เครื่องถ่ายภาพเอกซเรย์คอมพิวเตอร์

เครื่องถ่ายภาพ เอกซเรย์คอมพิวเตอร์ computer tomography machine

คำนำ รายงานเรื่องนี้เป็นส่ วนหนึ่งในรายวิชาฟิสิ กส์ ส่ งเสริมให้นักเรียนหาความรู้ ข้อมูลเพิ่มเติมและทำให้การเรียนรู้ดูน่าสนใจ ให้ผู้เรียนมีความสนใจกับการเรียน รู้ด้วยตัวเองมากขึ้น เพื่อเป็นสื่ อการเรียนการสอนให้แก่ผู้เรียน โดยจะทำเสนอ รายงานเล่มนี้ควบคู่ไปกับสื่ อการเรียนการสอนแบบหนังสื ออิเล็กทรอนิกส์ (E- BOOK) เพื่อให้ผู้เรียนสามารถเรียนรู้และศึกษาค้นคว้าได้ด้วยตนเองและได้นำ เ ส น อ ค ว า ม รู้ ที่ ต น เ อ ง ศึ ก ษ า ใ ห้ ผู้ อื่ น ส า ม า ร ถ เ รี ย น รู้ แ ล ะ ทำ ค ว า ม เ ข้ า ใ จ กั บ เ นื้ อ ห า ได้ เปรียบเสมือนร่วมกันแบ่งปั นความรู้ให้กันและกันระหว่างผู้เรียนและ ส า ม า ร ถ นำ ค ว า ม รู้ ที่ ไ ด้ ไ ป ป ร ะ ยุ ก ต์ ใ น ชี วิ ต ป ร ะ จำ วั น ภัคจิรา สี หะวงษ์ ผู้จัดทำ

สารบัญ หน้า เรื่อง 1 6 ส่วนประกอบของ CT 7 การทำงาน 8 แบบฝึกหัด เฉลยแบบฝึกหัด

1 ส่วนประกอบของ CT 1. แกนตรี (Gantry) เป็นส่วนประกอบที่ใกล้ชิดตัวผู้ป่วยมากที่สุด ตรงกลางมีช่องกลมขนาดใหญ่ เส้นผ่า ศูนย์กลางประมาณ 70-80 เซนติเมตร gantry มีหลายส่วนประกอบดังนี้ 1.1 วงแหวนสลิป (Slip ring) - เป็นอุปกรณ์ทางกลศาสตร์ไฟฟ้า (Eletromechanics) - Slip ring เมื่อพิจารณาตามลักษณะรูปร่างสามารถแบ่งได้ 2 แบบ คือ แบบกระบอก และแบบจาน - ลักษณะการจ่ายกระแสไฟฟ้าเพื่อเลี้ยงระบบแบ่งได้ 2 แบบ คือ แบบ ศักย์ไฟฟ้าสูง (High voltage slip ring) และแบบศักย์ไฟฟ้าต่า (Low voltage slip ring) - Slip ring แบบศักย์ไฟฟ้าสูง คือ generator จะเพิ่มความต่างศักย์ให้กระแสไฟฟ้าก่อน ที่จะส่งต่อให้กับ slip ring ดังนั้นกระแสไฟฟ้าที่ผ่านเข้าสู่ slip ring จะมีความต่างศักย์ สูง - Slip ring แบบศักย์ไฟฟ้าต่ำ คือ กรณีที่ไฟฟ้าความต่างศักย์ต่าผ่านเข้าสู่ slip ring - การสแกนเมื่อ slip ring หลอดเอกซเรย์ และองค์ประกอบอื่น ๆ เคลื่อนที่ อย่างต่อ เนื่องและสม่ำเสมอในระหว่างนั้นจะมีแปรงตัวนำ (Conducting brush) สัมผัสกับ slip ring เพื่อช่วยในการถ่ายโอนพลังงานไฟฟ้าให้มีประสิทธิภาพ แปรงตัวนำที่ใช้มี 2 แบบ คือ แปรงตัวนำแบบลวดและแปรงตัวนำแบบแท่ง

