เครื่องอัลตราซาวนด์ตรวจสภาพการทำงานของหัวใจและหลอดเลือด

            ในปัจจุบันนี้อัลตราซาวนด์ (ultrasound) มีบทบาทมาก ทั้งในด้านการตรวจวินิจฉัย และการตรวจรักษาโรค คลื่นอัลตราซาวนด์เป็นการสั่นสะเทือนทางเชิงกล ที่มีความถี่มากกว่าคลื่นเสียงที่มนุษย์สามารถได้ยินได้ คือ ถี่มากกว่า ๒๐,๐๐๐ เฮิรตซ์ คลื่นอัลตราซาวนด์ในปัจจุบันนี้ ส่วนใหญ่สร้างมาจากทรานสดิวเซอร์ที่เป็นผลึก ซึ่งเรียกว่า พิโซอิเล็กทริก (piezoelectric) โดยอาศัยการป้อนไฟฟ้าเข้าไปที่ผลึกจะทำให้ผลึกดังกล่าวหดตัวและขยายตัวตาม ความถี่ของคลื่นไฟฟ้าที่ป้อนเข้าไป ไฟฟ้า ทำให้โมเลกุลของผลึกซึ่งประกอบด้วยประจุไฟฟ้าบวกและลบเรียงตัวอยู่ในทิศทางเดียวกัน จึงทำให้ผลึกยืดหรือหดตัวได้ การยืดและหดตัวของผลึกอย่างรวดเร็วทำให้เกิดการสั่นสะเทือนด้วยความถี่สูง


            ก. หลักการทำงานของเครื่องอัลตราซาวนด์

            อัลตราซาวนด์ที่นำมาใช้ในการตรวจวินิจฉัยโรคนั้นอาศัยหลักการทำงานที่สำคัญ ๒ ประการ คือ

            ๑. ใช้ตรวจวัดการสะท้อนกลับ (pulse echo method) ของคลื่นอัลตราซาวนด์ที่พื้นหน้าของเนื้อเยื่อ ซึ่งมีความเข้มแตกต่างกัน โดยการวัดความมากน้อยของการสะท้อนกลับ และระยะเวลาที่ใช้ ทำให้ทราบลักษณะของพื้นหน้า (interface) และระยะทางได้ ในปัจจุบันนี้ใช้หลักการของวิธีนี้ เพื่อตรวจวัดระยะทางของก้อนเนื้อที่ผิดปกติในร่างกาย รวมทั้งการสร้างภาพตัดของอวัยวะ ที่ต้องการทราบความผิดปกติ

            ๒. ใช้ตรวจวัดความถี่ของคลื่นอัลตราซาวนด์ ที่เปลี่ยนแปลงไปจาก ที่คลื่นอัลตราซาวนด์ไปกระทบกับพื้นหน้าที่เคลื่อนไหว ที่เรียกว่า ดอพเพลอร์ ชิฟท์ (Doppler shift) ได้ใช้วิธีนี้ตรวจวัดความเร็วการไหลของเลือดในหลอดเลือด และในปัจจุบันนี้ยังสามารถใช้วิธีนี้ตรวจหาโครงสร้างของอวัยวะต่างๆ ในร่างกาย ที่มีการเคลื่อนไหวได้ด้วย เช่น การทำงานของหัวใจ เป็นต้น


            ข. เครื่องตรวจวัดการทำงานของหลอดเลือดและหัวใจ

            สามารถสร้างภาพสองมิติของการไหลของเลือดในหลอดเลือด โดยการตรวจวัดดอพเพลอร์ ชิฟท์ ขณะเมื่อเคลื่อนทรานสดิวเซอร์ผ่านบริเวณที่จะทำการตรวจ จุดๆ หนึ่งในภาพ เทียบกับตำแหน่งของทรานสดิวเซอร์ที่ตำแหน่งหนึ่ง เมื่อติดทรานสดิวเซอร์ไว้กับแขนของเครื่อง ซึ่งเคลื่อนที่ไปตามส่วนต่างๆ ของร่างกาย (scanning arm) ก็จะสามารถทราบตำแหน่งของหลอดเลือดที่จุดนั้นๆ แล้วนำมาสร้างภาพหลอดเลือด ๒ มิติได้ นอกจากนั้นยังสามารถเปลี่ยนภาพให้เป็นสีต่างๆ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับความมากน้อยของคลื่นความถี่ ที่เปลี่ยนแปลงไปจากดอพเพลอร์ ชิฟท์ จึงได้ภาพของหลอดเลือด ที่ซึ่งอัตราเร็วการไหลของเลือด แสดงเป็นสีต่างๆ ได้


            ทางด้านการทำงานของหัวใจนั้น นอกจากจะทำให้ทราบรูปร่างของหัวใจที่เปลี่ยนแปลงไป ในขณะที่หดตัว และคลายตัวแล้ว ยังทราบรายละเอียดเกี่ยวกับการไหลของเลือดในหัวใจอีกด้วย เช่น แสดงการไหลของเลือดแดงให้เป็นสีแดง และเลือดดำเป็นสีน้ำเงินได้