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磁共振为什么这么“吵”

经常有患者做完磁共振都会震惊于其如手提钻一样的撞击声,会提一些建议,“你们机器太吵了”“你们这机器是不是太旧了,换个新的吧”“你们机器坏了吧,这声音承受不住啊!”,这些问题到底是怎么回事呢?

01 磁共振发出哪些声音?

众所周知,磁共振是安装在屏蔽机房里的,主要用来屏蔽磁场,顺便减少噪声对技师的影响。在磁共振机房,我们主要能听到两个声音:(1)不管做不做检查,磁共振都会发出类似“piu piu”、"呲呲"的声音,大概1次/秒,比较清脆。这是冷头运行的声音,虽不让人愉悦,但还是比较能让人接受的。(2)开始检查时,磁共振就会高频率发出有规律的“哐哐哐”、“哒哒哒”的声音。磁共振工作时的声音和电钻打墙有一拼,尤其平面回波成像序列(echo planar imaging sequence)最响,大概在110-120分贝。这会导致患者不适,焦虑,甚至暂时性听力丧失。让我们痛苦的是后者,与其相比,冷头简直“没声音”。

02 噪声是哪来的?

磁共振分为三大块:磁体、射频和梯度。

1、很吵的梯度

我们知道,磁体有主磁场,梯度也有梯度场,两者原理都是一样的,都是“电流磁效应”。与主磁场相比,梯度场则小得多。主磁场的(几乎)恒定不变,梯度场是随时间快速变化的。根据电磁感应定律,变化的电流产生变化的磁场。当需要梯度场变化时,改变梯度线圈中的电流即可。当线圈中有电流时,承载电流的导线会受洛伦兹力的作用。当需要切换梯度场时,电流会急剧变化,洛伦兹力也相应变化。洛伦兹力会使梯度线圈产生机械振动和位移,继而撞击到机器的托架,从而产生噪音,这就是磁共振最大的噪声源。MRI噪音的主要来源是梯度场切换时,线圈在磁场中高频震荡产生的。需要说明的是,该噪声与磁共振序列相关,不同磁共振成像序列产生的噪声会有差异。

2、很持久的梯度

我们知道磁共振扫描很耗时,哪怕是一个磁共振平扫也要七八分钟。这和磁共振成像原理有关:在主磁场下,通过射频脉冲和梯度场的配合使扫描区域(FOV)的质子产生信号,射频线圈采集信号并且将其填充到K空间,最后K空间的数据通过傅里叶变换转换成磁共振图像。这是因为:磁共振信号采集不像平板DR那样“一蹴而就”,而是“一条一条”逐渐填充的。例如,一幅300*300的磁共振图像,则至少要扫描300次(相位编码),每一次采集300个采样点(频率编码),形成了K空间。以最简单的自旋回波序列(SE)为例,每次采集“一条线”Z轴梯度(绿色)开关2次,Y轴梯度(黄色)开关1次,X轴梯度(蓝色)开关1次。形成一幅300*300的磁共振图像,梯度会开关1200次。一般头部磁共振平扫会产生95张图(T1轴位,T2轴位,DWI,T2-flair)。那么整个头部扫描中,整个梯度系统会开关95*1200=114000次。所以磁共振的噪声又大时间又长。

03 如何降低噪音带来的不适?

原理上磁共振检查的噪声是不可避免的,虽然市面上所有磁共振设备的噪音都受到严格的控制,在对人体安全的范围内,磁共振检查的声压平均值约为99dB,峰值超过140dB。大部分磁共振序列的噪声不高,但是极个别序列噪声较高,如DWI-EPI序列可超过100分贝。但是,对于声音特别敏感的人群,有时候做磁共振检查会比较难以忍受,导致检查结果不理想或者失败,这时我们可以用一些阻断噪音的办法。阻断噪音传播有三种方式:1防止噪声的产生;2阻断噪声的传播,3、 防止噪声进入耳朵。

对于第一种方式,目前提出的静音磁共振序列(如UTE)使用非常平缓的梯度场,使得梯度线圈受到的洛仑兹力几乎为零,实现了从源头上最大程度的降噪,可以将噪音降到55分贝左右的水平(相当于豪华轿车行驶时座舱内的噪音水平)。现如今各巨头厂家都有相应的低噪声成像软件包,如西门子的QuietX、飞利浦的ComforTone、GE的SilentScan,这些技术在降噪方面取得了很好的效果,但普及度不够,磁共振噪声仍广泛存在于磁共振检查过程中。

对于第二种方式,目前磁共振生产厂家大多使用特殊的梯度线圈设计,如悬挂式线圈设计、真空隔离层或者加入隔音材料等方法,将线圈振动产生的噪声传播降低,但普及度同样不够,。

对于第三种方式,是我们目前最常用降低噪声的方法,比如使用棉花团、耳机及硅胶耳塞等,最大限度减小患者受到的噪声影响,让患者能够在相对安静舒适的环境中进行检查。

声学噪声的减低不仅可以增加患者在检查期间的舒适度,并且可以增加对检查过程的接受度,患者的不自主运动和暂时的听力问题同样会减少,获得的图像质量有望得到改善。

虽然磁共振噪音难以避免,但是磁共振检查时用到的所有的参数都是在安全范围内,噪音是受到严格控制的。而且一般进行磁共振检查时,工作人员都会对检查者采取一些保护措施,如戴耳机和塞棉花团等,也会提前告知患者检查时会出现噪声,因此,检查不必过于担心。如果是检查后出现双耳不适者也不必过于紧张,这种情况发生的概率极低,且发生后休息两天也能恢复正常。(文/孙红梅 作者就职于河南省中医院磁共振室)