| ความก้าวหน้าของรังสีวิทยาในปัจจุบัน เอกซเรย์คอมพิวเตอร์ (Computed Tomography or CT. Scan) นายกอดเฟรย์ นิวโบลด์ เฮาน์สฟิลด์ (Godfrey Newbold Hounsfield) วิศวกรไฟฟ้าชาวอังกฤษ และ อัลเลน แมคลีออด คอร์แมค (Allen Mac Leod Cormack) นักฟิสิกส์แห่งมหาวิทยาลัยทัฟท์ ของสหรัฐอเมริกา เป็นผู้ได้รับรางวัลโนเบลร่วมกันจากสถาบันสตอกโฮล์ม แคโรลินสกา เมื่อเดือนตุลาคม พ.ศ. ๒๕๒๒ ในการค้นพบเอกซเรย์คอมพิวเตอร์ นักวิทยาศาสตร์ทั้ง ๒ ท่านนี้ ไม่เคยรู้จักกันมาก่อนเลย แต่บังเอิญทำการค้นคว้าในเรื่องเดียวกัน และประสบผลสำเร็จพร้อมกัน โดยนายคอร์แมค ซึ่งเกิดในแอฟริกาใต้ และได้ย้ายถิ่นที่อยู่ไปอยู่ในสหรัฐอเมริกา เมื่อ พ.ศ. ๒๔๙๙ ได้เป็นผู้พบทฤษฎี ว่าด้วยการที่เนื้อเยื่อต่างๆ ในร่างกายอันมีความหนาแน่น ไม่เท่ากัน และมีโครงสร้างต่างๆ กัน สามารถสกัดกั้นรังสีเอกซ์ได้ไม่เท่ากัน ถ้าหากสร้างเครื่องเอกซเรย์ ที่มีหลอดเอกซเรย์หมุนรอบตัวคนไข้ แล้วสร้างเครื่องวัดจำนวนรังสีเอกซ์ที่ผ่านทะลุคนไข้ออกมาในมุมต่างๆ กันแล้ว จะได้ข้อมูลออกมาจำนวนมากในรูปสัญญาณไฟฟ้า ซึ่งเมื่อนำไปป้อนเข้าเครื่องคอมพิวเตอร์แล้ว จะสามารถสร้างรูปอวัยวะภายในระบบสามมิติขึ้นได้บนจอโทรทัศน์ นายคอร์แมคเป็นชาวอเมริกันคนที่ ๕๓ ที่ได้รับรางวัลโนเบล ขณะที่รับรางวัล เขามีอายุ ๕๕ ปี ส่วน นายเฮาน์สฟิลด์นั้นเชื่อว่า รังสีเอกซ์ เมื่อผ่านคนไข้แล้ว วัดด้วยเครื่องวัดจำนวนรังสีจะสามารถแปลงเป็นสัญญาณไฟฟ้า แล้วเอามาสร้างรูปได้เช่นเดียวกับที่คอร์แมคคิดได้ แต่เขาได้สร้างเครื่องขึ้นจริงๆ และทำสำเร็จเมื่อ พ.ศ. ๒๕๑๕ ขณะที่เขาได้รับรางวัลโนเบล เขามีอายุ ๖๐ ปี รางวัลโนเบลที่ทั้ง ๒ ท่านได้รับนี้ อยู่ในสาขาสรีรวิทยา (physiology) มีมูลค่า ๑๙๐,๐๐๐ ดอลลาร์สหรัฐ | |||||||
ห้องควบคุมเครื่องเอกซเรย์คอมพิวเตอร์ เอกซเรย์คอมพิวเตอร์ระบบสามมิตินี้ เหมือน กับเอาร่างกายมาฝานออกเป็นแว่นบางๆ หลายๆ แว่น แล้วเอามาตรวจดูทีละแว่น วิธีนี้ทำให้แพทย์วินิจฉัยโรค ได้ถี่ถ้วนรวดเร็ว ปลอดภัยและโดยไร้ความเจ็บปวด นับได้ว่าเป็นความก้าวหน้าที่สำคัญยิ่งในวงการแพทย์ นับ แต่เรินต์เกนพบรังสีเอกซ์เป็นต้นมา ในระยะแรก เครื่องนี้มีขนาดเล็ก ตรวจได้แต่ส่วนศีรษะและสมอง แต่เวลา ต่อมาอีกไม่กี่ปี ก็มีการปรับปรุงให้ดีขึ้นอย่างรวดเร็ว