因無輻射、軟組織解析度高及多引數成像等原因，磁共振已成為最重要的影像檢查工具之一。但
成像速度慢和噪音大
是磁共振的兩大Bug。
“為什麼”系列第4期，聚焦磁共振噪聲的產生原因，以及主流廠家的解決辦法。
不管是誰，第一次接觸磁共振，都會震驚於其如手提鑽一樣的撞擊聲。我做過2次，60cm孔徑“完美”搭配巨大的噪音，真崩潰。
今天我們談一下：都2021年了，為什麼磁共振檢查還這麼吵？
1
磁共振發出哪些聲音？
眾所周知，磁共振是安裝在遮蔽機房裡的，主要用來遮蔽磁場，順便減少噪聲對技師的影響。在磁共振機房，我們主要能聽到兩個聲音：
1）不管做不做檢查，磁共振都會發出類似“piu piu”、“呲呲”的聲音，大概1次/秒，比較清脆。這是冷頭執行的聲音，雖不讓人愉悅，但還是比較能讓人接受的。
2）開始檢查時，磁共振就會高頻率發出有規律的“哐哐哐”、“噠噠噠”的聲音。家庭裝修時，會用電鑽打牆，聲音特別大。磁共振工作時的聲音和電鑽打牆有一拼，尤其
平面回波成像序列(echo planar imaging sequence)最響，大概在110-120分貝
。這會導致患者不適，焦慮，甚至暫時性聽力喪失。
讓我們痛苦的是後者，與其相比，冷頭簡直“沒聲音”。
2
噪聲是哪來的？
磁共振分為三大塊：磁體、射頻和梯度，今天的主角是梯度。
01
很吵的梯度
我們知道，磁體有主磁場，梯度也有梯度場，兩者原理都是一樣的，都是“電流磁效應”。與主磁場相比，梯度場則小得多。以我院新配置的GE Architect磁共振為例，其主磁場是3。0T，梯度場強44mT/m。
梯度線圈
與主磁場的（幾乎）恆定不變不同，梯度場是隨時間快速變化的。根據電磁感應定律，變化的電流產生變化的磁場。當需要梯度場變化時，改變梯度線圈中的電流即可。
當線圈中有電流時，承載電流的導線會受洛倫茲力的作用。當需要切換梯度場時，電流會急劇變化，洛倫茲力也相應變化。洛倫茲力會使梯度線圈產生機械振動和位移，繼而撞擊到機器的托架，從而產生噪音，這就是磁共振最大的噪聲源。
需要說明的是，
該噪聲與磁共振序列相關，不同磁共振成像序列產生的噪聲會有差異
。
其實偶爾吵也就算了，關鍵她是沒完沒了的吵。
02
很持久的梯度
我們知道磁共振掃描很耗時，哪怕是一個磁共振平掃也要10分鐘。這和磁共振成像原理有關：在主磁場下，透過射頻脈衝和梯度場的配合使掃描區域（FOV）的質子產生訊號，射頻線圈採集訊號並且將其填充到K空間，最後K空間的資料透過傅立葉變換轉換成磁共振影象。
這是因為：磁共振訊號採集不像平板DR那樣“一蹴而就”，而是“一條一條”逐漸填充的。舉個栗子，
一幅300*300的磁共振影象，則至少要掃描300次(相位編碼)，每一次採集300個取樣點(頻率編碼)，形成了K空間
。
如下圖，以最簡單的自旋迴波序列（SE）為例，每次採集“一條線”Z軸梯度（綠色）開關2次，Y軸梯度（黃色）開關1次，X軸梯度（藍色）開關1次。形成一幅300*300的磁共振影象，梯度會開關1200次。
一般頭部磁共振平掃會產生124張圖(T1軸位，T2軸位，DWI，T2-flair)。那麼整個頭部掃描中，整個梯度系統會開關124*1200=148800次。
綜上，磁共振的噪聲，又大，時間又長。
03
很給力的梯度
一般說來，
梯度場越強，切換效能越好，振動越大，當然其產生的噪聲也就越強
。梯度系統性能的提高，大大加快了磁共振訊號的採集速度。毫不誇張的說，沒有梯度系統的發展，就不可能有今天的快速成像技術。
因此，
降低噪聲和提高掃描速度在某種程度上來說是矛盾的
。
道理是這個麼道理，但真的不能忍。
3
巨頭們怎麼解決的？
2003年諾貝爾生物醫學獎曼斯菲爾德教授曾經說過：磁共振最大的不足就是噪音太大。
降噪一直是各大廠商的追求，各家也都推出了靜音技術。根據噪聲產生及傳播方式，主要包括3類降噪方法：
01
從聲音源頭上降噪
噪音的源頭是梯度線圈。除非梯度不工作，否則一定會產生噪聲。從源頭徹底消除靜音是不可能的，只能減小。在這方面各家都有相應的低噪聲成像軟體包，如GE的SilentScan，飛利浦的ComforTone，西門子的QuietX。其原理是透過
智慧地疊加梯度和降低切換率，提供儘可能平滑的梯度軌跡，能顯著降低噪聲，並使噪聲更平滑、更悅耳
，而不會對影象質量和掃描時間產生顯著影響
。舉個栗子，西門子Quite Suite可以實現全序列靜音，以膝關節T2 TSE序列為例，噪音降低了82%。
“所有靜音技術，其實都是以其他技術指標讓步得到的。”
該技術很好，明顯降低了噪聲，很靜音；
但也的確一定程度上延長了掃描時間，還導致信噪比下降了約10%。
所以，到底是追求靜音還是效率，不是由你我決定，而是由病人量和下班時間決定。
西門子Quiet Suite靜音平臺
02
從傳播途中降噪
噪聲傳播主要有兩個途徑：空氣傳播和固體接觸傳播。
因此，為降低噪聲傳播，可以在磁體間牆體和天花板等新增吸音材料能有效減弱噪聲在室內的混響，還可將靜噪阻尼材料填充在磁體和梯度線圈空隙內以減弱噪聲向空氣中傳播（GPS都有）。
更有效的方法是，在振源即梯度線圈附近阻斷傳播，比較著名的是佳能“Pianissimo”靜音技術。她將梯度線圈放在
真空腔體
內，阻斷聲音透過空氣傳播；同時把梯度線圈直接固定到地板上，確保與磁體完全隔離，阻斷透過固體接觸傳播振動，從而實現大幅降低噪聲的目的。據官網介紹，Pianissimo技術可降低90%的磁共振檢查噪音。
佳能Pianissimo靜音技術
03
從聽覺上降噪
近幾年非常流行主動降噪耳機，其原理就是採集環境噪音，然後產生與其反相的訊號，用以抵消噪音。
主動降噪原理
主動降噪技術也可以應用在磁共振上。以梯度線圈為例，她透過引入一個額外的線圈，使其能抵消整個線圈實體結構的某些振動模式，從而降低整個結構發出的噪音，同時不削弱整個線圈要產生的梯度場。比如GE的ART （Acoustic Reduction Technology） 靜音技術就是一種主動降噪技術。此外，還可以配置具備雙通道（耳機和麥克風）的主動降噪耳機，同樣也能顯著降低磁共振噪聲。
磁共振相容降噪耳機
4
小結
無論從硬體上還是序列設計上，以上方法均取得了不錯的降噪效果。
其實，真的可以（幾乎）消除噪音。但就像之前說的，“降噪”和“快速掃描”一定程度上是矛盾的。因此，我們想要的並不是“盲目”靜音，而是在掃描時長、影象質量和噪音之間做平衡，並保證在前兩者的前提下，盡力追求靜音。。。
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