前言：磁共振成像（Magnetic resonance imaging, MRI）目前已成为临床诊断和研究不可或缺的影像检查手段。其具有成像分辨率高、成像模式丰富、可任意方向断层成像、无电离辐射损伤等优点，为临床诊疗的精准、有效实施提供了极有价值的检查信息。然而，MRI扫描时产生的多种类型高强度噪声，是影响患者检查舒适度的重要因素。那么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不良影响吗？让我们一起来看看MRI噪音的物理特点、听力安全防护措施以及降噪方法等，了解一下MRI噪音的相关知识，强化临床MRI扫描实践安全意识，提高检查的安全性。
1. MRI噪音物理及其特点
扫描过程中MRI系统产生的噪声主要来源于梯度场的切换[1,2]，主要表现为叩击、敲打和类似钟表的磕打声[1]，通常在4 kHz以下，大部分低于2 kHz[3] 。当梯度线圈中的电流急剧变化时，线圈金属丝所受洛伦兹力也相应变化，从而产生剧烈的震动，发出巨大的噪声[1] ，并且梯度场越强，切换越快，噪声越大。这便是MRI噪声来源的基本物理基础（图1），其主要的影响因素包括系统特性（场强，硬件结构降噪材料，频率响应特性等）、扫描序列（序列设计、参数及扫描体位等）以及环境等其他因素[4]。
图1 （a）磁共振设备结构与（b）梯度线圈洛伦兹力产生示意图
2.磁共磁共振噪音防噪标准与方案
噪声广泛存在于我们日常的生活、工作环境中，过量或过强的噪声会造成人体精神烦躁，严重者可对人体健康造成危害。作为噪声进入人体最直接的通道，人耳对声音最敏感的频率带分布在1-4 kHz[5]。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dBA表示，当噪声达到80 dB(A)SPL（声压水平），听系统高频区损伤已很明显；当达到80-85 dB(A)SPL时，人体神经系统也有较大影响；当达到90 dB(A)以上的SPL时，语频听力的影响急剧上升；其中，噪声超过85 dBA便可引起听力损伤。
针对MRI检查过程中的噪声暴露，英国药品和健康产品管理局（Medicines and Healthcare Products Regulatory Agency，MHRA）[6]与美国放射学院（American college of Radiology，ACR）[7]制定了相关受试者与检查者的安全标准，主要内容包括：
（a）MRI噪音水平超过80-85dBA，需佩戴耳塞、耳套等听力保护装置；
（b）对于接受扫查的受试或患者，每天8小时噪音接触量不能大于85 dBA；
（c）对于扫描技术员，每天8小时噪音接触量不能大于90 dBA。
3. MRI噪声对听功能的影响
3.1 听觉系统解剖
人类的听觉系统包括外周和中枢两部分：外周部分包括外耳，中耳，内耳和蜗神经；中枢部分指位于蜗神经以上的所有听觉结构，其由神经核、传导束和连和组成（图2）[5]。在听觉形成过程中，耳廓（外耳）就像是一个收音器,负责收集声音,然后将声音传入外耳道,沿着外耳道下行至中耳；随后声音传至鼓膜，引起鼓膜振动，进而声音信息传入中耳内的听骨，然后沿着内耳耳蜗内的液体传送，刺激听觉神经，形成听觉。
除以上空气传导途径外，骨传导亦是声音进入听觉中枢的主要途径：声波经颅骨传入内耳，引起耳蜗内淋巴的流动，从而刺激螺旋器产生听觉。
图2 （a）人耳解剖结构与声音传导；（b）耳蜗频率分区示意图。
3.2 MRI系统噪声对听功能影响
1）噪声对听功能损伤的分型
噪声对听觉功能的影响主要表现为听觉敏感度下降、听阈升高、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[8]。噪声暴露后的听力损伤一般包含三种类型[9]：
暂时性阈移：指的是强噪声暴露引起的听敏度暂时性下降，典型表现为听敏度下降、耳闷感（高频听功能下降引起的一种主观感觉）以及耳鸣。症状持续时间非常短，不到1小时，也可能为数小时或数天。其受影响程度和持续时间取决于所暴露噪声的强度和时间[9,10]。
永久性阈移：当听力阈值不能完全恢复时，就成为永久性阈移。与暂时性阈移相同，影响永久性阈移的基本因素也是强度、持续时间以及频谱。上述因素以复杂的方式相互作用，导致出行程度不同的听阈改变。一般而言，噪声强度越大（超过最小强度即75~80 dBA）且噪声暴露持续时间越长，则导致永久性听力损伤的危险性越高[11]。