จนในปัจจุบันนี้ สามารถถ่ายภาพเอกซเรย์คอมพิวเตอร์ได้ ทั่วร่างกาย นอกจากนี้ ยังถ่ายได้ด้วยความละเอียดเพิ่มขึ้นเป็นหลายเท่าของเครื่องรุ่นเก่าๆ ความละเอียดของภาพที่ได้นี้ มีหน่วยวัดเรียกว่า เมตริกซ์ (matrix) เครื่องที่มีเมตริกซ์ ๑๖๐ จะสร้างจุดภาพเล็กๆ ที่เรียกว่า พิกเซล (pixel) ได้ ๑๖๐ x ๑๖๐ พิกเซล หรือ = ๒๕,๖๐๐ พิกเซลต่อ ๑ ภาพบนจอ | |||||||
| เครื่องเมตริกซ์ ๒๕๖ จะมี ๒๕๖ x ๒๕๖ พิกเซล = ๖๕,๕๓๖ พิกเซลต่อ ๑ ภาพ เครื่องเมตริกซ์ ๕๑๒ จะมี ๕๑๒ x ๕๑๒ พิกเซล = ๒๖๒,๑๔๔ พิกเซลต่อ ๑ ภาพ เครื่องเอกซเรย์คอมพิวเตอร์ในปัจจุบันได้ก้าวหน้า ไปอีกอย่างรวดเร็ว มีความสามารถทำงานต่างๆ ได้ มากขึ้น เช่น ๑. ขยายภาพได้ ๑-๑๐๐ เท่าของภาพเดิม (image magnification) ๒. วัดขนาดของภาพเดิม และภาพที่ขยายแล้ว ได้อย่างละเอียด (scaled dimension) ๓. สร้างภาพในระนาบต่างๆ ได้ด้วยคอมพิว- เตอร์ (sagittal and coronal reconstruction) ๔. เปลี่ยนความขาว-ดำของภาพได้ตามใจชอบ และเลือกบันทึกเฉพาะภาพที่ต้องการลงบนฟิล์มเอกซ- เรย์อีกทีหนึ่ง (adjustable window width and level) ๕. ทำแผนผังสำหรับรังสีรักษา ๖. ถ่ายหลายๆ ภาพได้ในเวลาติดๆ กัน สำหรับ การศึกษาความผิดปกติของเส้นเลือดในสมอง (rapid sequence scanning for dynamic study) ๗. วัดความหนาแน่น (density) ของอวัยวะ ต่างๆได้ โดยใช้หน่วยวัดเป็น ซีทีนัมเบอร์ (CT.number) หรือในบางแห่งใช้หน่วยเฮาน์สฟิลด์นัมเบอร์ (H.) และ นิวเฮาน์สฟิลด์นัมเบอร์ (Hn.) ถ้ามิวน้ำ (mw) = สัมประสิทธิ์การสกัดกั้นรังสีเอกซ์ ของน้ำบริสุทธิ์ และมิวเนื้อ (mt) = สัมประสิทธิ์การสกัดกั้นรังสีเอกซ์ ของเนื้อ ความหนาแน่น = ๕๐๐ (mt - mw) / mw ซีทีนัมเบอร์ ตารางต่อไปนี้ เป็นค่าของความหนาแน่นของ อวัยวะต่างๆโดยใช้หน่วยซีทีนัมเบอร์เป็นเครื่องวัด
การถ่ายภาพอวัยวะภายในระบบสามมิติ ด้วยวิธี ป้อนข้อมูลที่ได้จากการถ่ายในหลายๆ มุม ให้คอมพิวเตอร์นำมาคำนวณสร้างภาพขึ้นในจอโทรทัศน์นั้น นอกจากจะทำได้โดยใช้รังสีเอกซ์อย่างที่เรียกว่า เอกซเรย์คอมพิวเตอร์ หรือซีทีสแกนแล้ว ยังมีวิธีอื่นอีกหลายวิธี ได้แก่ ๑. ถ่ายโดยใช้พลังงานจากคลื่นเสียงความถี่สูง หรืออัลตราโซโนกราฟี (ultrasonography) อัลตราซาวนด์ (ultrasound) คือ คลื่นเสียงที่มีความถี่เกิน ๒๐,๐๐๐ เฮิรตซ์ (hertz) หรือเกิน ๒๐,๐๐๐ รอบต่อวินาที อันเป็นความถี่ ที่สูงเกินกว่าที่หูมนุษย์จะฟังได้ยิน คลื่นเสียงเป็นพลังงาน กล (mechanical wave energy) ที่เดินทางไปและกลับ ได้ตามทิศทางเดียวกับทิศทางการเคลื่อนที่ของคลื่น โดยต้องอาศัยเดินทางผ่านตัวกลาง ที่มีความยืดหยุ่น ความเร็วของคลื่นเสียงที่เดินทางผ่านตัวกลาง จะเร็วมากหรือน้อยสุด แต่ความหนาแน่นและความยืดหยุ่น ที่อุณหภูมิและความดันนั้นๆ ของตัวกลาง อาทิเช่น ความเร็วของคลื่น เสียงในอากาศ = ๓๓๑ เมตรต่อวินาที ในน้ำ ๑,๔๙๕ เมตรต่อวินาที และในกระดูก ๔,๐๘๐ เมตรต่อวินาที เป็นต้น
ในปี พ.ศ. ๒๔๒๓ กูรีค้นพบหลักการใช้ผลึกแร่ในการบังคับให้กระแสไฟฟ้าเดินไปทางเดียว (piezo-electricity) โดยอธิบายว่า ถ้านำกระแสไฟฟ้าสลับมา ผ่านผนึกควอตซ์ (quartz) จะทำให้ผลึกควอตซ์สั่นสะเทือนจากการอัด และขยายของผลึก เมื่อกระแสไฟสลับเปลี่ยนขั้ว และถ้าการเปลี่ยนขั้วมีความถี่สูง ควอตซ์ก็จะสะเทือนเร็วมาก และสามารถส่งความสะเทือนผ่านตัวกลาง เช่น น้ำหรือเนื้อเยื่อต่างๆ ต่อไปได้ อันนับว่า เป็นหลักการสร้างคลื่นเสียงความถี่สูง ในหัวตรวจ (transducer) ของเครื่องอัลตราซาวนด์สมัยใหม่นี้เอง กูรียังอธิบายด้วยว่า ถ้าทำให้ผลึกควอตซ์อันเดิมนั้นเอง สั่นสะเทือนถี่ๆ โดยใช้พลังงานจากคลื่นเสียง ที่ผ่านตัวกลางมากระทบผลึกควอตซ์แล้ว ผลึกควอตซ์นั้นจะสามารถสร้างกระแสไฟฟ้าสลับออกมาจากขั้วของมันได้ | |||||||
เครื่องตรวจอวัยวะภายใน | |
ปัจจุบันนี้เครื่องอัลตราซาวนด์ก็ได้ใช้หลักการนี้ คือ ใช้ผลึกควอตซ์ หรือเซรามิกคริสตัล (ceramic crystal) เช่น แบเรียมไททาเนต (barium titanate) หรือเลดเซอร์โคเนต (lead zirconate) ทำหัวตรวจ ที่มีความถี่ต่างๆ กัน ตามลักษณะของอวัยวะที่จะตรวจ ตั้งแต่ ๑-๒๐ เมกะเฮิรตซ์ เมื่อเอากระแสไฟฟ้าสลับป้อนเข้าหัวตรวจแล้ว เอาหัวตรวจไปแตะกับอวัยวะที่จะตรวจโดยผ่านตัวกลางที่เหมาะสม หัวตรวจจะสร้างคลื่นเสียงความถี่สูงขึ้น และปล่อยให้เดินทางผ่านตัวกลางเข้าไปในอวัยวะที่จะตรวจนั้น เมื่อคลื่นเสียงกระทบอวัยวะภายใน เช่น รกหรือทารกในมดลูก ก็จะสะท้อนกลับออกมาภายนอกร่างกายผ่านตัวกลาง เช่น น้ำมันที่ทาหน้าท้อง แล้วผ่านเข้าสู่หัวตรวจอีกครั้งหนึ่ง คราวนี้หัวตรวจ เมื่อได้รับคลื่นเสียง ก็จะสั่นสะเทือน และสร้างกระแสไฟฟ้าสลับออกมา