2 ส่วนประกอบของ CT 1.2 หลอดเอกซเรย์ (X-ray tube) - โดยทั่วไปแล้วหลอดเอกซเรย์ในเครื่องเอกซเรย์ธรรมดาไส้หลอด(Filament) จะถูก เผาให้ร้อนด้วยกระแสไฟฟ้าทำให้อิเล็กตรอนหลุดออกจาก ไส้หลอด และถูกเร่งด้วย ความต่างศักย์สูงประมาณ 50-150 kV แต่ใน CT ความต่างศักย์จะสูงมากอยู่ในช่วง 80-140 kV - อิเล็กตรอนจะวิ่งชนเป้าบนจานแอโนด ซึ่งกำลังหมุนด้วยความเร็วเชิงมุมประมาณ 10,000 รอบต่อนาที และมีจุดโฟกัสขนาดไม่เกิน 2 mm. กระแสหลอดประมาณ 20- 500 mA - หลอดเอกซเรย์ต้องมีความจุความร้อนสูงและสามารถระบายความร้อนได้เร็ว โดยมี ความจุความร้อนประมาณ 6 MHU (1 HU=1.4 J) ซึ่งมากกว่า หลอดเอกซเรย์ธรรมดา ประมาณ 6 เท่า - วัสดุที่ใช้ทำไส้หลอดควรมีจุดหลอมเหลวสูงนิยมใช้ทังสเตน (Tungsten) - จานแอโนดควรมีความจุความร้อนสูงและสามารถระบายความร้อนได้ดีมาก นิยมทำ จากโลหะอัลลอยด์ของโรเดียม ทังสเตน และโมลิบดินั่ม

3 ส่วนประกอบของ CT 1.3 การกรอง (Filtration) ทำให้เอกซเรย์ที่ออกมามีพลังงานสม่ำเสมอและมี ค่าเฉลี่ยสูงขึ้น 1.4 คอลลิเมเตอร์ (Collimator) ทำหน้าที่จำกัดลาเอกซเรย์ให้มีลักษณะและ ขนาดตามต้องการ ใน CT มีคอลลิเมเตอร์หลัก 2 ชนิด คือ คอลลิเมเตอร์ชนิดหน้า ผู้ป่วย (Pre-patient collimator) และคอลลิเมเตอร์ชนิดหน้าหัววัด (Pre- detector collimator) 1.5 แหล่งจ่ายไฟฟ้าศักย์สูง (Generator) - เริ่มแรกมีการใช้หม้อแปลงไฟฟ้าชนิดสามเฟส ซึ่งมีขนาดใหญ่จึงต้องวางอยู่ ภายนอก gantry - ต่อมามีการพัฒนาระบบแปลงไฟฟ้าศักย์สูงชนิดความถี่สูงขึ้น โดยมีความถี่อยู่ใน ช่วง 500-25,000 Hz 1.6 หัววัดเอกซเรย์ (Detector) มี 2 ชนิด ดังนี้ - หัววัดเอกซเรย์แบบซิลทิเลชั่น (Scintillation detector) ซึ่งแยกย่อยได้อีก 2 หัววัดแบบหลอดขยายกาลังแสง PMT (Crystal photomultiplier tube detector) และแบบหัววัดโฟโตไดโอด (Crystal photodiode detector) - หัววัดเอกซเรย์แบบก๊าซ (Gas fill detector) มีลักษณะภายเป็นกล่องภายใน บรรจุก๊าซ ผนังกล่องมีศักย์ไฟฟ้าเป็นลบเรียกว่า แคโทด (Cathode)

