มารู้จักขดลวดของเครื่องสร้างภาพเอ็มอาร์ไอกันดีกว่า

ขดลวดที่ใช้รับหรือส่งสัญญาณแม่เหล็กไฟฟ้าของเครื่องสร้างภาพเอ็มอาร์ไอ มีรูปร่างแตกต่างกัน โดยส่วนใหญ่เราไม่สามารถมองเห็นขดลวดได้ เนื่องจากมีพลาสติกป้องกันไว้

สวัสดีครับ

วันนี้ขอนำเสนอภาพของขดลวดที่ใช้รับส่งสัญญาณคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (คลื่นวิทยุ) ของเครื่องสร้างภาพเอ็มอาร์ไอ

ขดลวดที่ใช้งานจะมีอยู่หลายแบบ และมีรูปร่างแตกต่างกัน  

 

เครื่องสร้างภาพเอ็มอาร์ไอจะส่งคลื่นในย่านความถี่วิทยุผ่านขดลวด เพื่อไปกระตุ้นโปรตอน (นิวเคลียสของไฮโดรเจน) ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงภายในร่างกาย

 

โดยขดลวดเหล่านี้ ต้องวางอยู่ใกล้ชิดหรือติดกับอวัยวะที่ต้องการตรวจให้มากที่สุดเท่าที่จะทำได้ เพื่อให้ส่งหรือรับสัญญาณในการตรวจมากที่สุดเท่าที่จะทำได้ ความถี่วิทยุที่ส่งเข้าไปในร่างกายเป็นความถี่ที่จะทำให้เกิดการกำทอนตามหลักการของลามอร์ (Lamor equation) ซึ่งจะเกี่ยวข้องกับขดลวดอยู่ 2 ชนิด คือ

1. ขดลวดส่งสัญญาณ หรือ ทรานสมิตเตอร์คอย (Transmitters coils) เป็นขดลวดที่ทำหน้าที่ส่งสัญญาณในรูปของคลื่นความถี่วิทยุเข้าไปกระตุ้นอะตอมของไฮโดเจนในร่างกายให้เกิดการเปลี่ยนแปลงโดยจะกระตุ้นในลักษณะลูกคลื่นชนิดต่างๆ เช่น spin echo pulse sequence , gradient echo pulse sequence เป็นต้น เพื่อให้ได้ข้อมูลในลักษณะที่แตกต่างกันในการวินิจฉัยโรค ขดลวดชนิดนี้ ได้แก่ ขดลวดที่ใช้ตรวจศีรษะ (Head coil)   ขดลวดที่ใช้ตรวจรยางค์หรือแขน ขา (Extremity coil) ขดลวดที่ใช้ตรวจบริเวณผิวของร่างกาย (Surface coil) ขดลวดที่ใช้ตรวจเต้านม (Breast coils) เป็นต้น

2. ขดลวดรับสัญญาณ หรือ รีซีฟเวอร์คอย (Receiver coils) เป็นขดลวดที่ใช้สำหรับรับสัญญาณเอ็มอาร์ (MR signal) ที่เกิดขึ้นจากการกระตุ้นของคลื่นความถี่วิทยุและนำสัญญาณที่ได้รับออกมาจากร่างกายเข้าระบบคอมพิวเตอร์ เพื่อการประมวลผลและสร้างภาพออกมา

 

 

ภาพของขดลวดชนิดทรงกระบอก หรือ ขดลวดกรงนก (Bird cage coil)  

 

ขดลวดทรงกลม (Circular surface coil) ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 3-8 นิ้ว

 

ขดลวดที่ใช้งาน ต้องมีวัสดุครอบป้องกันไม่ใช้ขดลวดสัมผัสกับผู้ป่วยโดยตรง โดยส่วนใหญ่มักใช้พลาสติก ทำให้ไม่สามารถมองเห็นขดลวดที่อยู่ภายในได้

ขดลวดที่ผมนำเสนอนี้เป็นขดลวดที่ใช้ในเครื่องเอ็มอาร์ไอ 1.5 เทสลา ชนิดรับส่งสัญญาณแบบ 2 ความถี่ คือ ความถี่ 63.8 MHz สำหรับไฮโดรเจน เพื่อการกำหนดตำแหน่งอวัยวะที่สนใจ และ ความถี่ 25.7 MHz สำหรับฟอสฟอรัส 

 

 

 

 

