เอกซเรย์คอมพิวเตอร์ (Computed Tomography or CT. Scan)
นายกอดเฟรย์ นิวโบลด์ เฮาน์สฟิลด์ (GodfreyNewbold Hounsfield) วิศวกรไฟฟ้าชาวอังกฤษ และอัลเลน แมคลีออด คอร์แมค (Allen Mac Leod Cormack)นักฟิสิกส์แห่งมหาวิทยาลัยทัฟท์ของสหรัฐอเมริกา เป็นผู้ได้รับรางวัลโนเบลร่วมกันจากสถาบันสตอกโฮล์ม แคโรลินสกา เมื่อเดือนตุลาคม พ.ศ. ๒๕๒๒ ในการค้นพบเอกซเรย์คอมพิวเตอร์ นักวิทยาศาสตร์ทั้ง ๒ ท่านนี้ไม่เคยรู้จักกันมาก่อนเลย แต่บังเอิญทำการค้นคว้าในเรื่องเดียวกัน และประสบผลสำเร็จพร้อมกัน โดยนายคอร์แมค ซึ่งเกิดในแอฟริกาใต้และได้ย้ายถิ่นที่อยู่ไปอยู่ในสหรัฐอเมริกา เมื่อ พ.ศ. ๒๔๙๙ ได้เป็นผู้พบทฤษฎีว่าด้วยการที่เนื้อเยื่อต่างๆ ในร่างกายอันมีความหนาแน่นไม่เท่ากันและมีโครงสร้างต่างๆ กัน สามารถสกัดกั้นรังสีเอกซ์ได้ไม่เท่ากัน ถ้าหากสร้างเครื่องเอกซเรย์ที่มีหลอดเอกซเรย์หมุนรอบตัวคนไข้ แล้วสร้างเครื่องวัดจำนวนรังสีเอกซ์ที่ผ่านทะลุคนไข้ออกมาในมุมต่างๆ กันแล้ว จะได้ข้อมูลออกมาจำนวนมากในรูปสัญญาณไฟฟ้า ซึ่งเมื่อนำไปป้อนเข้าเครื่องคอมพิวเตอร์แล้วจะสามารถสร้างรูปอวัยวะภายในระบบสามมิติขึ้นได้บนจอโทรทัศน์ นายคอร์แมคเป็นชาวอเมริกันคนที่ ๕๓ ที่ได้รับรางวัลโนเบล ขณะที่รับรางวัลเขามีอายุ ๕๕ ปี ส่วนนายเฮาน์สฟิลด์นั้นเชื่อว่า รังสีเอกซ์เมื่อผ่านคนไข้แล้ววัดด้วยเครื่องวัด จำนวนรังสีจะสามารถแปลงเป็นสัญญาณไฟฟ้า แล้วเอามาสร้างรูปได้เช่นเดียวกับที่คอร์แมคคิดได้ แต่เขาได้สร้างเครื่องขึ้นจริงๆ และทำสำเร็จเมื่อพ.ศ. ๒๕๑๕ ขณะที่เขาได้รับรางวัลโนเบล เขามีอายุ ๖๐ ปี รางวัลโนเบลที่ทั้ง ๒ ท่านได้รับนี้อยู่ในสาขาสรีรวิทยา(physiology) มีมูลค่า๑๙๐,๐๐๐ ดอลลาร์สหรัฐ
เอกซเรย์คอมพิวเตอร์ระบบสามมิตินี้ เหมือนกับเอาร่างกายมาฝานออกเป็นแว่นบางๆ หลายๆ แว่นแล้วเอามาตรวจดูทีละแว่น วิธีนี้ทำให้แพทย์วินิจฉัยโรคได้ถี่ถ้วนรวดเร็ว ปลอดภัยและโดยไร้ความเจ็บปวด นับได้ว่าเป็นความก้าวหน้าที่สำคัญยิ่งในวงการแพทย์ นับแต่เรินต์เกนพบรังสีเอกซ์เป็นต้นมา ในระยะแรกเครื่องนี้มีขนาดเล็ก ตรวจได้แต่ส่วนศีรษะและสมอง แต่เวลา
