ในโรงพยาบาลหรือในโทรทัศน์ เราอาจเคยเห็นผู้ป่วยได้รับการบำบัดรักษามะเร็งด้วยการฉายรังสี และแพทย์ได้สั่งให้เข้าเครื่องกราดวิเคราะห์ (scan) เพ็ต (PET: positron emission tomography) เพื่อการตรวจินิจฉัยโรค วิธีการเหล่านี้เป็นส่วนหนึ่งของการแพทย์แบบพิเศษ ที่เรียกว่า เวชศาสตร์นิวเคลียร์ (nuclear medicine) โดยเวชศาสตร์ใช้สารกัมมันตรังสีในการช่วยสร้างภาพของร่างกายมนุษย์ และใช้เพื่อการบำบัดรักษาโรคได้ด้วย โดยมองทั้งทางด้านสรีรวิทยาและกายวิภาควิทยาของร่างกาย ในการที่จะวินิจฉัยและบำบัดรักษาโรค
ในบทความนี้จะอธิบายทางด้านเทคนิค และคำศัพท์ที่ใช้ในเวชศาสตร์นิวเคลียร์ ซึ่งจะได้เรียนรู้ว่า การแผ่รังสีช่วยให้หมอมองเห็นลึกลงไปในร่างกายมนุษย์ มากกว่าที่เคยเห็นมาก่อนได้อย่างไร ?
การสร้างภาพในเวชศาสตร์นิวเคลียร์ (Imaging in Nuclear Medicine)
ปัญหาอันหนึ่งของร่างกายมนุษย์ก็คือทึบแสง การที่จะมองเห็นอวัยวะภายในร่างกาย โดยทั่ว ๆ ไปแล้ว จะนำมาซึ่งความเจ็บปวดรวดร้าว ในอดีตการที่จะมองสำรวจเข้าไปในร่างกายมนุยษ์มีวิธีการเดียวก็คือ ใช้การผ่าตัด แต่ในปัจจุบันหมอสามารถใช้วิธีการเทคนิคได้มากมาย ที่ไม่ต้องใช้วิธีการที่รุกราน บางวิธีการของเทคนิคต่าง ๆ รวมทั้งการฉายรังสีเอกซ์ การใช้เครื่องกราดตรวจ MRI การกราดตรวจแบบ CAT อัลตราซาวด์ และวิธีการอื่น ๆ ในแต่ละเทคนิค วิธีการเหล่านี้มีทั้งข้อดีและข้อเสีย ที่ใช้เพื่อประโยชน์ในเงื่อนไขที่ต่างกัน และในส่วนต่าง ๆ ของร่างกายที่ต่างกัน
เทคนิคการสร้างภาพทางเวชศาสตร์นิวเคลียร์เป็นหนทางหนึ่ง ที่ช่วยให้หมอสามารถมองเห็นเข้าไปภายในร่างกายมนุษย์ วิธีการได้รวมผสมผสานในการใช้คอมพิวเตอร์ เครื่องตรวจวัด และสารกัมมันตรังสี เข้าด้วยกัน เทคนิคเหล่านี้รวมถึง
- เพ็ต (PET: positron emission tomography)
- สเป็กต์ (SPECT: single photon emission computed tomography)
- การสร้างภาพระบบหมุนเวียนของเลือด (cardiovascular imaging)
- การกราดตรวจกระดูก (bone scanning)
เทคนิคทั้งหมดเหล่านี้ใช้สมบัติของธาตุกัมมันตรังสีที่ต่างกันเพื่อการสร้างภาพ การสร้างภาพทางเวชศาสตร์นิวเคลียร์จะเป็นประโยชน์มากในการที่ตรวจหา
- เนื้องอก (tumors)
- การโป่งพองของผนังหลอดเลือด (aneurysms)
