การตรวจคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า
การตรวจคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า
การตรวจคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นเทคนิคการสร้างภาพทางการแพทย์เพื่อให้สามารถพิจารณาโครงสร้างและการทำงานของอวัยวะต่างๆ ในหลายมุมมอง โดยสามารถแสดงความแตกต่างของเนื้อเยื่อประเภทต่างๆ ได้ดีกว่าเอกซเรย์คอมพิวเตอร์ โดยเฉพาะในการตรวจสมอง กระดูกและกล้ามเนื้อ หลอดเลือดหัวใจ รวมไปถึงการตรวจหาเนื้อร้ายต่างๆ ข้อดีที่สำคัญก็คือการตรวจนี้ไม่มีปริมาณรังสี เนื่องจากหลักการในการตรวจคือการปรับสนามแม่เหล็กไฟฟ้าของอะตอมไฮโดรเจนในน้ำทั้งหมดที่อยู่ในร่างกาย ให้บิดไปตามแนวสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่ให้ไป เพื่อให้นิวเคลียสของไฮโดรเจนไม่เสถียร และพยายามปรับหมุนกลับเข้าที่เดิม ซึ่งจะคายพลังงานออกมาส่วนหนึ่ง พลังงานนี้จะถูกตรวจจับไว้ด้วยเครื่องมือรับสัญญาณและจะถูกแปลงมาเป็นภาพอีกชั้นหนึ่ง
ปัจจุบันเป็นการตรวจที่นิยมเนื่องจากให้รายละเอียดของการตรวจที่ค่อนข้างมาก และสามารถแสดงภาพได้ในมุมมองต่างๆ และภาพ 3 มิติ ซึ่งมีส่วนช่วยในการวินิจฉัยโรคได้อย่างมีประสิทธิภาพ
การตรวจที่นิยมส่งตรวจได้แก่
สมอง
กระดูกสันหลังและข้อต่อต่างๆ
ศีรษะและลำคอ
ตับ
ช่องท้องทั้งหมด
ภาพคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าสมองหน้าตรง
ภาพคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าสมองแบบตัดขวาง
ประวัติ
การพัฒนาและประยุกต์หลักการกำทอนของนิวเคลียส (resonance) ได้ถูกค้นพบในปีพ.ศ. 2489 โดยนักวิทยาศาสตร์ 2 ท่าน คือ Felix Bloch แห่งมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ด และ Edward M. Purcell แห่งมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ด ซึ่งทั้งสองได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ร่วมกันในปี พ.ศ. 2495 ระหว่างปี พ.ศ. 2513-2520 ได้มีการศึกษาผลของการกำทอนกับโครงสร้างโมเลกุลของสารอินทรีย์ การผ่อนคลายของโปรตอนในสนามแม่เหล็กโดย Raymond Damadian การสร้างภาพตัดขวางของวัตถุโดย Paul Lauterbur และความรู้ในการเลือกความถี่ในการกระตุ้นนิวเคลียสให้สอดคล้องกับสนามแม่เหล็กเพื่อให้เกิดระนาบของภาพโดย Peter Manfield และได้สร้างภาพนิ้วมือและลำตัวของมนุษย์ได้ (การทดลองเทียม) สำเร็จในปี พ.ศ. 2520 จากนั้นจึงได้มีการขยายตัวในวงการแพทย์ขึ้น
หลักการทางฟิสิกส์ของการตรวจคลื่นสนามแม่เหล็กไฟฟ้า