ต่อมาอีกไม่กี่ปี ก็มีการปรับปรุงให้ดีขึ้นอย่างรวดเร็ว จนในปัจจุบันนี้ สามารถถ่ายภาพเอกซเรย์คอมพิวเตอร์ได้ทั่วร่างกาย นอกจากนี้ยังถ่ายได้ด้วยความละเอียดเพิ่มขึ้นเป็นหลายเท่าของเครื่องรุ่นเก่าๆ ความละเอียดของภาพที่ได้นี้ มีหน่วยวัดเรียกว่า เมตริกซ์ (matrix) เครื่องที่มีเมตริกซ์ ๑๖๐ จะสร้างจุดภาพเล็กๆ ที่เรียกว่า พิกเซล(pixel) ได้ ๑๖๐ x ๑๖๐ พิกเซล หรือ = ๒๕,๖๐๐พิกเซลต่อ 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
เครื่องเอกซเรย์คอมพิวเตอร์ในปัจจุบันได้ก้าวหน้าไปอีกอย่างรวดเร็ว มีความสามารถทำงานต่างๆ ได้มากขึ้น เช่น
๑. ขยายภาพได้ ๑-๑๐๐ เท่าของภาพเดิม(image magnification)
๒. วัดขนาดของภาพเดิม และภาพที่ขยายแล้วได้อย่างละเอียด (scaled dimension)
๓. สร้างภาพในระนาบต่างๆ ได้ด้วยคอมพิวเตอร์ (sagittal and coronal reconstruction)
๔. เปลี่ยนความขาว-ดำของภาพได้ตามใจชอบและเลือกบันทึกเฉพาะภาพที่ต้องการลงบนฟิล์มเอกซเรย์อีกทีหนึ่ง (adjustable window width and level)
๕. ทำแผนผังสำหรับรังสีรักษา
๖. ถ่ายหลายๆ ภาพได้ในเวลาติดๆ กัน สำหรับการศึกษาความผิดปกติของเส้นเลือดในสมอง (rapidsequence scanning for dynamic study)
๗. วัดความหนาแน่น (density) ของอวัยวะต่างๆได้ โดยใช้หน่วยวัดเป็น ซีทีนัมเบอร์ (CT.number)หรือในบางแห่งใช้หน่วยเฮาน์สฟิลด์นัมเบอร์ (H.) และนิวเฮาน์สฟิลด์นัมเบอร์ (Hn.)
ถ้ามิวน้ำ (mw) = สัมประสิทธิ์การสกัดกั้นรังสีเอกซ์ของน้ำบริสุทธิ์
และมิวเนื้อ (mt) = สัมประสิทธิ์การสกัดกั้นรังสีเอกซ์ของเนื้อ
ความหนาแน่น = ๕๐๐ (mt - mw) / mw ซีทีนัมเบอร์
ตารางต่อไปนี้ เป็นค่าของความหนาแน่นของอวัยวะต่างๆโดยใช้หน่วยซีทีนัมเบอร์เป็นเครื่องวัด
|
อวัยวะ
|
ความหนาแน่น เป็นซีทีนัมเบอร์
|
ส่วนน้ำของโลหิตหรือพลาสมา (plasma)
เม็ดโลหิตแดง (red blood cell)
น้ำเลี้ยงสมองและน้ำเลี้ยงไขสันหลัง (cerebrospinal fluid)
เนื้อสมองที่บวม (edematous brain)
เลือดที่แข็งแล้ว (blood clot)
เลือดที่แข็งอยู่นาน ๆ ในสมอง (chronic subdural hematoma)
ไขมัน
เนื้อสมองสีขาว (white matter)
เนื้อสมองสีเทา (grey matter)
เนื้อสมองที่ตายแล้ว (infarct)
ตับ (liver)
มะเร็งของสมองชนิดไกลโอบลาสโตมา (glioblastoma)
มะเร็งของสมองชนิดเมดุลโลบลาสโตมา (medulloblastoma)
มะเร็งของสมองชนิดเมนิงจิโอมา (meningioma)
มะเร็งของสมองชนิดแอสโทรไซโตมา (astrocytoma)
มะเร็งของสมองชนิดโอลิโกเดนโดรมา (oligodendroma)
