主動式元件

主動式噪音抑制最早由德國的Lueg 於 1933 年提出。概念是透過一相位與噪 音源相差180 度的波主動疊加以取得安靜環境，如下圖 2-6 所示。由於當時硬體 設備不夠精良，無法準確偵測聲波並適時地製造出抗噪波，在當代並未受到世人 的重視。

圖2-6 主動式噪音抑制圖[15]

直到1960 年 Simshauser 和 Hawley 提出主動式耳機的計劃之後，才逐漸引 起廣泛的研究。主動式抗噪耳機概念如下圖2-7 所示:

1. 外在環境噪音，如飛機、火車的聲音。本實驗中為 MRI 的噪音。

2. 外側的麥克風偵測噪音訊號，經由電子元件運算。

3. 喇叭撥出抗噪波以取得安靜的環境

4. 環境噪音與喇叭產生之抗噪波會疊加，使聽者接收到的聲音變小。

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圖2-7 主動式抗噪耳機示意圖[16]

而將此技術真正應用於 MRI 上為 1989 年 Goldman 的研究，結合主動式與 被動式的方法進行噪音抑制，得到14.2 分貝的降噪[17]。礙於當時技術，此系統 並未置於高磁場與快速變化序列之環境進行噪音抑制，主動式噪音抑制也僅針對 500Hz 以下的 MRI 噪音；1997 年，McJury 同樣使用主動式噪音抑制消除 MRI 噪音，使用的適應性演算法為 FULMS(Filtered-U-LMS)[18]，結果顯示對 500Hz 以下的噪音有不錯的抑制結果，並且請6 位測試者感受其系統抑制的效果，其中 覺得效果不錯的只有一位，普通的有兩位，其餘三位均感受不到抗噪的效果；1999 年，Casper K. Chen 使用類神經網路演算法來做主動式噪音抑制[19]，使用兩個 喇叭一個做為噪音源，一個做為反噪音源，面對面撥放來模擬主動式抗噪系統，

對gradient echo 脈衝序列有 18 分貝的模擬效果。而本實驗室的卓冠宏學長於 2007 年運用FxLMS 在 bruker 3T 的系統上成功地做出降噪效果，使用 EPI 的掃描序列 於主要頻率937 赫茲處有 9.4 分貝的降噪效果[20]。

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圖2-8 卓冠宏學長對 EPI 掃描序列之降噪效果[20]

而Mingfeng Li 於 2007 年使用 FxLMS (Filter-X-LMS)演算法，並比較演算法 實現於前饋型、回饋型、混和型的系統架構上(表 2-2)，且利用螺線管以及喇叭 模擬4T MRI 環境測試，可達 10.9 分貝之平均抗噪[21]。隨後，Mingfeng Li 實際 將FxLMS 應用在 4T-INOVA MRI 上，為了抗噪系統的穩定，在沒有開射頻脈衝 (Radio Frequency Pulse)的情形下，進行抗噪量測，但也因此無法成像。此系統在 EPI 噪音有 13 分貝的降噪。這研究發表於 2011 年，並記載被動式元件於 MRI 上噪音抑制之成效[22]。

表2-2 Mingfeng Li 比較前饋型、回饋型、混合型三種演算法之結果圖[21]

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圖2-9 Mingfeng Li 於實際系統之 EPI 降噪結果[22]

由此可見，傳統的方法尚未取得太大的成效，對於吵雜且寬頻的EPI 脈衝序 列，仍然沒有出現穩定且實用的系統。因此，本實驗採取自創之先驗資訊(Prior information Based Algorithm)適應性演算法，針對 EPI 這組噪音所設計，在實際 的磁共振影像系統上有取得不錯的成效。並比較FxLMS 和先驗資訊演算法在實 際和模擬結果上之優劣。

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