เอ็มอาร์ไอ

หลักการทำงานของเครื่องเอ็มอาร์ไอ

Manetic Resonance Imaging

ภาพที่ได้จากเครื่อง เอ็ม.อาร์.ไอ. นั้นเกิดจากอิทธิพลของสนามแม่เหล็กต่อการจัดเรียงตัวของอะตอมที่มีอยู่ในเนื้อเยื่อโดยที่อะตอมของไฮโดรเจนที่มีอยู่ในน้ำและไขมันของร่างกาย ซึ่งตามปกติจะมีการจัดเรียงตัวไม่แน่นอนอย่างไรก็ดีสามารถทำให้อะตอมดังกล่าวจัดเรียงตัวเป็นระเบียบโดยอำนาจแม่เหล็ก ดังนั้น ในการตรวจวัดดังกล่าว เมื่อให้ผู้ป่วยนอนอยู่ในสนามแม่เหล็กที่มีกำลังสูงอะตอมของโปรตอนจะจัดเรียงตัวกันเป็นระเบียบเมื่อทำการกระตุ้นด้วยคลื่นวิทยุการจัดเรียงตัวของโปรตอนเปลี่ยนแปลงไปและเมื่อหยุดกระตุ้นโปรตอนก็จะกลับมาเรียงตัวในสภาพปกติและปล่อยสัญญาณของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งมีความถี่เท่ากับความถี่ของคลื่นวิทยุที่ปล่อยเข้าไปกระตุ้นสามารถบันทึกคลื่นวิทยุที่โปรตอนของเนื้อเยื่อปล่อยออกมาและนำมาสร้างเป็นภาพของอวัยวะนั้นๆได้โดยระบบคอมพิวเตอร์

ส่วนประกอบของเครื่องเอ็มอาร์ไอ

เครื่อง เอ็ม.อาร์.ไอ. ประกอบด้วยส่วนประกอบที่สำคัญ 4 ส่วน คือ
       1.แม่เหล็กที่มีกำลังสูงมาก
       2.ขดลวดที่ปล่อยสนามแม่เหล็กที่เปลี่ยนระดับได้ (magnetic gradient coil)
       3.ขดลวดที่ทำหน้าที่ปล่อยและรับคลื่นวิทยุ
       4. คอมพิวเตอร์

แม่เหล็กที่มีกำลังสูงมาก

แม่เหล็กที่นำมาใช้มีได้หลายแบบ ในระยะแรกได้ใช้การสร้างแม่เหล็กโดยการปล่อย กระแสไฟฟ้าให้ไหลเข้าไปในขดลวดแม่เหล็กชนิดนี้มีน้ำหนักประมาณ 5 ตัน แต่สนามแม่เหล็กมีความแรงน้อยคือ 0.2เทสลาต่อมาจึง ได้สร้างเป็นแม่เหล็กถาวรแต่มีน้ำหนักมากคือ ประมาณ 100 ตัน ความแรงของสนามแม่เหล็กเพิ่มขึ้นเป็น 0.3-0.6 เทสลาดังนั้นในระยะหลังจึงได้พัฒนาเป็นแม่เหล็กที่เป็นแบบ ซูเปอร์ คอนดัคทิพ แมกเนต (Superconductive magnet) โดยใช้ขดลวดซึ่งทำด้วยโลหะ ผสม เช่น นิโอเบียม ไททาเนียม : เอ็น.บี.ที.ไอ. (Niobium Titaneum: NbTi)แต่ให้ทำงานที่อุณหภูมิต่ำมากคือ-270 c จึงต้องใช้ฮีเลียมและไนโตรเจนเหลวแม่เหล็กประเภทนี้มีกำลังสูงมาก คือสามารถสร้างให้มีกำลังสูงถึง 7  เทสลาได้

ขดลวดที่ปล่อยสนามแม่เหล็กที่เปลี่ยนระดับได้

ขดลวดนี้บรรจุอยู่ในโพรงของแม่เหล็กที่มีกำลังสูงและอาศัยระบบคอมพิวเตอร์ทำหน้าที่ควบคุมสวิตช์เพื่อเปิดปิดให้ไฟฟ้าเข้าไปในขดลวดดังกล่าวเพื่อเปลี่ยนระดับของแรงแม่เหล็กตามต้องการขดลวดนี้ทำหน้าที่สร้างสนามแม่เหล็กให้แก่เนื้อเยื่อที่ต้องการจะสร้างภาพโดยการปรับสนามแม่เหล็กทำให้สามารถสร้างภาพที่ระนาบหนึ่งระนาบใดตามต้องการอาจเป็นภาพตัดขวาง ตัดตามยาว หรือตัดตามเฉียง โดยไม่ต้องเปลี่ยนท่าทางของผู้ป่วยและต้องการสร้างภาพตัดให้เป็นแผ่นหนาและบางได้