มะเร็งของสมองชนิดเครนิโอฟารีงจิโอมา (craniopharyngioma)
มะเร็งของสมองชนิดเมทัสทาติกเบรสต์ทูเมอร์
(metastatic breasttumour)
มะเร็งของสมองชนิดนิวโรมา (neuroma) |
๑๑.๑
๔๖.๕
๘.๐
๘.๘ ถึง ๑๑.๐
๓๗.๐ – ๗๕
๒๓.๐
–๑๐๐ ถึง –๑๔๐
๒๒ ถึง ๒๓
๓๖ ถึง ๔๖
๒๐.๐
๔๕ ถึง ๖๐
๑๓ ถึง ๒๒.๕
๒๒.๐
๒๒.๕ ถึง ๒๖.๐
๒๗.๐
๑๗.๐
๓๑.๐
๔๕.๐
๗.๕
|
การถ่ายภาพอวัยวะภายในระบบสามมิติ ด้วยวิธีป้อนข้อมูลที่ได้จากการถ่ายในหลายๆมุม ให้คอมพิวเตอร์นำมาคำนวณสร้างภาพขึ้นในจอโทรทัศน์นั้น นอกจากจะทำได้โดยใช้รังสีเอกซ์อย่างที่เรียกว่า เอกซเรย์คอมพิวเตอร์ หรือซีทีสแกนแล้ว ยังมีวิธีอื่นอีกหลายวิธี ได้แก่
๑. ถ่ายโดยใช้พลังงานจากคลื่นเสียงความถี่สูงหรืออัลตราโซโนกราฟี (ultrasonography) อัลตราซาวนด์(ultrasound) คือ คลื่นเสียงที่มีความถี่เกิน ๒๐,๐๐๐ เฮิรตซ์(hertz) หรือเกิน ๒๐,๐๐๐ รอบต่อวินาที อันเป็นความถี่ที่สูงเกินกว่าที่หูมนุษย์จะฟังได้ยิน คลื่นเสียงเป็นพลังงานกล (mechanical wave energy) ที่เดินทางไปและกลับได้ตามทิศทางเดียวกับทิศทางการเคลื่อนที่ของคลื่น โดยต้องอาศัยเดินทางผ่านตัวกลางที่มีความยืดหยุ่น ความเร็วของคลื่นเสียงที่เดินทางผ่านตัวกลางจะเร็วมากหรือน้อยสุด แต่ความหนาแน่นและความยืดหยุ่นที่อุณหภูมิและความดันนั้นๆ ของตัวกลาง อาทิเช่น ความเร็วของคลื่นเสียงในอากาศ = ๓๓๑ เมตรต่อวินาที ในน้ำ ๑,๔๙๕ เมตรต่อวินาที และในกระดูก ๔,๐๘๐ เมตรต่อวินาที เป็นต้น
ในปี พ.ศ. ๒๔๒๓ กูรีค้นพบหลักการใช้ผลึกแร่ในการบังคับให้กระแสไฟฟ้าเดินไปทางเดียว (piezoelectricity) โดยอธิบายว่า ถ้านำกระแสไฟฟ้าสลับมาผ่านผนึกควอตซ์ (quartz) จะทำให้ผลึกควอตซ์สั่นสะเทือนจากการอัดและขยายของผลึกเมื่อกระแสไฟสลับเปลี่ยนขั้ว และถ้าการเปลี่ยนขั้วมีความถี่สูง ควอตซ์ก็จะสะเทือนเร็วมาก และสามารถส่งความสะเทือนผ่านตัว
กลาง เช่น น้ำหรือเนื้อเยื่อต่างๆ ต่อไปได้ อันนับว่าเป็นหลักการสร้างคลื่นเสียงความถี่สูงในหัวตรวจ (transducer) ของเครื่องอัลตราซาวนด์สมัยใหม่นี้เอง กูรียังอธิบายด้วยว่า ถ้าทำให้ผลึกควอตซ์อันเดิมนั้นเองสั่นสะเทือนถี่ๆ โดยใช้พลังงานจากคลื่นเสียงที่ผ่านตัวกลางมากระทบผลึกควอตซ์แล้ว ผลึกควอตซ์นั้นจะสามารถสร้างกระแสไฟฟ้าสลับออกมาจากขั้วของมันได้