声损伤：声损伤出现于一次强烈的噪声暴露，如爆炸[5]。即使暴露时间很短，但强度很高，可导致耳蜗永久性损伤。除了直接损伤耳蜗内毛细胞外，鼓膜也有可能破裂，听骨链出现中断。
2）MRI噪声对听功能的影响
MRI系统噪声峰声压水平为120～130 dBA，此范围噪声主要损伤耳蜗毛细胞[5] 。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[5]。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[12]；
（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[13]；
（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[14]。
因此，MRI系统噪声暴露对被检查者会产生不良影响，尤其是可能会导致听力的丧失，造成暂时性或永久性听力损伤。
4.MRI降噪技术
目前在MRI扫描中，主要用到的是被动降噪和主动降噪两种技术，临床最常见的保护听力方法是使用一次性耳塞或耳机等被动降噪。正确佩戴耳塞后可降低10~30 dB噪音[15]，是实现安全噪声保护的重要基础，其主要包含三个步骤（图3）[16]：（a）将耳塞滚动、揉捏至直径最小；（b）用手拉住上耳廓使外耳道开放，同时将揉捏后的耳塞塞入外耳道；（c）等待耳塞膨胀，填充外耳道起到阻隔噪声空气传递的路径。
图3 （a）MRI检查常规听力防护装置与（b）耳塞佩戴规范。
4.1 被动降噪技术：
-“低噪声”MRI梯度线圈设计
改进梯度线圈机械结构，变换线圈模式、改进材料，达到各方向洛伦兹力平衡，降低机械振动；线圈中以直流电替换交变电流，降低噪声值。
-“Silent”MRI序列设计
极短回波时间（TE=0）、小翻转角、三维梯度回波成像；中心辐射快速填充三维k空间，小步长近似连续梯度场幅度变换，降低梯度场变换速度，减少梯度脉冲；噪声降低至磁场周围环境水平。
-声音传播途径“降噪”
切断噪声来源方案：将隔音材料添加入扫描室墙壁与天花板，减少噪音混响；吸音材料填充入扫描仪空隙；便携式、适行化隔音罩等。
-其他新技术：针对新生儿等特殊群体，应注意选用更为适用的耳塞，比如小型号装置（Carbot Safty Ltd.，Slough，United Kingdom）以及新生儿专用耳套及新生儿专用NICU-MRI系统，均是听功能防护的重要装置。
4.2 主动降噪技术
MRI主动降噪技术的一种方案是通过在梯度线圈附近引入一个额外的线圈，抵消梯度线圈结构的振动模式（洛伦兹力），实现噪声水平的降低。此方案，不会削弱整个线圈的梯度场。
另外一种，即采用噪音抵消或“反相位噪音技术” （Anti-phase noise control）等数字化方案对MRI序列噪声水平进行衰减，其是通过引入噪音（反相位噪音）来干扰噪音，从而起到降低原噪声的目的。
5.总结
MRI扫描过程中的强噪音一直是MRI领域面临的技术挑战。这种噪音声压水平高，会对受检者与操作者的实时交流产生影响，亦存在听功能损伤风险，因此需提升对MRI噪声的认识，加强临床实践中的听力防护措施。目前MRI检查过程中，处于磁场的交流电通过梯度线圈产生的洛伦兹力，引发线圈振动是MRI噪音的源头，与成像相关的梯度磁场切换率、梯度幅度、扫描参数均会对其噪声水平产生影响。同时，磁共振线圈硬件设计以及有无受检者存在，亦会对噪声SPL产生影响。针对高强的噪声环境，MRI安全标准要求80~85 dBA以上噪音环境，需实施听力保护。同时，耳塞与耳套等听力保护装置的规范使用，是MRI检查的标准要求。另外，为进一步降低MRI噪声声压水平，优化MRI线圈设计的被动噪声控制与“反相位噪音”式主动噪声控制是降低MRI噪声的有效手段，因此，静音序列设计将是未来MRI技术发展的趋势，尤其是对高危儿等特殊人群专用MRI防噪辅助设备，具有极强的临床实用价值。
作者：西安交通大学第一附属医院 金超，刘哲
审校：杨健
2022-11-22
参考文献
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