ขดลวดที่ทำหน้าที่ปล่อยและรับคลื่น

วิทยุขดลวดนี้ทำหน้าที่ปล่อยคลื่นวิทยุเพื่อส่งเข้าไปยังบริเวณอวัยวะที่ต้องการถ่ายภาพ เช่น อาจวางไว้ที่ศีรษะหรือแขนขาและมีขดลวดที่ทำหน้าที่รับคลื่นวิทยุเพื่อนำไปสร้างภาพด้วยระบบคอมพิวเตอร์ขดลวดที่ทำหน้าที่ส่งและรับคลื่นวิทยุอาจสร้างเป็นขดแยกกันหรืออาจใช้ขดเดียวกันก็ได้

คอมพิวเตอร์

นำข้อมูลของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ได้จากการปล่อยของเนื้อเยื่อมาสร้างภาพโดยใช้ระบบคอมพิวเตอร์ โดยทั่วไปเครื่องจะสร้างภาพโดยการตรวจรับข้อมูลของคลื่นวิทยุจากเนื้อเยื่อประมาณ 256 แห่ง การเพิ่มความชัดเจนของภาพ (image contrast) ของเครื่อง เอ็ม.อาร์.ไอ. นั้นขึ้นอยู่กับคุณลักษณะจำเพาะของเนื้อเยื่อ ๒ ประการ คือความหนาแน่นของโปรตอนซึ่งเคลื่อนที่ได้(ที่สำคัญคือในโมเลกุลของน้ำและไขมัน)เวลาการผ่อนคลายทางด้านแม่เหล็ก(nuclear magnetic relaxation times,T1และ T2)ของโปรตอนเหล่านี้เครื่อง เอ็ม.อาร์.ไอ. แบ่งได้เป็นประเภทต่าง ๆทั้งนี้ขึ้นอยู่กับความแรงของสนามแม่เหล็กที่ใช้ซึ่งมีได้ตั้งแต่ 0.06-2  เทสลา สมรรถภาพของเครื่อง เอ็ม.อาร์.ไอ.
นั้นขึ้นอยู่กับความแรงของสนามแม่เหล็กยิ่งมีความแรงมากก็ยิ่งทำให้ได้ภาพชัดเจนมากขึ้น

ข้อได้เปรียบและข้อเสียเปรียบของ

เครื่องเอกซเรย์คอมพิวเตอร์ และ เอ็ม.อาร์.ไอ.

เครื่อง เอกซเรยืคอมพิวเตอร์ (CT Scan)มีข้อได้เปรียบคือสามารถแยกรายละเอียดทางด้านกายวิภาคได้มากโดยเฉพาะในเนื้อของร่างกายที่แข็งเช่น กระดูกอีกทั้งภาพไม่ชัดที่เกิดเนื่องจากร่างกายเคลื่อนไหวก็สามารถหลีกเลี่ยงได้ด้วยการให้กลั้นหายใจในขณะถ่ายภาพส่วนข้อเสียเปรียบคือ การได้รับรังสีจากการใช้เครื่อง ซี.ที.จะต้องนำมาพิจารณาด้วย ดังนั้นจึงอาจเป็นข้อจำกัดที่ทำให้ถ่ายภาพ ซี.ที.  ไม่ได้ภาพจำนวนมากนักนอกจากนั้นการเลือกระนาบของการถ่ายภาพก็ถูกจำกัดด้วยทั้งนี้เพราะความชัดของเนื้อเยื่ออ่อนจะไม่ชัดเจน ดังนั้นจึงต้องฉีดสารที่เพิ่มความชัดเจน(contrastagent) เข้าไปช่วยนอกจากนั้นความร้อนที่เกิดขึ้นจากหลอดเอกซเรย์และความเร็วในการทำงานของระบบคอมพิวเตอร์จะเป็นตัวจำกัดให้เวลาที่ใช้ในการถ่ายภาพได้ไม่เร็วนักเครื่อง เอ็ม.อาร์.ไอ. มีข้อได้เปรียบคือสามารถถ่ายภาพเนื้อเยื่ออ่อนได้ชัดเจนมักไม่ต้องฉีดสารที่เพิ่มความชัดเจนอีกทั้งสามารถเลือกระนาบของการถ่ายภาพได้มาก ไม่ว่าจะเป็นภาพตัดขวางหรือภาพตามยาวหรือตามแนวเฉียงส่วนข้อเสียเปรียบของเครื่อง เอ็ม.อาร์.ไอ.คือมีราคาแพงมากกว่าและใช้เวลาในการถ่ายภาพนานกว่าทั้งนี้เนื่องจากสัญญาณที่ได้รับจากตัวผู้ป่วยมีค่าน้อยจึงต้องใช้เวลานานถึงแม้ว่า เอ็ม.อาร์.ไอ. เป็นเครื่องที่มีประโยชน์มากแต่ก็มีข้อห้ามใช้อยู่บ้าง ซึ่งได้แก่ผู้ที่ตั้งครรภ์ในระยะ 3 เดือนแรก ผู้ป่วยที่มีโลหะที่แม่เหล็กดูดได้อยู่ในร่างกายและผู้ป่วยที่เป็นโรคหนักมาก