客觀的材料行為信息，對材料科學(xué)研究而言非常重要。現(xiàn)代計算機的大容量存儲特征和快速運算為存儲和處理大量的材料實驗數(shù)據(jù)提供很好的平臺。計算機對材料數(shù)據(jù)的處理工作主要包括存儲、計算、繪圖、擬合分析及快速查詢等。計算機圖像分析已成為輔助研究材料結(jié)構(gòu)和性能之間定量關(guān)系的一種重要方法。其應(yīng)用涉及材料科學(xué)研究的各個方面，主要包括晶粒度的測量，夾雜物的評級、相分析以及顯微硬度、孔洞率、球化率、涂層的測量等。1.5計算機技術(shù)用于材料數(shù)據(jù)和圖像處理65ExcelOriginPhotoshopCorelDrawMatlab常用的軟件66借助計算機網(wǎng)絡(luò)，不同區(qū)域的材料科學(xué)研究者可以相互交流，及時了解材料科學(xué)的發(fā)展動向，查閱各種科技文獻，共享材料研究的最新成果，迅速獲得各種相關(guān)信息。計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實現(xiàn)資源共享，材料研究工作者可以在辦公室、家里或其他任何地方，訪問查詢網(wǎng)上任何資源，極大地提高了工作效率。而且，利用計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)使原本繁瑣的文獻檢索工作變得非常簡單，可以更快捷、更準確地獲得相關(guān)的材料科學(xué)研究信息。1.6計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)用于材料科學(xué)研究671、/

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5、http://www.vascoda.de/

Vascoda是一個交叉學(xué)科門戶網(wǎng)站的原型，它注重特定主題的聚合，集成了圖書館的收藏,文獻數(shù)據(jù)庫和附加的學(xué)術(shù)內(nèi)容。

6、/

與google比較了一下發(fā)現(xiàn)，能搜索到一些google搜索不到的好東東。它界面簡潔，功能強大，速度快，YAHOO、網(wǎng)易都采用了它的搜索技術(shù)。69英國無損檢測中心計算材料學(xué)中心http://www.twi.co.uk

TWI提供的材料焊接技術(shù)服務(wù)/bbs/小木蟲論壇-學(xué)術(shù)科研第一站

材料性能數(shù)據(jù)庫/mml/

材料測量實驗室高分子材料網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫http://icsd.ill.fr/icsd/index.php無機晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫與材料科學(xué)相關(guān)的專業(yè)網(wǎng)站70中文英文文獻檢索（電子書和電子期刊等）71理論講解與上機實踐相結(jié)合重點學(xué)習軟件Orgin、MATLAB，需自己安裝和上機練習一般了解軟件Office(Word,Excel)、ISCD、Thermo-calc、MaterialStudio和TurboC等及常用的數(shù)據(jù)庫1.7課程學(xué)習特點72MagneticResonanceImaging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(shè)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(nèi)氫原子核是人體內(nèi)最多的物質(zhì)。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(nèi)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(shù)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(chǔ)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(chǎn)生能量

三、弛豫（Relaxation）回復(fù)“自由”的過程

1.

縱向弛豫（T1弛豫）：

M0（MZ）的恢復(fù)，“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(fù)到M0的2/3所需的時間

T1愈小、M0恢復(fù)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(quán)成像、T2加權(quán)成像

所謂的加權(quán)就是“突出”的意思

T1加權(quán)成像（T1WI）突出組織T1弛豫（縱向弛豫）差別

T2加權(quán)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(shù)百至數(shù)千毫秒（ms）范圍T2值的長度在數(shù)十至數(shù)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。正常或異常的所在部位即在同一層面觀察、分析T1、T2加權(quán)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(jié)構(gòu)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(shù)－－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(chǎn)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(yīng)層面MXYGY→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(zhuǎn)換

GZ某一層面產(chǎn)生MXYGXMXY旋進頻率不同

GYMXY旋進相位不同（不影響MXY大小）

↓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(shù)檢查技術(shù)產(chǎn)生圖像的序列名產(chǎn)生圖像的脈沖序列技術(shù)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(shù)是：多層、多回波的SE（spinecho，自旋回波）技術(shù)磁共振掃描時間參數(shù)：TR、TE磁共振掃描還有許多其他參數(shù)：層厚、層距、層數(shù)、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(zhuǎn)恢復(fù)（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(guān)節(jié)運動分析是一種成像技術(shù)而非掃描序列自旋回波（SE）必掃序列圖像清晰顯示解剖結(jié)構(gòu)目前只用于T1加權(quán)像快速自旋回波（FSE）必掃序列成像速度快多用于T2加權(quán)像梯度回波（GE）成像速度快對出血敏感T2加權(quán)像水抑制反轉(zhuǎn)恢復(fù)（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(zhuǎn)恢復(fù)（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(shù)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(shè)備一、信號的產(chǎn)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(dǎo)型（resistivemagnet）超導(dǎo)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(shù)模轉(zhuǎn)換、計算機，等等；MRI技術(shù)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(yīng)（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(shù)MRI技術(shù)的禁忌證和限度1.禁忌證

