本文原载于《中华放射学杂志》2016年第2期
MRI目前已成为临床诊断和研究中不可或缺的影像检查手段。然而，MRI扫描时产生的多种类型高强度噪声，会对受检者及长期处于扫描工作间的操作者产生一系列不良影响，出现焦虑、语言交流障碍、耳鸣及头晕目眩等症状，更严重者可能会导致暂时性或永久性听阈改变甚至耳聋[1]。基于此，笔者总结MRI系统产生噪声的特点和机制、噪声对听力的影响，并对降噪技术的研究进展进行综述。
噪声指音量过强、使人烦躁而危害人体健康的声音。以频率（单位为Hz）、强度（单位为dB）、持续时间来定义，可分为稳定型、间歇型、脉冲型、爆发型[1]。人耳对声音最敏感的频率带分布在4 kHz左右[2]。由于人耳对不同频率声音的敏感性不同，因此声音强度以等效加权值dB（A）表示，噪声超过85 dB(A)易引起听力损伤。目前，国际标准组织将噪声卫生标准定为：连续噪声暴露8 h，等效连续A声级为85~ 90 dB(A )，最高限为115 dB(A)[3]。
MRI扫描过程中产生的噪声以梯度噪声最显著[4]。Price等[5]测得0.23 T和3.0 T MRI的系统噪声分别为（82.56± 0.10）、（118.46±1.30) dB(A)，3.0 T MRI序列峰声压水平为125~ 130 dB(A)。不同场强、序列MRI的噪声值见表1[6]。由此可见，高场强MRI系统峰声压水平已明显超过噪声标准。MRI的系统噪声主要来源于梯度场的切换[7,8,9,10,11,12,13,14]。梯度线圈位于主磁场内，线圈中快速变化的电流根据Fleming左手定律，将在洛仑兹力的作用下振动而产生噪声，主要表现为叩击、敲打和类似钟表的磕打声[15]。Price等[5]对不同机型和场强MRI系统噪声的研究发现，同一场强、不同机型噪声大小不同，同一机型、不同场强噪声大小亦不同，噪声随着场强和成像速度增大而增强。梯度场采用快速切换的扫描序列，如单次激发回波平面扩散加权序列（single shot echo planar imaging diffusion weighted，SS EPI DWI）产生的噪声水平较高[16]。总之，梯度场越强，切换越快，噪声越大[17]。
MRI系统听性噪声大小亦与扫描使用的序列参数有关，改变序列参数，梯度输出（梯度的切换率或强度）发生改变，产生的噪声大小就不同[5]。扫描参数（如FOV、TR）对噪声大小的影响比梯度场更强[5]，层厚越薄、FOV越小、TR越短，听性噪声越强[1]。MRI系统听性噪声大小除了与梯度切换速率、扫描序列参数有关，还依赖于MRI系统的硬件结构及周围的环境。MRI设备有无隔音以及线圈材料、结构、支持梯度线圈的各种部件等都会影响声音的传递，使传入人耳的噪声大小发生变化[1]。Price等[5]的研究发现：（1）磁体内不同位置噪声大小不同，声压水平测试计从磁体系统等中心位点沿着Z方向在不同位置进行测量，每个点测得噪声值不同，其中磁体孔入口处噪声最大，从而对足先进入磁体的检查项目受检者（如盆腔检查）造成的听性危害较大；（2）志愿者进入磁体中时，比空磁体或放水膜时在等中心位点测到的噪声大，提示受检者进入磁体对噪声的大小有影响；（3）图像扫描方向不同产生噪声大小不同，与横断面和矢状面相比，冠状面扫描产生的噪声较大。
MRI系统噪声严重妨碍了医师与受检者之间的交流，使医师无法及时了解到患者的反馈意见，从而影响某些功能性成像的图像质量，甚至可能造成受检者及操作者的听力损伤[15]。噪声对听觉功能的影响主要表现为听觉敏感度下降、阈值升高、语言接收和信号辨别力减弱，严重时还可造成耳聋。听力损伤可发生于听觉环路的任何一个环节，包括外耳道、中耳传导结构、耳蜗、耳蜗神经及中枢听觉通路[18]。噪声引起的听力改变称为听阈改变，分为暂时性和永久性2种。暂时性听阈改变指脱离噪声环境后，经过一段时间听力可以恢复到原水平。Brummett等[19]报道，43％的患者在未采取听力保护或保护不佳时行MRI检查后出现暂时性听阈改变。永久性听阈改变指噪声或其他有害因素导致的听阈升高，不能恢复到原水平。Mollasadeghi等[20]对1例患者进行追踪研究发现，1.5 T MRI噪声暴露后25 min患者双侧感觉性听力丧失，并在3个月后复查未见恢复，推测此患者听阈发生永久性改变。噪声性听力损伤可发生于各个年龄段的人群。听力受损后会引起一系列生理及心理问题，对于儿童会影响听觉及语言功能的发育，对于成年人会引起社会性及职业性问题。噪声对处于高风险状态的人群产生的损伤更大，如早产儿对听性噪声比足月儿敏感[21]。
MRI系统噪声峰声压水平为120~ 130 dB(A)，此范围噪声主要损伤耳蜗毛细胞[22]。长期在高声压作用下，细胞处于高代谢和高负荷状态，导致衰竭和死亡[3]。噪声可能通过以下机制导致细胞损伤：（1）噪声导致耳蜗毛细胞血流状态、血氧水平及血管形态的改变，使细胞发生缺血缺氧，氧自由基、凋亡因子增多对细胞造成损害[23]。（2）噪声刺激的早期阶段耳蜗结构产生炎性细胞因子（包括肿瘤坏死因子、白介素-1、白介素-6）引起一系列炎性反应，造成毛细胞的损伤[24]。（3）噪声刺激后细胞A3243G线粒体DNA突变，细胞代谢异常，内外毛细胞失功能导致听力下降[25]。
