第五章 實驗結果
5.4 噪音抑制結果
6.1.4 MRI 噪音訊號
討論MRI 的訊號與主動式抗噪的關係。
1. 不同組 EPI 的噪音訊號有些許差異:
經實際分析的結果知，每次的EPI 訊號皆有些許的訊號差異，大約是三十分 之一倍左右的差異(三十分貝)，這裡本研究認為是在 EPI 掃描時，整個 MRI 因為 線圈碰撞而會有震動所致，會稍稍改變聲波傳遞的位置，還有 MRI 本身之硬體 不理想性所致。
2. 其他掃描序列之效果:
本研究也用先驗資訊演算法在其他幾組掃描序列上，看是否也有相同效果。
Rare T1:
第一組和對照組相減是 21.4 分貝，第二組和對照組相減是 16.7 分貝，EPI 的噪音相減都可達30 分貝以上。因此，Rare T1 使用先驗資訊的效果可能會較差。
圖6-4 Rare T1 使用先驗資訊演算法 GEFC T1 3D:
由圖6-5 知，找不到 GEFC T1 3D 噪音之週期和重覆性，故無法使用先驗資 訊演算法，做出來沒有效果。
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圖6-5 GEFC T1 3D 噪音時域圖 RARE T2:
第一組和對照組相減是 22.7 分貝，第二組和對照組相減是 24.5 分貝，EPI 的噪音相減都可達30 分貝以上。相較起來，Rare T2 使用先驗資訊演算法的效果 可能會較EPI 差，但又會比 RARE T1 好些。
圖6-6 Rare T2 使用先驗資訊演算法 SNAP T2 3D:
與GEFC T1 3D 相同，找不到週期和重覆性，故無法使用先驗資訊演算法，
做出來沒有效果。
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圖6-7 SNAP T2 3D 噪音時域圖 6.1.5 受試者實驗
討論實際收受試者時會面臨到的問題，以及抗噪對人體之影響。
1. 人對不同頻帶之心理上的影響:
如圖所示，人體對三四千赫茲的音頻較為敏感。兩千赫茲之真實音壓15 分貝 聽來起來就像20 分貝一樣，真實音壓 77 分貝聽起來像 80 分貝。對低頻的部分 較為不敏感，兩百赫茲真實音壓 32 分貝聽起來像 20 分貝 82 分貝聽起來像 80 分貝。而這張圖的量測是由正常沒有聽力受損的年輕人實際去聽這些聲音，分辨 各種聲音之強弱，而去描繪出來的圖型。
若本噪音系統於100 分貝真實音壓處降低了 10 分貝，聽起來應也降低了 10 分貝。再往更低頻處降低噪音的話，實際降低15 分貝聽起來有 20 分貝的效果。
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將原本的圖形用A-weighting 計算頻譜，重算一到四組結果。
第一組: TR=3 sec ;3.9x3.9x4mm3; slices=24
10dB 12dBA
圖6-10 第一組實驗之 dB 與 dBA 頻譜圖
第二組: TR=3 sec ; 3.75x3.75x3.75 mm3; slices=35
9dB 9.1dBA
圖6-11 第二組實驗之 dB 與 dBA 頻譜圖
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第三組: TR=3 sec ; 3.75x3.75x3.75 mm3; slices=24
8.6dB 9.3dBA
圖6-12 第三組實驗之 dB 與 dBA 頻譜圖
第四組: TR=2 sec ; 3.75x3.75x4 mm3; slices=28
9.6dB 10.6dBA
圖6-13 第四組實驗之 dB 與 dBA 頻譜圖
之前用耳朵聽結果是覺得第二組比較不明顯，第三組比較好些。此結果多少 可驗證。
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2. 位移和時間與實驗結果之關係
模擬人在做實驗時如果有晃動到，或者重新調整位置時，對主動式抗噪結果 的影響。用水球模擬人的頭部。
系統連續18 小時都有大致相同的聲響，這是在假體沒有送出來的情形下，因 此本實驗認為不同時間只要假體沒送出，都能做出效果。這裡測試將假體送出再 送入MRI(第一組)，以及假體送出重新擺放後再送入 MRI(第二組)，噪音有何不 同。
A.第一組測試
使用水球假體收噪音訊號，收一組噪音訊號就將水球推出MRI。不重新擺放 水球，再送進MRI 中心掃描相同參數，這樣重複五次。
一共做了 5 組。以第一組的 Marker 和抗噪波消除第二到四組的波型。下圖 6-14 是對照組的波型，6-15 是實驗組減掉對照組的波型對照圖。
圖6-14 水球假體上收 EPI 噪音(第一組)
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第二組 12.7dB 第三組12.1dB
第四組 12.0dB 第五組 12.4dB
圖6-15 相同位置重置之 EPI 噪音(第一組)
效果皆不錯，可見將假體送出再重新對位的些微誤差不會影響抗噪效果。
B.第二組測試
接著，在每次掃描時都將水球推出，並重新擺放位置，來模擬有移動到，甚 至換一個不同大小的頭型所做出來的聲音差別。一樣使用相同之掃描參數
一共做了5 組，重新擺放了四次。以第一組的 Marker 和抗噪波消除第二到四 組的波型。下圖6-16 是對照組的波型，6-17 是實驗組減掉對照組的波型對照圖。
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圖6-16 水球假體上收 EPI 噪音(第二組)
第二組 4.0dB 第三組 2.9dB
第四組 0.1dB 第五組 3.2dB
圖6-17 不同位置重置之 EPI 噪音(第二組)
這裡目測各組的位移皆在1 至 4 公分以內。推測降噪之誤差的來源是由於聲
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波傳遞之能量與距離成反比，越遠越小，以及相位改變。因此，些許的移動使噪 音之相位以及振幅皆會改變，抗噪的效果會大大降低。
3. 主動式抗噪對掃描時間之實際效果
如圖6-18 所示，原本被動式元件可將建議之人體暴露噪音中時間由一分鐘提 升至約三十分鐘。加了主動式抗噪之後估計約可掃描四小時的時間。
圖6-18 ANC+PNC 之結果圖 4. 掃瞄電容式麥克風之實際影像
下圖6-19 為麥克風放置在耳道內所掃描出來的影像圖，可看出與一般耳道之 空腔假影無異，對實驗影像並無明顯影響。
圖6-19 掃瞄電容式麥克風之實際影像
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6.2 結論
本研究使用最新的數位訊號處理器架構了一個即時的主動式噪音抑制系統，
為使本系統符合理想環境，本研究更新了硬體裝置，製作放大倍率固定與頻率響 應平整之訊號放大器，而新型的數位訊號處理器則有更短的 DAC 和 ADC 時間 延遲。而系統之總時間延遲為0.64 毫秒。
使用之先驗資訊演算法在實際的磁共振影像系統上可取得約9.5 分貝的 EPI 噪音抑制，加上原有之被動式抗噪元件的話估計可達26 分貝的噪音抑制。
先驗資訊演算法之優點在於，可準確預測未來噪音，克服系統之總時間延遲 0.64 毫秒，而最多只有頻率響應取樣時間一半之時間延遲 0.05 毫秒，抗噪效果 可大為提升。缺點在於，只適用於非常規律之週期噪音，前置作業時間較一般主 動式抗噪系統長。
若需使系統的抗噪效果更為提升，加快數位訊號處理器的速度、降低演算法 的時間複雜度與取得平坦頻率響應的耳機為最有效的做法。
本實驗使用之電容式麥克風與耳機皆屬於非鐵磁性，在 MRI 掃描室中使用 無安全上的疑慮。
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