เครื่องอัลตราซาวนด์ธรรมดาจะเอากระแสไฟฟ้าสลับนี้ มาสร้างเป็นเส้นกราฟให้แพทย์อ่าน และแปลผลเป็นขนาดหัวเด็กได้ ต่อมานักวิทยาศาสตร์สามารถเอากระแสไฟฟ้าสลับนี้ มาป้อนเข้าคอมพิวเตอร์ให้คำนวณ และสร้างภาพมดลูก ภาพรกและภาพทารก ตลอดจนการเคลื่อนไหวของทารก ขึ้นบนจอโทรทัศน์ ให้แพทย์แปลผลว่า มีความผิดปกติหรือพิการหรือไม่ ในบางราย ก็จะบอกเพศทารกได้ด้วย ระบบการนำข้อมูลในรูปของกระแสไฟฟ้ามาสร้างภาพขึ้นในจอโทรทัศน์ ก็ใช้ระบบเดียวกับเอกซเรย์คอมพิวเตอร์นั่นเอง ปัจจุบันจึงมีผู้เรียกอัลตราโซโนกราฟี หรือการตรวจโดยใช้คลื่นเสียง ความถี่สูงนี้ว่า อัลตราซาวนด์คอมพิวต์โทโมกราฟี (ultrasound computed tomography; U.C.T.)
คนไข้นอนบนเครื่องตรวจโดยใช้คลื่นเสียง เพื่อการตรวจเต้านม เครื่องทำอัลตราซาวนด์โทโมกราฟี ในปัจจุบัน ได้ก้าวหน้าไปอีกเป็นอันมาก เครื่องบางแบบได้นำเอา ระบบโซนาร์ (sonar) ของทหารเรือ แบบที่ใช้ค้นหาตำแหน่ง ที่เรือใต้น้ำมาใช้ เครื่องแบบนี้ใช้หัวตรวจขนาดใหญ่ ๘ หัว มาจมลงไว้ในถังน้ำขนาดใหญ่ ทำงานโดยใช้คอมพิวเตอร์สั่งงานโดยตลอด ปล่อยคลื่นเสียงผ่านน้ำในถัง ขึ้นมาที่แผ่นพลาสติกบางๆ ที่คลุมปากถัง คนไข้นอนคว่ำ เอาหน้าท้องที่ต้องการตรวจสัมผัสกับแผ่นพลาสติก โดยใช้น้ำมันพืชใส หรือเจลลี (วุ้นเละๆ) ทาแผ่นพลาสติกก่อน คลื่นเสียงจะเดินทางจากหัวตรวจ ผ่านน้ำ ผ่านแผ่นพลาสติกบาง ผ่านน้ำมันหรือวุ้น และหน้าท้อง เข้าสู่มดลูก แล้วสะท้อนกลับตามทางเดิม กลับเข้าหัวตรวจทั้ง ๘ หัว ได้สัญญาณป้อนเข้าคอมพิวเตอร์ เพื่อนำไปสร้างภาพเด็กขึ้นบนจอโทรทัศน์ เครื่องแบบนี้ใช้ตรวจอวัยวะได้หลายอย่าง เช่น มดลูก ทารก ถุงน้ำดี ตับ ไต และลิ้นหัวใจ ตลอดจนช่องน้ำเลี้ยงสมองในเด็ก ที่อายุต่ำกว่า ๑๘ เดือนลงมา เครื่องแบบนี้ เรียกว่า เครื่องตรวจอวัยวะภายใน โดยใช้คลื่นเสียงความถี่สูง (automated waterpath ultrasonograph) เพราะใช้ระบบโซนาร์ และทำงานโดยอัตโนมัติ ๒. ถ่ายด้วยคลื่นแม่เหล็ก (nuclear magnetic resonance หรือ N.M.R.) ภาพที่สร้างขึ้นด้วยวิธีนี้มีระบบ การสร้างภาพเหมือนกับเอกซเรย์คอมพิวเตอร์ แต่ต้นกำเนิดของสัญญาณภาพแทนที่จะใช้เอกซเรย์ นักวิทยาศาสตร์ใช้คลื่นวิทยุที่เกิดจากศูนย์กลาง (นิวเคลียส) ของธาตุไฮโดรเจนในอณูของน้ำในเซลล์ของร่างกาย ทั้งนี้ อธิบายได้ว่า