เมื่อนำผู้ป่วยเข้าไปในเครื่องคลื่นสนามแม่เหล็กไฟฟ้า อะตอมไฮโดรเจรซึ่งมีอยู่จำนวนมากในน้ำ ซึ่งเป็นองค์ประกอบหลักของร่างกายจะถูกสนามแม่เหล็กไฟฟ้าทำให้เรียงตัวไปในแนวทางเดียวกัน จากนั้นจะมีการให้คลื่นความถี่วิทยุที่ตรงกับความถี่ของอะตอมไฮโดรเจน ซึ่งเรียกว่าความถี่ลามอร์ (Lamor) เพื่อให้โปรตอนดูดกลืนพลังงานและผลักให้โปรตอนบางตัวเคลื่อนไปจากแนวสนามพลัง เมื่อโปรตอนพยายามกลับเข้าสู่แนวสนามพลัง มันจะสร้างสนามพลังในการหมุนตัวของมันเองขึ้น ซึ่งสามารถตรวจจับได้ โดยที่โปรตอนของเนื่องเยื่อที่ต่างกัน เช่น ไขมัน และกล้ามเนื้อ จะมีการกลับเข้าสู่แนวสนามพลังไฟฟ้าด้วยความเร็วแตกต่างกัน ทำให้สัญญาณที่จับได้มีความแตกต่างกัน และนำมาผ่านโปรแกรมคอมพิวเตอร์เพื่อสร้างภาพอวัยวะที่แสดงรายละเอียดสูงได้ สนามพลังไฟฟ้าทำให้เครื่องจับสัญญาณจะทำการจับสัญญาณเฉพาะในระนาบหนึ่งๆ ซึ่งอาจเรียกว่าเป็น slice ก็ได้ และสัญญาณนั้นสามารถนำมาสร้างใหม่เป็นภาพ 3 มิติได้ สารเปรียบเทียบต่างซึ่งประกอบด้วยโมเลกุลของโละหะหนัก (Gadolinium) จะทำให้เกิดการเหนี่ยวนำสนามแม่เหล็ก และจะได้ภาพของหลอดเลือดที่ชัดเจน สามารถแยกเนื้อเยื่อว่าเป็นเนื้อร้ายหรือมีการติดเชื้อได้ การตรวจคลื่นสนามแม่เหล็กไฟฟ้าจึงมีความปลอดภัย และใช้เพื่อการตรวจการทำงานของสมอง ความผิดปกติของกล้ามเนื้อและข้อต่อต่างๆ การประเมินเนื้อร้ายและความผิดปกติของหลอดเลือดทั่วร่างกาย รวมถึงหลอดเลือดหัวใจ
ภาพคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ากล้ามเนื้อขา
ภาพคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ากระดูกสันหลัง
ความปลอดภัยในการตรวจคลื่นสนามแม่เหล็กไฟฟ้า
การตรวจคลื่นสนามแม่เหล็กไฟฟ้าต้องการการพิจาณณาอย่างละเอียดรอบคอบในหลายองค์ประกอบเพื่อความปลอดภัยของผู้ป่วย ได้แก่
อุปกรณ์และอวัยวะเทียม
สัญลักษณ์สำหรับอุปกรณ์และอวัยวะเทียมสำหรับการตรวจคลื่นสนามแม่เหล็กไฟฟ้า
เนื่องจากโลหะอาจเกิดการเหนี่ยวนำจากสนามแม่เหล็กไฟฟ้าได้ ซึ่งจะเป็นอันตรายแก่ผู้ป่วย ดังนั้นทาง ASTM International และ FDA จึงได้กำหนดสัญลักษณ์ไว้ดังนี้
อุปกรณ์มีความปลอดภัยต่อสนามแม่เหล็กไฟฟ้า MR Safe sign
อุปกรณ์หรืออวัยวะเทียมไม่เป็นแม่เหล็ก ไม่ก่อให้เกิดสนามไฟฟ้า และไม่มีปฏิกิริยากับคลื่นความถี่วิทยุ ไม่มีอันตรายต่อเนื้อเยื่อข้างเคียงระหว่างการตรวจ
อุปกรณ์มีความปลอดภัยต่อสนามแม่เหล็กไฟฟ้า แต่ต้องพิจารณะอย่างระมัดระวัง MR Conditional sign
อุปกรณ์หรืออวัยวะเทียมอาจจะมีสนามแม่เหล็กไฟฟ้า หรือเหนี่ยวนำให้เกิดสนามไฟฟ้าได้ หรืออาจจะมีปฏิกิริยากับคลีนความถี่วิทยุ แต่ว่าได้ผ่านการทดสอบความปลอดภัยกับเครื่องคลื่นสนามแม่เหล็กไฟฟ้าบางรุ่นแล้ว เช่น เครื่องขนาด 1.5 Tesla หรือปลอดภัยในสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่เข้มต่ำกว่า 500 gauss
อุปกรณ์ไม่มีความปลอดภัยต่อสนามแม่เหล็กไฟฟ้า MR Unsafe sign
อุปกรณ์หรืออวัยวะเทียมอาจมีสนามแม่เหล็กไฟฟ้า หรือเหนี่ยวนำให้เกิดสนามไฟฟ้าได้ ซึ่งจะทำให้เกิดอันตรายต่อเนื้อเยื่อหรือต่ออุปกรณ์อื่นๆ ในห้องตรวจได้