เครื่องถ่ายภาพอวัยวะที่อาศัยพลังแม่เหล็ก

เครื่องถ่ายภาพอวัยวะที่อาศัยพลังแม่เหล็ก

ภายหลังจากที่ได้มีการสร้างภาพตัดขวางของร่างกาย เพื่อให้เห็นรายละเอียดของอวัยวะภายในที่เรียกว่า เอกซเรย์คอมพิวเตอร์ ซึ่งมีศัพท์ทางเทคนิคว่า เครื่องคอมพิวเตด โทโมกราฟ : ซี.ที. (computed tomograph : CT) ทำให้สามารถวินิจฉัยโรคต่างๆ ได้มาก อย่างไรก็ดี ถ้าเป็นภาพของเนื้อเยื่ออ่อน อาจเห็นรายละเอียดไม่ชัดเจน นอกจากนั้น เครื่อง ซี.ที. สามารถสร้างภาพแต่ ตามแนวตัดขวางเท่านั้น จึงอาจเห็นรายละเอียด ของอวัยวะบางอย่างไม่ชัดเจน ต่อมาได้มีการนำ เครื่องถ่ายภาพอวัยวะโดยอาศัยพลังแม่เหล็กมาใช้ ซึ่งเครื่องดังกล่าวนี้มีชื่อเรียกทางเทคนิคว่า เครื่อง แมกเนติค เรโซนานซ์ อิเมจจิง : เอ็ม.อาร์.ไอ. (Magnetic Resonance Imaging : MRI) ที่สามารถถ่ายภาพของเนื้อเยื่ออ่อนได้ชัดเจนดี อีกทั้งสามารถถ่ายภาพอวัยวะตามระนาบต่างๆ ได้ ทั้งตามแนวยาว หรือตามแนวเฉียง สามารถเห็นรายละเอียดของอวัยวะต่างๆ ได้ดีขึ้น

หลักการทำงานของเครื่องเอ็ม.อาร์.ไอ. 

ภาพที่ได้จากเครื่อง เอ็ม.อาร์.ไอ. นั้น เกิดจากอิทธิพลของสนามแม่เหล็ก ต่อการจัดเรียงตัวของอะตอมที่มีอยู่ในเนื้อเยื่อ โดยที่อะตอมของไฮโดรเจนที่มีอยู่ในน้ำและไขมันของร่างกาย ซึ่งตามปกติจะมีการจัดเรียงตัวไม่แน่นอน อย่างไรก็ดี สามารถทำให้อะตอมดังกล่าวจัดเรียงตัวเป็นระเบียบ โดยอำนาจแม่เหล็ก ดังนั้น ในการตรวจวัดดังกล่าว เมื่อให้ผู้ป่วยนอนอยู่ในสนามแม่เหล็กที่มีกำลังสูง อะตอมของโปรตอน จะจัดเรียงตัวกันเป็นระเบียบ เมื่อทำการกระตุ้นด้วยคลื่นวิทยุ การจัดเรียงตัวของโปรตอนเปลี่ยนแปลงไป และเมื่อหยุดกระตุ้น โปรตอนก็จะกลับมาเรียงตัวในสภาพปกติ และปล่อยสัญญาณของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งมีความถี่เท่ากับความถี่ของคลื่นวิทยุที่ปล่อยเข้าไปกระตุ้น สามารถบันทึกคลื่นวิทยุที่โปรตอนของเนื้อเยื่อปล่อยออกมา และนำมาสร้างเป็นภาพของอวัยวะนั้นๆได้ โดยระบบคอมพิวเตอร์

ส่วนประกอบของเครื่อง เอ็ม.อาร์.ไอ. 