เมื่อนิวเคลียสอยู่ในสนามแม่เหล็ก มันจะ เรียงตัวเป็นระเบียบตามทิศทางขั้วแม่เหล็กคล้ายๆ ว่า มันเป็นเข็มทิศอันเล็กๆ เมื่อเราเอาสนามแม่เหล็กออก มันจะกลับไปเรียงไม่เป็นระเบียบตามธรรมชาติเดิมของมัน พร้อมกับปล่อยพลังงานจำนวนหนึ่งออกมา ในรูปของคลื่นวิทยุซึ่งเราวัดได้ ความถี่ ความแรง และระยะเวลาคลื่นวิทยุที่เราวัดได้นี้เป็นเครื่องบ่งชี้ถึงจำนวน และลักษณะทางฟิสิกส์ ของไฮโดรเจน ในอณูของน้ำในเซลล์ การกลับไปเรียงตัวใหม่ของนิวเคลียสนั้น ต้องใช้เวลา ๑ ใน ๑๐๐ ถึง ๑ ใน ๑๐ วินาที สุดแล้วแต่อุณหภูมิของเซลล์ แล้วแต่ความแรงของสนามแม่เหล็ก และแล้วแต่ส่วนประกอบทางเคมีทางเซลล์ นักวิทยาศาสตร์จึงสามารถใช้เครื่องถ่ายภาพด้วยคลื่นแม่เหล็กนี้ ศึกษาส่วนประกอบทางเคมีของเซลล์ที่มีชีวิตในร่างกายได้ ปัจจุบันนี้ เราใช้คำว่า M.R.I. (magnetic resonance imagine) แทน N.M.R. เพื่อหลีกเลี่ยงคำ nuclear ซึ่งอาจไปซ้ำกับ nuclear medicine ทำให้สับสนได้ โพซิตรอนอีมิสชันโทโมกราฟี (Positron Emission Tomography หรือ P.E.T.) ใช้โพซิตรอนซึ่งมีลักษณะคล้ายอิเล็กตรอน แต่ มีประจุไฟฟ้าบวก เป็นต้นกำเนิดพลังงานแทนรังสีเอกซ์ เครื่องนี้มีใช้อยู่เฉพาะในประเทศที่เจริญ ซึ่งมีการผลิต โพซิตรอนได้ด้วยเครื่องไซโคลตรอน (cyclotron) ซึ่ง แพงและยุ่งยากมาก แต่ผลที่ได้ก็คล้ายคลึงกันกับที่ได้จากเครื่องถ่ายภาพด้วยคลื่นแม่เหล็ก ทรานส์แอกเซียลซิงเกิลโฟตอนอีมิสชัน คอมพิวต์โทโมกราฟี (Transaxial Single Photon Emission Computed Tomography หรือ S.P.E.C.T.) เครื่องชนิดนี้ได้เปรียบเครื่องโพซิตรอนอีมิสชันโทโมกราฟีตรงที่ไม่ต้องมีไซโคลตรอน จึงทำได้ง่ายกว่า เครื่องนี้มีกล้องถ่ายแกมมาที่หมุนได้รอบตัวคนไข้ เรา ให้ไอโซโทปแก่คนไข้ แล้วใช้กล้องถ่ายแกมมาหมุนรอบตัวคนไข้ เพื่อวัดรังสีแกมมาที่ผ่านตัวออกมา แล้ว นำข้อมูลที่ได้นี้ไปคำนวณด้วยคอมพิวเตอร์ จะได้ภาพตัดขวางลำตัว ที่แสดงถึงรูปแบบสามมิติของการกระจาย ของสารไอโซโทปในอวัยวะที่จะตรวจ ซึ่งให้ประโยชน์มากกว่าการตรวจด้วยกล้องแบบสองมิติ (sinti camera) มาก เวชศาสตร์นิวเคลียร์ (nuclear medicine) คือ การตรวจโรคหรือรักษาโรค โดยใช้สารกัมมันตรังสี ธาตุบางชนิด เช่น ไอโอดีน ๑๓๑ มีคุณสมบัติพิเศษ สามารถปล่อยรังสีแกมมาออกมาจากแก่น