ขดลวดทองแดง บางรุ่นใช้แบบเป็นแผ่นเรียบ บางรุ่นใช้เป็นเส้น ซึ่งแต่ละชนิดมีคุณภาพในการทำงานดีหรือไม่ดีแตกต่างกัน ในขดลวดที่ใช้งานมักจะมีอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้องเพิ่มเติม ได้แก่ วงจรปรับแต่งลูกคลื่นหรือความถี่วิทยุ (parallel tuned circuit) ตัวเก็บประจุ (Capacitor) เป็นต้น ซึ่งการจะบอกว่าขดลวดชนิดใดมีคุณภาพดีหรือไม่ อาจบอกโดยค่าของ Quality Factor  อาจเรียกอีกอย่างว่า Q Factor เป็นค่าที่ใช้ในการกำหนดความเที่ยงต้องของความถี่ที่ใช้ในการกำทอนหรือสั่นฟ้องของขดลวด ว่าครอบคลุมช่วงความถี่แคบหรือกว้างมากน้อยเพียงใด ซึ่งถ้าขดลวดใดมีค่าความถี่ของการสั่นฟ้องที่แคบ จะทำให้มีค่า Q factor มีค่าสูง ซึ่งหมายถึงว่า ขดขดลวดชนิดนั้นมีคุณภาพที่ดี 

ภาพการปรับแต่งค่า Q ในขดลวด โดยการดูผ่านเครื่องจับสัญญาณ

 

 

 

 

ขดลวดต่างชนิดกัน จะมีประสิทธิภาพของการรับส่งสัญญาณไปยังอวัยวะที่ระดับความลึกที่แตกต่างกัน ขดลวดชนิด Head และ Body coil สามารถตรวจอวัยวะที่มีอยู่ลึกได้ดีกว่า Surface coil   

 

 

 

ขดลวดที่มีขนาดใหญ่เล็กแตกต่างกันมีคุณภาพแตกต่างกัน เหมาะสมสำหรับการใช้งานที่แตกต่างกัน 

 

 

 

 

สรุป :

ขดลวดเป็นอุปกรณ์ในการรับส่งสัญญาณ  บางชนิดใช้ส่งหรือสัญญาณเพียงอย่างเดียว บางชนิดสามารถใช้รับและส่งสัญญาณได้

ขดลวดที่ใช้รับส่งสัญญาณวิทยุมีหลายลักษณะ เช่น ทรงกระบอก ทรงกลม ชิ้นอันเดียวหรือหลายชิ้นวางเรียงต่อกัน

ขดลวดที่ติดมากับเครื่องเหมาะสำหรับการตรวจอวัยวะที่มีขนาดใหญ่ เช่น ลำตัว ทรวงอก ช่องท้อง สามารถตรวจในระยะลึกได้ดีกว่า

ขดลวดที่มีขนาดกลางใช้ตรวจสมอง และขดลวดขนาดเล็ก ใช้อวัยวะอวัยวะตามร่างกาย เช่น ข้อต่อตามร่างกาย ตา รูหู เป็นต้น

ขดลวดที่ดีควรมีค่า Q Factor สูง มีขนาดพอเหมาะกับอวัยวะที่ตรวจ

ขดลวดควรวางใกล้ชิดอวัยวะที่ต้องการตรวจมากที่สุด เพื่อรับส่งสัญญาณ แต่ข้อควรระวัง คือ ไม่ควรสัมผัสกับอวัยวะโดยตรง เพราะอาจเกิดความร้อน เป็นอันตรายต่ออวัยวะที่สัมผัสได้

ขดลวดเป็นอุปกรณ์ที่มีราคาแพง ขณะใช้งานต้องใช้ความระมัดระวัง การดูแล รักษาความสะอาดให้ดี รวมถึงควรตรวจสอบประสิทธิภาพตามระยะเวลาที่กำหนดด้วย

 

 

[Dit Rt 9]

ได้อ่าน ทบทวนอีกครั้ง และเป็นวิชาการที่สังเคราะห์แล้ว ให้เห็นภาพ พร้อมทำความเข้าใจได้ง่ายขึ้น ต้องขอขอบพระคุณท่านอาจารย์มาก ๆ ๆ ๆ ที่เขียนและส่งมาให้ได้เรียนรู้ อยู่อย่างต่อเนื่อง แม้บางครั้งไม่ได้ร่วมแสดงความคิดเห็น

[ped]

-ขอบคุณ ที่มีโอกาสได้ทบทวน

พี่เป็ด x-ray