เครื่อง เอ็ม.อาร์.ไอ. ประกอบด้วยส่วน ประกอบที่สำคัญ ๔ ส่วน คือ 

(๑) แม่เหล็กที่มี กำลังสูงมาก 
(๒) ขดลวดที่ปล่อยสนามแม่เหล็ก ที่เปลี่ยนระดับได้ (magnetic gradient coil) 
(๓) ขดลวดที่ทำหน้าที่ปล่อยและรับคลื่นวิทยุ และ 
(๔) คอมพิวเตอร์ 

(๑) แม่เหล็กที่มีกำลังสูงมาก 

แม่เหล็กที่นำมาใช้มีได้หลายแบบ ในระยะแรกได้ใช้การสร้างแม่เหล็ก โดยการปล่อยกระแสไฟฟ้าให้ไหลเข้าไปในขดลวด แม่เหล็กชนิดนี้มีน้ำหนักประมาณ ๕ ตัน แต่สนามแม่เหล็กมีความแรงน้อยคือ ๐.๒ เทสลา ต่อมาจึงได้สร้างเป็นแม่เหล็กถาวร แต่มีน้ำหนักมากคือ ประมาณ ๑๐๐ ตัน ความแรงของสนามแม่เหล็กเพิ่มขึ้นเป็น ๐.๓ - ๐.๖ เทสลา ดังนั้น ในระยะ หลังจึงได้พัฒนาเป็นแม่เหล็กที่เป็นแบบ ซูเปอร์ คอนดัคทิพ แมกเนต (Superconductive magnet) โดยใช้ขดลวดซึ่งทำด้วยโลหะผสม เช่น นิโอเบียม ไททาเนียม : เอ็น.บี.ที.ไอ. (Niobium Titaneum : NbTi) แต่ให้ทำงานที่อุณหภูมิต่ำมากคือ -๒๗๐°ซ.จึงต้องใช้ฮีเลียมและไนโตรเจนเหลว แม่เหล็กประเภทนี้มีกำลังสูงมาก คือ สามารถ สร้างให้มีกำลังสูงถึง ๒.๐ เทสลาได้ 

(๒) ขดลวดที่ปล่อยสนามแม่เหล็กที่เปลี่ยนระดับได้ 

ขดลวดนี้บรรจุอยู่ในโพรงของแม่เหล็กที่มีกำลังสูง และอาศัยระบบคอมพิวเตอร์ทำหน้าที่ควบคุมสวิตช์ เพื่อเปิดปิดให้ไฟฟ้าเข้าไปในขดลวดดังกล่าว เพื่อเปลี่ยนระดับของแรงแม่เหล็กตามต้องการ ขดลวดนี้ทำหน้าที่สร้างสนามแม่เหล็ก ให้แก่เนื้อเยื่อที่ต้องการจะสร้างภาพ โดยการ ปรับสนามแม่เหล็กทำให้สามารถสร้างภาพที่ ระนาบหนึ่งระนาบใดตามต้องการ อาจเป็นภาพ ตัดขวาง ตัดตามยาว หรือตัดตามเฉียง โดยไม่ ต้องเปลี่ยนท่าทางของผู้ป่วยและต้องการสร้าง ภาพตัดให้เป็นแผ่นหนาและบางได้

(๓) ขดลวดที่ทำหน้าที่ปล่อยและรับคลื่นวิทยุ 

ขดลวดนี้ทำหน้าที่ปล่อยคลื่นวิทยุ เพื่อส่งเข้าไปยังบริเวณอวัยวะที่ต้องการถ่ายภาพ เช่น อาจวางไว้ที่ศีรษะ หรือแขนขา และมีขดลวดที่ทำหน้าที่รับคลื่นวิทยุ เพื่อนำไปสร้างภาพด้วยระบบคอมพิวเตอร์ ขดลวดที่ทำหน้าที่ส่งและรับคลื่นวิทยุ อาจสร้างเป็นขดแยกกัน หรืออาจใช้ขดเดียวกันก็ได้ 

(๔) คอมพิวเตอร์ 

นำข้อมูลของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ได้จากการปล่อยของเนื้อเยื่อ มาสร้างภาพ โดยใช้ระบบคอมพิวเตอร์ โดยทั่วไป เครื่องจะสร้างภาพ โดยการตรวจรับข้อมูลของคลื่นวิทยุจากเนื้อเยื่อ ประมาณ ๒๕๖ แห่ง

