Principle of CT and MRI

Computer tomography (CT)

หลักการ

• เป็นการปล่อย X-ray ลำแคบๆ กระทบตัวผู้ป่วยและเก็บภาพโดย Detector โดยที่จะมีการเก็บข้อมูลในมุมที่ต่างๆ กัน และนำข้อมูลที่ได้ไปประมวลผลโดย Computer เพื่อแปรผลภาพออกมาในมุมและระนาบที่ต้องการ
• ปัจจุบันได้มีการพัฒนาขึ้นโดยให้มีการฉาย X-ray เป็นรูปพัด โดยที่มี Detector เรียงตัวเป็นวงกลมโดยรอบและมีเพียงหลอด X-ray เท่านั้นที่หมุนรอบตัวผู้ป่วย

ลักษณะการสแกน

1. Single scan CT   สแกนเป็น Shot
2. Spiral CT           สแกนต่อเ้นื่องเป็นวง

Density

    ในภาพ CT นั้นจะได้ออกมาเป็น Grayscale Picture ซึ่งมีเฉดสีเทาที่สามารถแยกได้หลายระดับ โดยที่จะวัดหน่วยเป็น Hounsfield unit (HU) ซึ่งมีตั้งแต่ -1000 HU ไปจนถึง +1000 HU โดยมีรายละเอียดคร่าวๆ ดังนี้

• Air                            < -500 HU            ดำสุด
• Fat                            < -90   HU
• Water & CSF                   0     HU
• Hematoma                 50 - 90 HU
• Calcification                > +80  HU
• Bone                          > +500 HU          ขาวสุด

Display Parameter

    จากการที่มีความสามารถในการจำแนกความแตกต่างของความเข้มได้มากแล้ว CT ยังสามารถกำหนดให้มีการแสดงผลภาพเฉพราะช่วงของเฉดสีเทาที่ต้องการได้ โดยการปรับ Parameter 2 ตัวนี้

1. Window Level
      เป็นค่าที่ใช้ระบุค่าสีเทากลางของภาพ ว่าต้องการให้มีการแสดงผลที่ระดับความเข้มใดเป็นหลั เช่นถ้าหากต้องการที่จะดูส่วนที่เป็นกระดูก ก็ควรตั้งค่าให้สูงในช่วงระดับของความเข้มระดับของกระดูก ( เช่น 700 HU เป็นต้น)
2. Window Width
      เป็นการระบุค่าความกว้าง หรือ Range ที่ต้องการให้มีการแสดงผลระดับเฉดสีเทานั้นๆ ซึ่งจะยึดจากค่า Level เป็นหลัก ว่าต้องการค่ากว้างเท่าใด (ตัวอย่างเช่น Level = +700 HU และ Window = 200 HU จะทำให้มีการแสดงผลเฉพาะช่วง +500 ถึง +900 เท่านั้น)
   ****** หมายเหตุ : ตัวเลขในหัวข้อนี้เป็นเพียงการสมมติให้เข้าใจได้ง่ายขึ้นเท่านั้น ไม่ควรยึดติดเป็นตัวเลขที่ใช้จริง ******

Contrast Media

   ในการตรวจ CT ที่ต้องมีการใช้สารทึบรังสีนั้น จะเป็นการใช้สารทึบรังสีที่มีส่วนของ Iodine เป็นส่วนประกอบหลัก ซึ่งมี Contraindication ดังนี้

1. eGFR (Estimated form Creatinine clearance) < 30 ml/min
2. Hx of moderate to severe Iodine allergy (ซักประวัติให้ดี ว่าแพ้อาหารทะเลอะไร แบบไหนบ้าง เพราะบางคนแพ้เฉพาะ Chitin)
3. Hx of Asthma, Severe allergy
4. Thyrotoxicosis patient

Limitation of CT

1. Ionizing Radiation
2. Not suitable in pregnancy
3. Not suitable in Unstable patient
4. Relatively High cost
5. Bony Artifact

Contraindication

1. Pregnant women
2. Children

Magnetic Resonance Imaging (MRI)