หรือนิวเคลียสของอะตอมของมันได้ตลอดเวลา แพทย์ค้นพบว่า ไอโอดีน เมื่อเข้าสู่ร่างกาย ส่วนใหญ่จะไปอยู่ที่ต่อมไทรอยด์ที่คอ จึงลองใส่ไอโอดีน ๑๓๑ เข้าในร่างกาย ไอโอดีน ๑๓๑ ก็ไปเกาะอยู่ที่ต่อมไทรอยด์ และปล่อยรังสีแกมมาออกมาตลอดเวลาด้วย จึงสามารถทำให้เกิดประโยชน์ ๒ อย่าง คือ ๑. ถ้าใช้เครื่องวัดรังสีแกมมา มาวัดที่บริเวณคอ ก็อาจทำแผนผังของต่อมไทรอยด์ได้ว่า โต เล็ก ผิดรูปร่างหรือไม่ ปกติหรือไม่ ๒. ถ้าเป็นมะเร็งของต่อมไทรอยด์ ก็ให้ไอโอดีน ๑๓๑ ขนาดมากขึ้น รังสีแกมมาก็จะมากพอฆ่าเชื้อมะเร็งที่ต่อมไทรอยด์ได้ เป็นการรักษามะเร็งได้อีกทางหนึ่ง ธาตุที่ศูนย์กลางอณูของมันปล่อยรังสีได้นี้ เรียกว่า ธาตุกัมมันตรังสี (radioactive element) ซึ่งมีอยู่มากมายหลายชนิด เราสามารถเลือกธาตุกัมมันตภาพรังสี มาใช้ในทางการแพทย์ได้อย่างกว้างขวาง บางชนิด เช่น เทคนีเซียม (technetium) ใส่เข้าในกระแสเลือดแล้ว จะไปสู่ตับและสมอง และที่อื่นๆ อีก ก็ทำให้เราสามารถสร้างแผนผังแสดงกายวิภาค และพยาธิสภาพอย่างหยาบๆ ของอวัยวะต่างๆ เหล่านั้นได้  เครื่องตรวจด้วยเวชศาสตร์นิวเคลียร์ ธาตุบางอย่างผสมแล้วเป็นของเหลวสีแดงๆ เช่น ทอง ที่มีกัมมันตภาพรังสี (radioactive colloidal gold) ใช้ใส่เข้าในช่องเยื่อหุ้มปอด ช่วยทำลายเซลล์ของมะเร็ง ที่กระจายอยู่ในช่องเยื่อหุ้มปอดได้ ธาตุบางอย่างใช้คำนวณวัดปริมาณของเลือดในร่างกายได้ ในปัจจุบันนี้ ยังมีผู้เอาธาตุกัมมันตภาพรังสีใส่ เข้าในตัวคน แล้วเอาไปตรวจด้วยเครื่องสแกนเนอร์ (scanner) คล้ายๆ กับเครื่องเอกซเรย์คอมพิวเตอร์ ทำให้ได้ภาพรูปตัดขวางของร่างกายได้โดยไม่ต้องใช้เอกซเรย์ แต่วิธีนี้ไม่นิยมใช้กันนัก เพราะต้องยุ่งยากในการเตรียมธาตุกัมมันตภาพรังสีสำหรับการนี้โดยเฉพาะ โดยต้องใช้เครื่องมือพิเศษในการเตรียม ทำให้หมดเปลืองมากและภาพก็ชัดสู้เอกซเรย์คอมพิวเตอร์ไม่ได้ อีกประการหนึ่ง เอกซเรย์คอมพิวเตอร์นั้น ร่างกายได้รับรังสีเอกซ์เป็นระยะเวลาสั้นมาก และได้เฉพาะแว่นบางๆ เท่านั้นด้วย ส่วนการทำสแกนแบบวิธีดังกล่าว ร่างกายได้รับรังสีแกมมาทั้งตัว และได้รับอยู่นานจนกว่าธาตุกัมมันตภาพรังสีจะถูกขับออกนอกร่างกายไปหมด ฉะนั้น นับแต่มีเอกซเรย์คอมพิวเตอร์ใช้กันมาเพียงไม่กี่ปี จำนวนผู้ใช้เวชศาสตร์นิวเคลียร์จึงลดลงไปเป็นอันมากอย่างรวดเร็ว | |
หัวข้อก่อนหน้า