การเพิ่มความชัดเจนของภาพ (image con- trast) ของเครื่อง เอ็ม.อาร์.ไอ. นั้น ขึ้นอยู่กับคุณลักษณะจำเพาะของเนื้อเยื่อ ๒ ประการ คือ 

(๑) ความหนาแน่นของโปรตอนซึ่งเคลื่อนที่ได้ (ที่สำคัญคือในโมเลกุลของน้ำและไขมัน) 

(๒) เวลาการผ่อนคลายทางด้านแม่เหล็ก (nuclear magnetic relaxation times, T1 และ T2) ของโปรตอนเหล่านี้ 

เครื่องเอ็ม.อาร์.ไอ. แบ่งได้เป็นประเภทต่างๆ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับความแรงของสนามแม่เหล็กที่ใช้ ซึ่งมีได้ตั้งแต่ ๐.๐๖-๒.๐ เทสลา สมรรถภาพของเครื่อง เอ็ม.อาร์.ไอ. นั้น ขึ้นอยู่กับความแรงของสนามแม่เหล็ก ยิ่งมีความแรงมาก ก็ยิ่งทำให้ได้ภาพชัดเจนมากขึ้น 

ข้อได้เปรียบและข้อเสียเปรียบของ เครื่อง ซี.ที. และ เอ็ม.อาร์.ไอ. 

เครื่อง ซี.ที.มีข้อได้เปรียบคือ สามารถแยกรายละเอียดทางด้านกายวิภาคได้มาก โดยเฉพาะในเนื้อของร่างกายที่แข็ง เช่น กระดูก อีกทั้งภาพไม่ชัดที่เกิดเนื่องจากร่างกายเคลื่อนไหว ก็สามารถหลีกเลี่ยงได้ด้วยการให้กลั้นหายใจในขณะถ่ายภาพ ส่วนข้อเสียเปรียบคือ การได้รับรังสีจากการใช้เครื่อง ซี.ที. จะต้องนำมาพิจารณาด้วย ดังนั้นจึงอาจเป็นข้อจำกัด ที่ทำให้ถ่ายภาพ ซี.ที. ไม่ได้ภาพจำนวนมากนัก นอกจากนั้น การเลือกระนาบของการถ่ายภาพก็ถูกจำกัดด้วย ทั้งนี้ เพราะความชัดของเนื้อเยื่ออ่อนจะไม่ชัดเจน ดังนั้นจึงต้องฉีดสารที่เพิ่มความชัดเจน (contrast agent) เข้าไปช่วย นอกจากนั้น ความร้อนที่ เกิดขึ้นจากหลอดเอกซเรย์ และความเร็วในการ ทำงานของระบบคอมพิวเตอร์จะเป็นตัวจำกัดให้ เวลาที่ใช้ในการถ่ายภาพได้ไม่เร็วนัก

เครื่อง เอ็ม.อาร์.ไอ. มีข้อได้เปรียบคือ สามารถถ่ายภาพเนื้อเยื่ออ่อนได้ชัดเจน มักไม่ต้องฉีดสารที่เพิ่มความชัดเจน อีกทั้งสามารถเลือกระนาบของการถ่ายภาพได้มาก ไม่ว่าจะเป็นภาพตัดขวาง หรือภาพตามยาว หรือตามแนวเฉียง ส่วนข้อเสียเปรียบของเครื่อง เอ็ม.อาร์.ไอ. คือ มีราคาแพงมากกว่า และใช้เวลาในการถ่ายภาพนานกว่า ทั้งนี้เนื่องจากสัญญาณที่ได้รับจากตัวผู้ป่วย มีค่าน้อย จึงต้องใช้เวลานาน

ถึงแม้ว่า เอ็ม.อาร์.ไอ. เป็นเครื่องที่มี ประโยชน์มาก แต่ก็มีข้อห้ามใช้อยู่บ้าง ซึ่งได้แก่ ผู้ที่ตั้งครรภ์ในระยะ ๓ เดือนแรก ผู้ป่วยที่มีโลหะที่แม่เหล็กดูดได้อยู่ในร่างกาย และผู้ป่วยที่เป็นโรคหนักมาก