4 ส่วนประกอบของ CT 2 คอมพิวเตอร์ (Computer) ฮาร์ดแวร์ (Hardware) ประกอบด้วย - อุปกรณ์นำเข้า (Input device) ได้แก่ Keyboard, Disk, CD-ROM เป็นต้น ใน CT อุปกรณ์นำเข้าที่ใช้คือ detector โดยข้อมูลส่วนใหญ่เป็นสัญญาณที่ เกิดจากหัว วัดเอกซเรย์ส่งเข้าสู่ระบบ DAS เพื่อต่อไปยังหน่วยประมวลผลกลาง - หน่วยประมวลผลกลาง ประกอบด้วย Microprocessor หน่วยควบคุม (Control unit) ทำหน้าที่ควบคุมการทางานของคอมพิวเตอร์ หน่วยคำนวณและตรรกะ (ALU) ทำหน้าที่ในการคำนวณทางคณิตศาสตร์และเปรียบเทียบข้อมูล และหน่วยความ จำภายใน (Internal memory) มี 2 แบบ คือ หน่วยความจำ ที่อ่านอย่างเดียว (ROM : Read only memory) กับหน่วยความจำที่เข้า ถึงโดยการสุ่ม (RAM : Random access memory) โดย ROM มีหน้าที่ในการเก็บ ข้อมูลโปรแกรมการทำงานของระบบที่จำเป็นอย่างถาวรไม่สามารถเปลี่ยนแปลงและลบ ทิ้งได้ RAM ถูกออกแบบมาให้สามารถเก็บข้อมูลได้ชั่วคราวเพื่อให้ หน่วยประมวลผลก ลางนำไปประมวลผล - อุปกรณ์ส่งออก (Output device) ได้แก่ การทำสำเนา (Hard copy) และ การทำสำเนาชั่วคราว (Soft copy) - ซอฟท์แวร์ (Soft ware) ได้แก่ โปรแกรมคำสั่งต่าง ๆ ที่ได้เขียนขึ้นด้วย ภาษาคอมพิวเตอร์เพื่อให้คอมพิวเตอร์สามารถทำงานได้ในบทบาทต่าง ๆ ตามที่ ต้องการ ซอฟท์แวร์มี 2 แบบคือ ระบบปฏิบัติการ (Operating System : OS) และ โปรแกรมประยุกต์ (Application software) - ระบบปฏิบัติการ (Operating system) ได้แก่ ไมโครซอฟต์ดอส (Microsoft DOS) ไมโครซอฟต์วินโดวส์ (Microsoft Window) และยูนิกส์ (UNIX) ระบบปฏิบัติการทำหน้าที่ควบคุมการทางานทั้งหมดของฮาร์ดแวร์ในคอมพิวเตอร์ และ ควบคุมการทางานของคอมพิวเตอร์ให้สามารถดำเนินการโปรแกรมอื่น ๆ ได้ด้วย

5 ส่วนประกอบของ CT 3 คอนโซลและแสดงภาพ (Console and Monitor) - เป็นส่วนที่มีแป้นพิมพ์และจอมอนิเตอร์ ซึ่งสามารถควบคุมการทำงานของ CT และสามารถแสดงภาพทางจอมอนิเตอร์ได้ - สามารถเลือกปั จจัยในการสร้างภาพต่าง ๆ ให้เหมาะสม สั่งการให้ คอมพิวเตอร์คำนวณสร้างภาพออกมา และยังสามารถจัดเตรียมข้อมูลผู้ป่วย รวมถึง การทำงานของเครื่องได้ 4 ที่เก็บข้อมูลและส่วนบันทึกภาพ - ที่เก็บข้อมูล (Hard disk) คือ การทำคำสำเนาชั่วคราว ได้แก่ การเก็บภาพ หรือการเก็บข้อมูลแบบดิจิตอลในแผ่นดิสก์ ซึ่งจะเก็บข้อมูลได้มากหรือน้อยขึ้นอยู่กับ ความจุความสามารถในการเก็บข้อมูล และในการเก็บภาพยังขึ้นกับขนาดของภาพด้วย - ส่วนบันทึกภาพ หมายถึง การทำสำเนาถาวร เช่น การบันทึกภาพระบบฟิล์ม ด้วย กล้องเลเซอร์ และกล้องบันทึกภาพหลายรูปแบบ (Multiformat video camera)