ปัจจุบันนี้เครื่องอัลตราซาวนด์ก็ได้ใช้หลักการนี้ คือ ใช้ผลึกควอตซ์หรือเซรามิกคริสตัล (ceramic crystal) เช่น แบเรียมไททาเนต (barium titanate) หรือเลดเซอร์โคเนต (lead zirconate) ทำหัวตรวจที่มีความถี่ต่างๆ กันตามลักษณะของอวัยวะที่จะตรวจ ตั้งแต่ ๑-๒๐ เมกะเฮิรตซ์เมื่อเอากระแสไฟฟ้าสลับป้อนเข้าหัวตรวจแล้วเอาหัวตรวจไปแตะกับอวัยวะที่จะตรวจโดยผ่านตัวกลางที่เหมาะสม หัวตรวจจะสร้างคลื่นเสียงความถี่สูงขึ้นและปล่อยให้เดินทางผ่านตัวกลางเข้าไปในอวัยวะที่จะตรวจนั้น เมื่อคลื่นเสียงกระทบอวัยวะภายใน เช่น รกหรือทารกในมดลูก ก็จะสะท้อนกลับออกมาภายนอกร่างกายผ่านตัวกลาง เช่น น้ำมันที่ทาหน้าท้อง แล้วผ่านเข้าสู่หัวตรวจอีกครั้งหนึ่ง คราวนี้หัวตรวจ เมื่อได้รับคลื่นเสียงก็จะสั่นสะเทือนและสร้างกระแสไฟฟ้าสลับออกมาเครื่องอัลตราซาวนด์ธรรมดา จะเอากระแสไฟฟ้าสลับนี้มาสร้างเป็นเส้นกราฟให้แพทย์อ่านและแปลผล เป็นขนาดหัวเด็กได้ ต่อมานักวิทยาศาสตร์สามารถเอากระแสไฟฟ้าสลับนี้มาป้อนเข้าคอมพิวเตอร์ให้คำนวณและสร้างภาพมดลูก ภาพรกและภาพทารก ตลอดจนการเคลื่อนไหวของทารก ขึ้นบนจอโทรทัศน์ ให้แพทย์แปลผลว่ามีความผิดปกติหรือพิการหรือไม่ ในบางรายก็จะบอกเพศทารกได้ด้วย ระบบการนำข้อมูลในรูปของกระแสไฟฟ้ามาสร้างภาพขึ้นในจอโทรทัศน์ก็ใช้ระบบเดียวกับเอกซเรย์คอมพิวเตอร์นั่นเอง ปัจจุบันจึงมีผู้เรียกอัลตราโซโนกราฟี หรือการตรวจโดยใช้คลื่นเสียงความถี่สูงนี้ว่า อัลตราซาวนด์คอมพิวต์โทโมกราฟี(ultrasound computed tomography; U.C.T.)
เครื่องทำอัลตราซาวนด์โทโมกราฟี ในปัจจุบันได้ก้าวหน้าไปอีกเป็นอันมาก เครื่องบางแบบได้นำเอาระบบโซนาร์ (sonar) ของทหารเรือ แบบที่ใช้ค้นหาตำแหน่งที่เรือใต้น้ำมาใช้ เครื่องแบบนี้ใช้หัวตรวจขนาดใหญ่ ๘ หัว มาจมลงไว้ในถังน้ำขนาดใหญ่ ทำงานโดยใช้คอมพิวเตอร์สั่งงานโดยตลอด ปล่อยคลื่นเสียงผ่านน้ำในถังขึ้นมาที่แผ่นพลาสติกบางๆ ที่คลุมปากถัง คนไข้นอนคว่ำ เอาหน้าท้องที่ต้องการตรวจสัมผัสกับแผ่นพลาสติกโดยใช้น้ำมันพืชใส หรือเจลลี (วุ้นเละๆ) ทาแผ่นพลาสติกก่อน คลื่นเสียงจะเดินทางจากหัวตรวจผ่านน้ำ ผ่านแผ่นพลาสติกบาง ผ่านน้ำมันหรือวุ้นและหน้าท้องเข้าสู่มดลูก แล้วสะท้อนกลับตามทางเดิม กลับเข้าหัวตรวจทั้ง ๘ หัว ได้สัญญาณป้อนเข้าคอมพิวเตอร์เพื่อนำไปสร้างภาพเด็กขึ้นบนจอโทรทัศน์ เครื่องแบบนี้ใช้ตรวจอวัยวะได้หลายอย่าง เช่น มดลูก ทารก ถุงน้ำดี ตับ ไต และลิ้นหัวใจ ตลอดจนช่องน้ำเลี้ยงสมองในเด็กที่อายุต่ำกว่า ๑๘ เดือนลงมา เครื่องแบบนี้ เรียกว่า เครื่องตรวจอวัยวะภายในโดยใช้คลื่นเสียงความถี่สูง(automated waterpath ultrasonograph) เพราะใช้ระบบโซนาร์และทำงานโดยอัตโนมัติ