體內(nèi)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(guān)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(shù)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(nèi)壁及各種導(dǎo)線，防止病人灼傷。3.紋身（紋眉）、化妝品、染發(fā)等應(yīng)事先去掉，因其可能會引起灼傷。4.病人應(yīng)帶耳塞，以防聽力損傷。掃描注意事項顱腦MRI適應(yīng)癥顱內(nèi)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(nèi)血腫等感染性疾病腦膿腫、化膿性腦膜炎、病毒性腦炎、結(jié)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(yīng)證1.腫瘤性病變椎管類腫瘤（髓內(nèi)、髓外硬膜內(nèi)、硬膜外），椎骨腫瘤（轉(zhuǎn)移性、原發(fā)性）2.炎癥性疾病脊椎結(jié)核、骨髓炎、椎間盤感染、硬膜外膿腫、蛛網(wǎng)膜炎、脊髓炎等3.外傷骨折、脫位、椎間盤突出、椎管內(nèi)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(shù)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(yīng)證呼吸系統(tǒng)對縱隔及肺門區(qū)病變顯示良好，對肺部結(jié)構(gòu)顯示不如CT。胸廓入口病變及其上下比鄰關(guān)系縱隔腫瘤和囊腫及其與大血管的關(guān)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(yīng)用不廣腹部MRI適應(yīng)證主要用于部分實質(zhì)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(guān)節(jié)MRI適應(yīng)證X線及CT的后續(xù)檢查手段－－鈣質(zhì)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(jié)構(gòu)復(fù)雜關(guān)節(jié)的損傷（膝、髖關(guān)節(jié)）3.形狀復(fù)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(yīng)用抗菌藥物預(yù)防手術(shù)部位感染概述外科手術(shù)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(dǎo)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(chǎn)生嚴重后果外科手術(shù)部位感染占院內(nèi)感染的14%～16%，僅次于呼吸道感染和泌尿道感染，居院內(nèi)感染第3位嚴重手術(shù)部位的感染——病人的災(zāi)難，醫(yī)生的夢魘

預(yù)防手術(shù)部位感染（surgicalsiteinfection,SSI)

手術(shù)部位感染的40%–60%可以預(yù)防圍手術(shù)期使用抗菌藥物的目的外科醫(yī)生的困惑★圍手術(shù)期應(yīng)用抗生素是預(yù)防什么感染？★哪些情況需要抗生素預(yù)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(shù)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(shù)后30天內(nèi)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(shù)部位感染二、SSI診斷標準——切口深部感染

指術(shù)后30天內(nèi)（如有人工植入物則為術(shù)后1年內(nèi)）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(jīng)手術(shù)或病理組織學(xué)或影像學(xué)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(yīng)列為深部感染

二、SSI診斷標準—器官／腔隙感染

指術(shù)后30天內(nèi)（如有人工植入物★則術(shù)后1年內(nèi)）、發(fā)生在手術(shù)曾涉及部位的器官或腔隙的感染，通過手術(shù)打開或其他手術(shù)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(jīng)手術(shù)或病理組織學(xué)或影像學(xué)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(guān)節(jié)等二、SSI診斷標準—器官／腔隙感染