- การไหลเวียนของเลือดที่ผิดปกติหรือไม่เพียงพอที่จะไปหล่อเลี้ยงเนื้อเยื่อต่าง ๆ
- ความผิดปกติของเซลล์เม็ดเลือดและการทำงานของอวัยวะที่ผิดปกติ เช่น ต่อมไทรอยด์ และการขาดสมรรถนะภาพของปอด
การที่จะใช้วิธีการทดสอบที่เฉพาะเจาะจง หรือวิธีการผสมผสานของการทดสอบต่าง ๆ นั้น ขึ้นอยู่กับอาการของผู้ป่วยและโรคที่กำลังวินิจฉัย
การทำงานของเพ็ต
เพ็ตสร้างภาพของร่างกายโดยการตรวจสอบรังสีที่ถูกปลดปล่อยออกมาจากวัสดุกัมมันตรังสี โดยนำเอาสารที่จะฉีดเข้าไปในร่างกายมนุษย์มาติดฉลากกับสารกัมมันตรังสี เช่น คาร์บอน-11 (C-11) ฟลูออรีน-18 (F-18) ออกซิเจน-15 (O-15) หรือไนโตรเจน-13 (N-13) โดยทั้งหมดนี้มีเวลาในการสลายที่สั้น ๆ โดยอะตอมกัมมันตรังสีเหล่านี้เกิดขึ้นจากการที่เอาสารเคมีปกติธรรมดา ไปทำให้เกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์กับนิวตรอน หรืออนุภาคที่มีประจุอื่น ๆ ในการทำให้เกิดเป็นไอโซโทปรังสีที่มีอายุสั้น ๆ โดยเพ็ตใช้หลักการตรวจวัดรังสีแกมมาที่แผ่ออกมา จากการที่โพซิตรอนที่ถูกปลดปล่อยออกมาจากไอโซโทปรังสี แล้วเกิดการชนกระแทกกับอิเล็กตรอนในเนื้อเยื่อของร่างกายมนุษย์
ในการกราดตรวจด้วยเพ็ต คนไข้จะได้รับการฉีดสารกัมมันตรังสี แล้วมานอนบนโต๊ะราบที่สามารถเคลื่อนที่ช้า ๆ เลื่อนตัวผู้ป่วยเข้าไปในโครงสร้างคล้ายโดนัต โดยโครงสร้างนี้จะมีหัวตรวจวัดรังสีแกมมา ถูกจัดเรียงอยู่โดยรอบดังรูปก่อนหน้า ซึ่งมีชุดของผลึกไวแสง โดยแต่ละหัวตรวจวัดต่อเข้ากับหลอดขยายเพิ่มจำนวนโฟตอน โดยตัวผลึกจะเปลี่ยนรังสีแกมมาที่ปลดปล่อยออกมาจากตัวคนไข้ ไปเป็นแสงโฟตอน และหลอดขยายเพิ่มจำนวนโฟตอนจะแปลงสัญญาณ และขยายให้เป็นสัญญาณทางไฟฟ้า จากนั้นสัญญาณไฟฟ้านี้จะถูกกระบวนการของคอมพิวเตอร์สร้างให้เป็นภาพขึ้นมา โต๊ะจะถูกเลื่อนเข้าไปในโครงสร้างโดนัตอย่างช้า ๆ และกระบวนการทั้งหมดจะถูกดำเนินการซ้ำ ๆ ทำให้ได้ผลเป็นชุดของภาพตัดขวางบาง ๆ ของร่างกายในพื้นที่ที่สนใจในการวินิจฉัย (เช่น สมอง เต้านม ตับ) แผ่นภาพบางที่ได้สามารถนำมารวมกันได้เป็นภาพตัวแทนสามมิติของร่างกายผู้ป่วย
เครื่องเพ็ต