Ulmer等[26]研究发现，在未采取听力保护措施的情形下行MRI检查后听阈发生暂时性改变。Hattori等[6]报道，1例患者在未采取听力保护措施时行0.5 T MRI检查后出现听力丧失，并伴有严重头痛及眩晕。以上研究结果显示，在未采取听力保护措施时行MRI，MRI噪声主要损伤受检者听力。Radomskij等[27]采用耳声发射测听力方法来评估MRI系统噪声对耳蜗功能的影响，结果显示，佩戴耳塞行1.5 T MRI检查后10 min患者的耳声发射值下降，而未行MRI检查的对照组人群在相同的时间间隔内行2次耳声发射检查，结果未见明显差异，提示MRI系统噪声对耳蜗功能有影响。Mollasadeghi等[20]报道了1例患者经1.5 T MRI噪声暴露后25 min发生永久性听力改变，而另1例患者行3.0 T MRI检查后单侧听力丧失并伴有耳鸣，3 d后听力恢复，仍有耳鸣症状。因此，MRI系统噪声对受检者可产生不同影响，造成暂时性或永久性听力损伤，但由于个体间存在差异，不同研究对象对噪声的敏感性不同，造成的损伤程度亦不同，至今MRI系统噪声暴露对受检者听力影响的程度尚未得出明确结论。
1．被动降噪技术：
（1）改变MRI系统的梯度线圈：第一，改变梯度线圈的机械结构，改变线圈规模或材料以减少机械振动[28,29,30,31]；第二，改变通过梯度线圈的电流，用直流梯度的机械旋转替代变化的电流产生的梯度以降低噪声[1]。但是这2种方法对成像的质量会产生影响。（2）改变MRI序列：由于对噪声水平起主导作用的是特定的扫描序列而非MRI系统本身结构，故可通过改变扫描序列或序列参数来降低噪声。如使用SE序列代替梯度回波序列，并且在扫描过程中尽量减少梯度切换率，可以明显降低噪声水平；但这种方法延长了TE，减少了可以扫描的层数，并且使扫描时间延长，增加患者的不适感。Silent序列可以用一种极短回波时间（TE=0）、低反转角的三维梯度回波成像技术来降噪，该序列以中心辐射来快速填充三维k空间，利用小步长进行近似连续的梯度场幅度变换，降低了梯度场变换速度，减少了序列的梯度脉冲，从而使线圈受到的洛伦兹力近似平稳，从而很大程度地减弱了MRI的扫描噪声[32]，可将噪声降低至磁场周围环境声压水平[33]。但使用Silent序列得到的图像信噪比低，而且此技术目前只能使用于T1WI序列，还有待进一步完善。（3）切断噪声传播途径：噪声通过空气传播和固体接触扩散2种途径扩散。噪声由梯度线圈经过这2种扩散方式直接传至受检者耳部，或引起其他部件震动，产生新的噪声源，再传入人耳。现普遍采用海绵耳塞放入两侧外耳道或使用听力保护耳机（耳罩）的方法降低进入内耳的噪声，耳罩衰减噪声量为31~ 38 dB，耳塞衰减量为10～30 dB[15]。但这种方法有碍于操作者和受检者间的语言交流，且这种被动的降噪方法随着声音的变化其对噪声的衰减是不匀称的，可以较好地降低高频声音，对于低频声音则效果不佳，而且此方法亦不能减低由固体装置传导的声音[34]。Pianissimo静音技术利用超阻尼材料将梯度线圈封固在真空腔中间，避免线圈接触到腔壁，而真空腔可以阻断噪声传播，将噪声有效地降低在70 dB以下[15]。
2．主动降噪技术：
即引入一个额外的线圈，使它能巧妙地抵消整个线圈实质结构的振动模式，从而降低整个结构发出的噪音，但不会削弱整个线圈要产生的梯度场。主动降噪通常采用自适应滤波器进行噪声抵消。自适应噪声抵消系统是自适应最优滤波器的一种变形，其基本原理是将噪声污染的信号与参考信号进行抵消运算，从而消除带噪信号中的噪声。该系统的关键问题在于参考信号要与待消除的噪声具有一定相关性，而与要检测或提取的信号不相关。要能够适应更多的序列，并且在一定程度上跟踪噪声的缓慢变化。实用的自适应滤波算法有最小均方误差类算法和递归最小二乘算法等，其中最小均方误差算法易于实现、性能稳健、应用广泛。自适应噪声抵消方法能滤除大部分序列噪声，但收敛速度不足。谱相减法是语音增强系统中常用的算法之一，该方法首先从带噪语音中获得噪声谱估计，然后将其从带噪语音中减去。通常获得噪声估计的途径是利用无语音段，它对噪声的抑制效果稍优于自适应噪声抵消系统。但谱相减法需要建立在噪声平稳的基础上，如果是非平稳状态则常无法应用。使用直接参考噪声的谱相减方法能有效抑制梯度噪声，并能跟踪噪声的快速变化，对信噪比的提高超过20 dB，可以有效改善医师和患者在扫描时的交互，且收敛速度快，运算量也比最小统计谱相减法小[15]。
MRI梯度噪声的消除将是MRI业界努力的主要方向之一，有望在后续研究中不断优化，为受检者及工作人员提供更舒适的检查环境。
利益冲突
利益冲突 本研究过程和结果均未受到相关设备、材料和药品企业的影响
参考文献（略）
（收稿日期：2015-08-11）
（本文编辑：张晓冬 ）
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