๒. ถ่ายด้วยคลื่นแม่เหล็ก (nuclear magneticresonance หรือ N.M.R.) ภาพที่สร้างขึ้นด้วยวิธีนี้มีระบบการสร้างภาพเหมือนกับเอกซเรย์คอมพิวเตอร์ แต่ต้นกำเนิดของสัญญาณภาพแทนที่จะใช้เอกซเรย์ นักวิทยาศาสตร์ใช้คลื่นวิทยุที่เกิดจากศูนย์กลาง (นิวเคลียส) ของธาตุไฮโดรเจนในอณูของน้ำในเซลล์ของร่างกาย ทั้งนี้อธิบายได้ว่า เมื่อนิวเคลียสอยู่ในสนามแม่เหล็ก มันจะเรียงตัวเป็นระเบียบตามทิศทางขั้วแม่เหล็กคล้ายๆ ว่ามันเป็นเข็มทิศอันเล็กๆ เมื่อเราเอาสนามแม่เหล็กออกมันจะกลับไปเรียงไม่เป็นระเบียบตามธรรมชาติเดิมของมัน พร้อมกับปล่อยพลังงานจำนวนหนึ่งออกมาในรูปของคลื่นวิทยุซึ่งเราวัดได้ ความถี่ ความแรง และระยะเวลาคลื่นวิทยุที่เราวัดได้นี้เป็นเครื่องบ่งชี้ถึงจำนวนและลักษณะทางฟิสิกส์ของไฮโดรเจนในอณูของน้ำในเซลล์ การกลับไปเรียงตัวใหม่ของนิวเคลียสนั้นต้องใช้เวลา ๑ ใน ๑๐๐ ถึง ๑ ใน ๑๐ วินาที สุดแล้วแต่อุณหภูมิของเซลล์ แล้วแต่ความแรงของสนามแม่เหล็กและแล้วแต่ส่วนประกอบทางเคมีทางเซลล์ นักวิทยาศาสตร์จึงสามารถใช้เครื่องถ่ายภาพด้วยคลื่นแม่เหล็กนี้ศึกษาส่วนประกอบทางเคมีของเซลล์ที่มีชีวิตในร่างกายได้ ปัจจุบันนี้ เราใช้คำว่า M.R.I. (magnetic resonanceimagine) แทน N.M.R. เพื่อหลีกเลี่ยงคำ nuclear ซึ่งอาจไปซ้ำกับ nuclear medicine ทำให้สับสนได้
[กลับหัวข้อหลัก]
| 
| เครื่องเอกซเรย์คอมพิวเตอร์แบบถ่ายได้ตลอดทั้งตัว |  |
|
| ภาพเอกซเรย์คอมพิวเตอร์แสดงฝีในตับ | |
|
| ภาพเอกซเรย์คอมพิวเตอร์แสดงโรคมะเร็งของตับอ่อน | |
|
| คนไข้นอนบนเครื่องตรวจโดยใช้คลื่นเสียง เพื่อการตรวจเต้านม | |
|
| ภาพที่มองเห็นจากหน้าต่างด้านข้างของเครื่องตรวจด้วยคลื่นเสียงในการตรวจเต้านมสตรี | |
|
| ภาพที่ได้จากคลื่นเสียงแสดงฝีในเต้านมสตรี | |
|
| ภาพถ่ายจากเครื่องถ่ายภาพคลื่นแม่เหล็ก แสดงสมองคนในระนาบค่ากลาง ตั้งแต่กะโหลกศรีษะลงมาจนถึงลำคอ | |
|
| ภาพตัดขวางทรวงอกที่ถ่ายด้วยคลื่นแม่เหล็ก | |
|
|