เพ็ตให้ภาพของการไหลเวียนของเลือด หรือหน้าที่ทางชีวะเคมีอื่น ๆ ขึ้นอยู่กับชนิดของโมเลกุลที่นำมาติดฉลากกับไอโซโทปรังสี ตัวอย่างเช่น เพ็ตสามารถแสดงภาพของการเผาผลาญน้ำตาลกลูโคสในสมอง หรือการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วของกิจกรรมในพื้นที่ต่าง ๆ ของร่างกาย อย่างไรก็ตาม หน่วยงานที่มีเครื่องเพ็ตจะมีเพียงสองสามแห่งในประเทศ ทั้งนี้เพราะต้องมีการติดตั้งอยู่ใกล้ ๆ กับสถานที่ที่จะผลิตไอโซโทปรังสี ด้วยเครื่องเร่งอนุภาคที่ผลิตไอโซโทปรังสีที่มีอายุสั้น มาใช้กับเทคนิคนี้
การสร้างภาพระบบการหมุนเวียนของเลือดและการกราดตรวจกระดูกด้วยเครื่องสเป็กต์ (SPECT, Cardiovascular Imaging and Bone Scanning)
สเป็กต์เป็นเทคนิคที่คล้ายกับเพ็ต แต่สารไอโซโทปรังสีที่ใช้กับสเป็กต์ (ซีนอน-133 เทคนีเชียม-99m ไอโอดีน-123) จะมีอายุในการสลายที่ยาวกว่าไอโซโทปรังสีที่ใช้กับเพ็ต และมีการปลดปล่อยแกมมาลำเดี่ยว แทนที่จะเป็นแกมมาลำคู่ สเป็กต์สามารถให้รายละเอียดเกี่ยวกับการไหลของเลือดและการกระจายของสารกัมมันตรังสีในร่างกาย ภาพที่ได้จากเทคนิคสเป็กต์จะมีสภาพไว และความละเอียดน้อยกว่าเทคนิคที่ได้จากเพ็ต แต่เทคนิคของสเป็กต์จะมีค่าใช้จ่ายที่ถูกกว่าเพ็ต นอกจากนี้ ศูนย์ของสเป็กต์จะเข้าถึงได้มากกว่าศูนย์เพ็ต ทั้งนี้เพราะไม่มีความจำเป็นที่ต้องตั้งอยู่ไกล้กับส่วนที่ผลิตไอโซโทปรังสี เพราะใช้ไอโซโทปรังสีที่มีอายุยาวกว่าที่ใช้กับเพ็ต
เครื่องสเป็กต์
เทคนิคการถ่ายภาพหัวใจและหลอดเลือด โดยการใช้สารกัมมันตรังสีในแผนภูมิการไหลเวียนของเลือดผ่านหัวใจและหลอดเลือด ตัวอย่างหนึ่งของการถายภาพหัวใจและหลอดเลือดคือ stress thallium test โดยคนไข้จะได้รับการฉีดสารประกอบทางรังสีของแทลเลียม แล้วให้ออกกำลังกายบนลู่วิ่ง และนำมาสร้างภาพรังสีแกมมาด้วยกล้องรังสีแกมมา (gamma ray camera) หลังจากให้คนไข้หยุดพักไปช่วงเวลาหนึ่ง ก็จะเริ่มทดสอบซ้ำแต่ไม่ต้องออกกำลังกายแล้ว ภาพที่ได้ทั้งก่อนและหลังการออกกำลังกายจะถูกนำมาเปรียบเทียบกัน เพื่อให้เห็นการเปลี่ยนแปลงของกระแสเลือดในขณะที่หัวใจทำงาน เทคนิคเหล่านี้มีประโยชน์ในการตรวจสอบเส้นเลือดอุดตัน หรือหลอดเลือดในหัวใจและในเนื้อเยื่ออื่น ๆ อุดตัน