不同種類手術(shù)部位的器官/腔隙感染有：

腹部：腹腔內(nèi)感染（腹膜炎，腹腔膿腫）生殖道：子宮內(nèi)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(shù)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(shù)中，發(fā)生SSI3151例，占4.22%中國？SSI占院內(nèi)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(shù)為2%～5%腹部手術(shù)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(shù)類別手術(shù)數(shù)SSI數(shù)感染率(%)小腸手術(shù)6466610.2大腸手術(shù)7116919.7子宮切除術(shù)71271722.4肝、膽管、胰手術(shù)1201512.5膽囊切除術(shù)8222.4不同種類手術(shù)的SSI發(fā)生率：三、SSI的發(fā)生率手術(shù)類別SSI數(shù)SSI類別（%）切口淺部切口深部器官/腔隙小腸手術(shù)6652.335.412.3大腸手術(shù)69158.426.315.3子宮切除術(shù)17278.813.57.6骨折開放復(fù)位12379.712.28.1不同種類手術(shù)的SSI類別：三、SSI的發(fā)生率延遲愈合疝內(nèi)臟膨出膿腫，瘺形成。需要進一步處理這里感染將導(dǎo)致:延遲愈合疝內(nèi)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(shù)，器官/腔隙感染可占到1/3。SSI病人死亡的77%與感染有關(guān)，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(dǎo)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(dǎo)致SSI的危險因素（2）術(shù)前因素：術(shù)前住院時間過長用剃刀剃毛、剃毛過早手術(shù)野衛(wèi)生狀況差（術(shù)前未很好沐?。τ兄刚髡呶从每股仡A(yù)防五、導(dǎo)致SSI的危險因素（3）手術(shù)因素：手術(shù)時間長、術(shù)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(shù)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(shù)特定時間是指在大量同種手術(shù)中處于第75百分位的手術(shù)持續(xù)時間其因手術(shù)種類不同而存在差異超過T越多，SSI機會越大五、導(dǎo)致SSI的危險因素（4）SSI危險指數(shù)（美國國家醫(yī)院感染監(jiān)測系統(tǒng)制定）：病人術(shù)前已有≥3種危險因素污染或污穢的手術(shù)切口手術(shù)持續(xù)時間超過該類手術(shù)的特定時間（T）

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

在污染細菌接觸宿主手術(shù)部位前給藥治療

在污染細菌接觸宿主手術(shù)部位后給藥

防患于未然六、預(yù)防SSI干預(yù)方法

——抗菌藥物的應(yīng)用142預(yù)防和治療性抗菌素使用目的：清潔手術(shù)：防止可能的外源污染可染手術(shù)：減少粘膜定植細菌的數(shù)量污染手術(shù)：清除已經(jīng)污染宿主的細菌六、預(yù)防SSI干預(yù)方法

——抗菌藥物的應(yīng)用143需植入假體，心臟手術(shù)、神外手術(shù)、血管外科手術(shù)等六、預(yù)防SSI干預(yù)方法

——抗菌藥物的應(yīng)用預(yù)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(yù)防SSI干預(yù)方法

——抗菌藥物的應(yīng)用外科預(yù)防性抗生素的應(yīng)用：預(yù)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(yù)防SSI干預(yù)方法

——抗菌藥物的應(yīng)用預(yù)防性抗菌素顯示有效的手術(shù)有：婦產(chǎn)科手術(shù)胃腸道手術(shù)(包括闌尾炎)口咽部手術(shù)腹部和肢體血管手術(shù)心臟手術(shù)骨科假體植入術(shù)開顱手術(shù)某些“清潔”手術(shù)六、預(yù)防SSI干預(yù)方法

——抗菌藥物的應(yīng)用外科預(yù)防性抗生素的應(yīng)用：預(yù)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(yù)防SSI干預(yù)方法

——抗菌藥物的應(yīng)用

理想的給藥時間？目前還沒有明確的證據(jù)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(nèi)給藥影響給藥時間的因素:所選藥物的代謝動力學(xué)特性手術(shù)中污染發(fā)生的可能時間病人的循環(huán)動力學(xué)狀態(tài)止血帶的使用剖宮產(chǎn)細菌在手術(shù)傷口接種后的生長動力學(xué)

手術(shù)過程

012345671hr2hrs6hrs1day3-5days細菌數(shù)logCFU/ml六、預(yù)防SSI干預(yù)方法

——抗菌藥物的應(yīng)用149術(shù)后給藥，細菌在手術(shù)傷口接種的生長動力學(xué)無改變

手術(shù)過程抗生素血腫血漿六、預(yù)防SSI干預(yù)方法

——抗菌藥物的應(yīng)用Antibioticsinclot

手術(shù)過程

血漿中抗生素予以抗生素血塊中抗生素血漿術(shù)前給藥，可以有效抑制細菌在手術(shù)傷口的生長六、預(yù)防SSI干預(yù)方法

——抗菌藥物的應(yīng)用151ClassenDC,etal..NEnglJMed1992;326:281切開前時間切開后時間予以抗生素切開六、預(yù)防SSI干預(yù)方法

