หลักการสร้างภาพเครื่องเอกซเรย์คอมพิวเตอร์

หากเราไม่สามารถเปลี่ยนอาชีพจากผู้สร้างภาพทางการแพทย์ได้ จงวางแผนอนาคต เพื่อเป็นผู้สร้างภาพที่ดี ที่มีคุณภาพต่อไป

สวัสดีครับ

วันนี้ขอแลกเปลี่ยนเรียนรู้เกี่ยวกับ

หลักการสร้างภาพของเครื่องเอกซเรย์คอมพิวเตอร์ (Computed Tomography ; CT)

หรือ เรียกอย่างย่อว่า เครื่องซีที หรือ ซีทีสแกน (CT scan)

เครื่องเอกซเรย์คอมพิวเตอร์ หรือ ซีทีสแกน เป็นเครื่องสร้างภาพทางการแพทย์ที่ทันสมัย

มีการนำมาใช้ตรวจและสร้างภาพอวัยวะภายในร่างกายในลักษณะภาพตัดขวาง (cross section image) สามารถสร้างภาพในระนาบต่างๆ (multiplanar images) ได้ รวมถึง การภาพสามมิติ (three dimension image)

หลักการทำงาน คือ

เมื่อหลอดเอกซเรย์ (x-ray tube) ฉายรังสีเอกซ์ ทะลุ ทะลวงผ่านอวัยวะ(ที่ทำการตรวจ)ของผู้ป่วย และเข้ามายังอุปกรณ์รับรังสี หรือ หัววัดรังสีของเครื่องซีที (CT detector)

โดยหลอดเอกซเรย์และหัววัดรังสีจะอยู่ทิศทางตรงข้ามกัน

ขณะฉายรังสี เพื่อสร้างภาพในลักษณะภาพตัดขวาง หลอดเอกซเรย์และหัววัดรังสี จะหมุนเป็นวงกลม หรือหมุนแบบเกลียว (spiral or helical) รอบผู้ป่วยหรืออวัยวะที่ทำการตรวจ

ในร่างกายคนเรา มีเนื้อเยื่อ อยู่หลายชนิด

เนื้อเยื่อ หรือ อวัยวะต่างๆของร่างกาย แต่ละชนิด มีความหนาแน่น (Tissue density) ที่แตกต่างกัน

รังสีเอกซ์ สามารถทะลุทะลวงผ่านเนื้อเยื่อ หรือ อวัยวะต่างๆของร่างกาย ได้แตกต่างกัน

เนื้อเยื่อ ที่มีความหนาแน่นน้อย เช่น ไขมัน รังสีเอกซ์ สามารถทะลุผ่านได้มาก

เนื้อเยื่อ ที่มีความหนาแน่นมาก เช่น กระดูก รังสีเอกซ์ สามารถทะลุผ่านได้น้อย

หรือ อาจกล่าวได้ว่า เนื้อเยื่อต่างๆนั้น สามารถดูดกลืนรังสี ได้แตกต่างกัน

การลดลงของความเข้มของรังสีที่ผ่านเนื้อเยื่อ มีการลดลงในลักษณะเชิงเส้น หรือเรียกทางเทคนิคว่า สัมประสิทธิ์การลดลงเชิงเส้น (linear attenuation coefficient)

เนื่องจากเนื้อเยื่อต่างๆ มีการดูดกลืนรังสีได้แตกต่างกัน

ทำให้รังสีที่ทะลุผ่านอวัยวะ มาเข้าหัววัดรังสี มีความเข้มของรังสีที่แตกต่างกัน

หัววัดรังสี จะทำหน้าที่วัดความเข้มของรังสีเอกซ์ ในรูปของสัญญาณไฟฟ้าที่เป็นข้อมูลแอนะล็อก (Analog electronic signals data)

บริเวณหัววัดรังสี จะต่ออุปกรณ์นำข้อมูลแอนะล็อกที่ได้ทั้งหมด ส่งเข้าการแปลงสัญญาณแอนะล็อกในเป็นดิจิทัล สู่ขั้นตอนการคำนวณและสร้างออกมาเป็นภาพของซีที โดยใช้ ADC ; Analog to Digital Convertors