6 การทำงาน เป็นการตรวจหาความผิดปกติอวัยวะต่างๆ ในร่างกายด้วยลำแสงเอกซ์ โดยฉายลำ แสงเอกซ์ผ่านอวัยวะที่ต้องการตรวจในแนวตัดขวาง และให้คอมพิวเตอร์สร้างภาพ ภาพที่ได้จึงเป็นภาพตัดขวางส่วนที่ต้องการตรวจอย่างละเอียด ซึ่งจะให้ภาพเป็น 3 มิติ และยังซอยภาพอวัยวะออกเป็นแผ่นบางๆในภาพตัดขวางได้หลายสิบแผ่น จึงช่วยให้ แพทย์อ่านความผิดปกติของอวัยวะนั้นๆได้ละเอียดและแม่นยำกว่า เอกซเรย์ธรรมดา ภาพการตรวจเอกซเรย์ธรรมดาเป็นภาพ 2 มิติ คือกว้าง และยาว ไม่สามารถบอก ความลึกได้ และจะให้ภาพเป็นภาพรวมของทั้งอวัยวะ ดังนั้นจึงเป็นข้อจำกัดของ เอกซเรย์ธรรมดา เมื่อเปรียบเทียบกับเอกซเรย์คอมพิวเตอร์ซึ่งใช้เทคโนโลยีในการ ตรวจที่ซับซ้อนกว่าเอกซเรย์ธรรมดามาก ประโยชน์ของ CT scan ด้วยความสามารถในการสร้างภาพที่มีส่วนประกอบของเนื้อเยื่อ กระดูก และระบบ หลอดเลือดอยู่รวมกัน จึงทำให้ CT scan มีความสำคัญในการวินิจฉัยโรค และให้ราย ละเอียดแก่แพทย์ได้เกือบทุกส่วนของร่างกาย ตั้งแต่ศีรษะจรดปลายเท้า ไม่ว่าจะเป็น โรคเกี่ยวกับหัวใจและหลอดเลือด โรคกระดูก การได้รับอุบัติเหตุ และการแพร่กระจาย ของโรคมะเร็ง การตรวจ CT scan แบ่งเป็น 4 ระบบ 1. ระบบสมอง 2. ระบบช่องท้องและทรวงอก 3. ระบบกระดูก กล้ามเนื้อ ข้อต่อและกระดูกสันหลัง 4. ระบบหลอดเลือด

7 แบบฝึกหัด จงตอบคำถามต่อไปนี้ให้ถูกต้อง 1.การตรวจ CT scan แบ่งเป็นกี่ระบบอะไรบ้าง 2. แกนตรี (Gantry)คืออะไร 3.หน่วยความจำภายใน (Internal memory) ในหน่วยประมวล ผลกลางมีกี่แบบอะไรบ้าง 4. หลอดเอกซเรย์ต้องมีความจุความร้อนประมาณเท่าใด 5.พัฒนาระบบแปลงไฟฟ้าศักย์สูงชนิดความถี่สูงขึ้น โดยมีความถี่ อยู่ในช่วงใด

8 เฉลยแบบฝึกหัด จงตอบคำถามต่อไปนี้ให้ถูกต้อง 1.ตอบ แบ่งเป็น 4 ระบบ 1. ระบบสมอง 2. ระบบช่องท้องและทรวงอก 3. ระบบกระดูก กล้ามเนื้อ ข้อต่อและกระดูกสันหลัง 4. ระบบหลอดเลือด 2.ตอบ เป็นส่วนประกอบที่ใกล้ชิดตัวผู้ป่วยมากที่สุด ตรงกลางมีช่อง กลมขนาดใหญ่ 3.ตอบ มี 2 แบบ คือ หน่วยความจำ ที่อ่านอย่างเดียว (ROM : Read only memory) กับ หน่วยความจำที่เข้าถึงโดยการสุ่ม (RAM : Random access memory) 4.ตอบ 6 MHU (1 HU=1.4 J) 5.ตอบ อยู่ในช่วง 500-25,000 Hz

จัดทำโดย นางสาวภัคจิรา สีหะวงษ์ ชั้นมัธยมศึกษาปีที่6/1 เลขที่21 เสนอ อาจารย์ไพโรจน์ ขุมขำ โรงเรียนชาติตระการวิทยา อ.ชาติตระการ จ.พิษณุโลก