หลักการ

• อะตอมของ Hydrogen สามารถประพฤติตัวเป็นแม่เหล็กอย่างอ่อนได้ เนื่องจากมี Proton ที่ไม่มีคู่
• เมื่ออยู่ในสนามแม่เหล็กแรงสูง Hydrogen จะวางตัวและหมุนในแนวขนานไปกับเส้นแรงแม่เหล็ก
• เมื่อให้คลื่นวิทยุความถี่ที่เหมาะสมแก่ Hydrogen จะเกิดการรับพลังงานเข้าไป ทำให้มุมในการหมุนเปลี่ยนไป
• เมื่อหยุดให้คลื่นวิทยุ Hydrogen จะคายพลังงานออกมาในรูปของคลื่นวิทยุ เพื่อให้มีการวางตัวขนานแกนเช่นเดิม เราจึงตรวจจับปริมาณพลังงานที่คายออกมาได้

หลักการในการสร้างภาพ

• การที่อะตอม Hydrogen อยู่ในสนามแม่เหล็กที่มีความแรงต่างกันจะมีความถี่เรโซแนนซ์ที่ต่างกัน
• เครื่อง MRI จะสร้างสนามแม่เหล็กที่มีความแรงแตกต่างกันออกมาในแนวแกน Axial ของร่างกาย (หัวไปเท้า,ไล่เป็น Gradient) และให้คลื่นวิทยุความถี่เฉพาะเข้าไป ทำให้อะตอม Hydrogen เฉพาะระนาบเท่านั้นที่ได้รับพลังงาน
• เครื่อง MRI จะสร้างสนามแม่เหล็กใหม่ทันที ซึ่งมีความแรงแตกต่างกันออกมาในแนวแกน Transverse ของร่างกาย (ซ้ายไปขวา,ไล่เป็น Gradient) ทำให้อะตอม Hydrogen มีการหมุนด้วยความถี่เรโซแนนซ์ที่ต่างกันออกไป และคายพลังงานออกมาในรูปคลื่นวิทยุที่มีความแตกต่างกัน
• ทำเหมือนเดิม แต่เปลี่ยนมุมในระนาบ Transverse เพิ่มขึ้นทีละประมาณ 6 องศา นำผลที่ได้ทั้งหมดมาประมวลผลเป็นภาพ

ลักษณะภาพ

   เป็นภาพ Gray scale ที่มีความละเอียดสูง โดยที่กระดูกจะเห็นเป็นสีดำเสมอ ซึ่ง

• Lesion ที่เป็นสีดำกว่าปกติเรียก Hyposignal / Hypointense
• Lesion ที่เป็นสีขาวกว่าปกติเรียก Hypersignal / Hyperintense

   นอกจากนี้ ในปัจจุบันยังมีการใช้เทคนิคการสร้างภาพชนิดใหม่ๆ เพิ่มเติมที่ช่วยในการมองหารอยโรค ได้แก่

• T1WI น้ำและ CSF ดำ มักใช้ดู Anatomy
• T2WI น้ำและ CSF ขาว มักใช้ดู Pathology
• FLAIR เหมือน T2WI แต่น้ำที่มี Macromolecule อยู่จะดำ เพราะได้รับการปรับมาแล้ว
• DWI อาศัยการเคลื่อนที่ของน้ำ ถ้ามีการเคลื่อนไหวเปลี่ยนแปลงเพียงเล็กน้อยน้อย ภาพจะแสดงเป็นสีขาวขึ้นมา มักใช้ Detect Infarction ในระยะ Acute หรือ Hyperacute ได้ดี

Contrast media

   ใช้เป็น Gadolinium ที่เป็น Rare earth element ที่มีคุณสมบัติเป็นได้ทั้ง Paramagnetic และ Ferromagnetic ก่อให้เกิดอาการแพ้ได้น้อย แต่รุนแรงกว่า

Limitation

• High cost & Low availability
• Poor display in calcification/Bone fragture
• Long period of examination

Contraindication

1. Cerebral aneurysm clip [without MRI Compatible]
2. Patient with pacemaker
3. Metal foreign body
4. Claustrophobia pt.
5. Old Prosthetics object [without MRI Compatible]