วิธีการคำนวณสร้างภาพ จะประกอบด้วยนำข้อมูลทั้งหมด ไปสู่ขั้นตอนของการเปลี่ยนค่าสัมประสิทธิ์การลดลงเชิงเส้นของเนื้อเยื่อต่างๆที่ทำการตรวจ เปลี่ยนให้เป็น เลขซีที (CT number) หรือ เลขเฮานสฟิลด์ (Hounsfield number)

การคำนวณเพื่อแปลงข้อมูลเป็นภาพทำได้หลายวิธี เช่น

การสร้างภาพด้วยวิธีแบ็กโพรเจกชัน

การสร้างภาพแบบฟิลเตอร์แบ็กโพรเจกชัน

การสร้างภาพแบบอิทเทอเรชัน

การสร้างภาพแบบแอ็นนาลิซิส

เลขซีที เป็นค่าสุดท้ายจากการคำนวณ

ก็... จะถูกเปลี่ยนให้เป็นแฉดสีในลักษณะ สีขาว สีเทา หรือ สีดำ

หรือ กล่าวในทางเทคนิคว่า เป็นลักษณะเกรย์สเกล์ (gray scale)

เลขซีที หรือ สีขาว สีเทา สีดำ ที่ได้นี้ จะสอดคล้องกับค่าสัมประสิทธิ์การลดลงเชิงเส้นของเนื้อเยื่อต่างๆ

ซึ่งจะถูกนำไปจัดเรียง ณ ตำแหน่งต่างๆ

ตัวอย่าง เลขซีทีของเนื้อเยื่อหรือสิ่งที่อยู่ในร่างกาย เช่น

อากาศ เลขซีที มีค่าประมาณ -1,000

ไขมัน เลขซีที มีค่าประมาณ -100

กระดูก เลขซีที มีอยู่ระหว่าง 100-1,000

เนื่องจากกระดูก มีหลายชนิด เช่น spongy or trabecular bone เป็นกระดูกที่มีความหนาแน่นน้อย

เลขซีทีของกระดูก ชนิดนี้มีค่า ประมาณ 100

สำหรับ Compact bone เป็นกระดูกที่มีความหนาแน่นมาก เลขซีทีของกระดูกชนิดนี้ จะมีค่ามากกว่า spongy or trabecular bone อาจอยู่ประมาณ 200-1,000 เป็นต้น)

โดยแต่ละตำแหน่งในภาพ จะประกอบด้วยจุดภาพ (picture element ; pixel) ที่มีขนาดเล็ก เรียงต่อเป็นแถว เป็นแนว (หรือเรียกว่า Matrix) ตามขนาดของการแสดงภาพ (DFOV ; Display field of View) ที่ได้กำหนดไว้ตั้งแต่แรก

ว็อกเซล (voxel) คือ จุดภาพ (pixel) ที่มีความหนา

ความหนานี้ อาจหมายถึง ความหนาของชั้นที่ตัด (Slide thickness ; Scan thickness)

หรือ คามหนาของชั้นที่สร้างภาพ (Acquisition thickness)

เมตริกซ์ (matrix) คือ จุดภาพที่เรียงเป็นแถว เป็นแนว ตามแนวแกน xy

หรือ

ลักษณะเป็นชุดข้อมูลที่มีการเรียงกันเป็นแนวแถว (Row) และแนวหลัก (Column)

ภาพซีที

เป็นภาพอวัยวะที่ทำการตรวจ มีลักษณะภาพตัดขวาง

เป็นภาพที่แปลงมาจาก ตัวเลขซีที

ตัวเลขซีที

เป็นค่าหรือตัวเลข ที่ผ่านการคำนวณจากสัมประสิทธิ์การลดลงเชิงเส้นของเนื้อเยื่อต่างๆที่ลำรังสีทะลุผ่านอวัยวะที่ทำการตรวจ

การสร้างภาพ เป็นศาสตร์และศิลปะ

สร้างภาพดี มีคุณภาพ เป็นประโยชน์ต่อการวินิจฉัยและรักษาโรค

การสร้างภาพที่ดี ต้องใช้ทักษะและความรู้ที่ดี ที่เหมาะสม ที่สอดคล้องกับมาตราฐานวิชาชีพ

หากเราไม่สามารถเปลี่ยนอาชีพได้ จงวางแผนอนาคต เพื่อเป็นผู้สร้างภาพที่ดี ที่มีคุณภาพต่อไป