——抗菌藥物的應(yīng)用不同給藥時間，手術(shù)傷口的感染率不同NEJM1992;326:281-6投藥時間感染數(shù)（%）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(shù)前（切皮前45-75min)170810(0.9%)1.0圍手術(shù)期（切皮后3h內(nèi)）2824(1.4%)2.4(0.9-7.9) 2.1手術(shù)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(shù)六、預(yù)防SSI干預(yù)方法

——抗菌藥物的應(yīng)用結(jié)論：抗生素在切皮前45-75min或麻醉誘導(dǎo)開始時給藥，預(yù)防SSI效果好153六、預(yù)防SSI干預(yù)方法

——抗菌藥物的應(yīng)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(yīng)在切皮前45～75min給藥六、預(yù)防SSI干預(yù)方法

——抗菌藥物的應(yīng)用外科預(yù)防性抗生素的應(yīng)用：預(yù)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(yù)防SSI干預(yù)方法

——抗菌藥物的應(yīng)用抗生素的選擇原則：各類手術(shù)最易引起SSI的病原菌及預(yù)防用藥選擇六、預(yù)防SSI干預(yù)方法

——抗菌藥物的應(yīng)用

手術(shù)最可能的病原菌預(yù)防用藥選擇膽道手術(shù)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(shù)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(jié)、直腸手術(shù)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(shù)革蘭陰性桿菌頭孢呋辛；環(huán)丙沙星婦產(chǎn)科手術(shù)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(yīng)用）注:各種手術(shù)切口感染都可能由葡萄球菌引起六、預(yù)防SSI干預(yù)方法

——抗菌藥物的應(yīng)用外科預(yù)防性抗生素的應(yīng)用：預(yù)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(yù)防SSI干預(yù)方法

——抗菌藥物的應(yīng)用單次給藥還是多次給藥？沒有證據(jù)顯示多次給藥比單次給藥好傷口關(guān)閉后給藥沒有益處多數(shù)指南建議24小時內(nèi)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(shù)時間延長或術(shù)中出血量較大時可重復(fù)給藥細菌污染定植感染一次性用藥用藥24h用藥4872h數(shù)小時從十數(shù)小時到數(shù)十小時六、預(yù)防SSI干預(yù)方法

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

——抗菌藥物的應(yīng)用減少毒副作用不易產(chǎn)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(guān)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(yù)防SSI干預(yù)方法

——抗菌藥物的應(yīng)用延長抗菌素使用的缺點：六、預(yù)防SSI干預(yù)方法

——抗菌藥物的應(yīng)用外科預(yù)防性抗生素的應(yīng)用：預(yù)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(yù)防SSI干預(yù)方法

——抗菌藥物的應(yīng)用應(yīng)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(nèi)酰胺類抗生素半衰期為12h，若手術(shù)超過３４h，應(yīng)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(shù)，術(shù)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(yù)防效果，不予提倡不應(yīng)將日常全身性應(yīng)用的抗生素應(yīng)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(yīng)用可能有一定益處六、預(yù)防SSI干預(yù)方法

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

——抗菌藥物的應(yīng)用預(yù)防用藥易犯的錯誤：在開刀前45-75min之內(nèi)投藥按最新臨床指南選藥術(shù)后24小時內(nèi)停藥擇期手術(shù)后一般無須繼續(xù)使用抗生素大量對比研究證明，手術(shù)后繼續(xù)用藥數(shù)次或數(shù)天并不能降低手術(shù)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(shù)次小結(jié)預(yù)防SSI干預(yù)方法

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

脫毛0.6%備皮時間 術(shù)前24小時前 ＞20%

術(shù)前24小時內(nèi) 7.1%

術(shù)前即刻 3.1%方法/時間 術(shù)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(shè)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(nèi)氫原子核是人體內(nèi)最多的物質(zhì)。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(nèi)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(shù)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(chǔ)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(chǎn)生能量

三、弛豫（Relaxation）回復(fù)“自由”的過程

1.

縱向弛豫（T1弛豫）：

M0（MZ）的恢復(fù)，“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(fù)到M0的2/3所需的時間

T1愈小、M0恢復(fù)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(quán)成像、T2加權(quán)成像

所謂的加權(quán)就是“突出”的意思

T1加權(quán)成像（T1WI）突出組織T1弛豫（縱向弛豫）差別

T2加權(quán)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(shù)百至數(shù)千毫秒（ms）范圍T2值的長度在數(shù)十至數(shù)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。正常或異常的所在部位即在同一層面觀察、分析T1、T2加權(quán)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(jié)構(gòu)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(shù)－－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(chǎn)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(yīng)層面MXYGY→沿Y方向1H有不同ω