การกราดตรวจกระดูกโดยการตรวจวัดการแผ่รังสีจากสารไอโซโทปรังสี (Tc-99m MDP (Tc-99m methyldiphosphate)) ที่ซึ่งเมื่อฉีดสารประกอบไอโซโทปรังสีนี้เข้าไปในร่างกาย ก็จะไปสะสมที่กระดูก ทั้งนี้เพราะสารประกอบฟอสฟอรัสจะมีการสะสมได้ดีในเนื้อเยื่อกระดูก สารประกอบนี้จะไปสะสมมากในบริเวณที่มีกิจกรรมการเผาผลาญสูง ดังนั้นภาพที่ได้จะแสดงให้เห็น จุดสว่าง ในส่วนที่มีการสะสมกัมมันตรังสีมากและเป็น จุดที่มืด ในส่วนที่มีการสะสมกัมมันตรังสีน้อย การกราดตรวจกระดูกมีประโยชน์สำหรับการตรวจหาเนื้องอก ซึ่งโดยทั่ว ๆ ไปจะมีกิจกรรมการเผาผลาญที่สูง
การบำบัดรักษาในเวชศาสตร์นิวเคลียร์ (Treatment in Nuclear Medicine)
ในการทดสอบการถ่ายภาพทางเวชศาสตร์นิวเคลียร์ การฉีดสารกัมมันตรังสีเข้าไปในร่างกายจะไม่เป็นอันตรายแก่คนไข้ ไอโซโทปรังสีที่ใช้ทางเวชศาสตร์จะสลายไปในระยะเวลาอันรวดเร็ว ในช่วงเป็นนาทีหรือชั่วโมง และมีระดับการแผ่รังสีที่น้อยกว่าการฉายรังสีเอกซ์ หรือการกราดตรวจแบบ CT และจะถูกขับออกมาทางปัสสาวะหรือการเคลื่อนไหวของลำไส้ถ่ายออกมา แต่บางเซลล์อาจได้รับผลกระทบจากรังสีชนิดก่อไออน (แอลฟา บีตา แกมมา และรังสีเอกซ์) โดยเซลล์มีการแบ่งตัวเพิ่มปริมาณด้วยอัตราที่แตกต่างกัน และเซลล์ที่มีการแบ่งตัวอย่างรวดเร็วเพิ่มปริมาณ จะมีผลกระทบอย่างรุนแรงมากกว่าเซลล์ที่มีมาตรฐานในการแบ่งตัวเพิ่มปริมาณ ด้วยเหตุผลจากคุณสมบัติสองข้อคือ
- เซลล์มีกลไกที่สามารถซ่อมแซมความเสียหายของ DNA
- ถ้าเซลล์มีการตรวจพบว่าDNAมีความเสียหายขณะแบ่งตัว ก็จะมีกระบวนการทำลายตัวเอง
เซลล์ที่มีการแบ่งตัวเพิ่มปริมาณอย่างรวดเร็ว จะมีช่วงเวลาน้อยสำหรับกลไกในการซ่อมแซม เพื่อตรวจหาและแก้ไขข้อผิดพลาดของ DNA ก่อนที่จะมีการแบ่งตัว ดังนั้นกระบวนการทำลายตัวเอง เมื่อเกิดความเสียหายของเซลล์จากการแผ่รังสีจึงลดน้อยลง
เนื่องจากโรคมะเร็งมีหลายรูปแบบที่เซลล์มีการแบ่งตัวเพิ่มปริมาณอย่างรวดเร็ว ซึ่งบางครั้งอาจสามารถที่จะบำบัดรักษาโดยการฉายรังสี เช่นการใช้สายลวดกัมมันตรังสี หรือวางแหล่งกำเนิดรังสีไว้ใกล้ หรือรอบ ๆ บริเวณเนื้องอก สำหรับเนื้องอกที่อยู่ลึกลงไปหรือเนื้องอกที่ไม่สามารถปฏิบัติการดังกล่าวได้ ก็จะใช้รังสีแกมมาที่มีความเข้มทางรังสีสูง เน้นเฉพาะเจาะจงไปที่จุดเนื้องอกนั้น
ปัญหาที่เกิดขึ้นกับการรักษานี้คือ เซลล์ปกติที่มีการสร้างตัวเองได้รวดเร็ว สามารถที่จะได้รับผลกระทบไปพร้อมกับเซลล์ที่ผิดปกติ เช่น เซลล์ของผม เซลล์เนื้อเยื่อบุกระเพาะอาหารและลำไส้ เซลล์ผิวหนัง เซลล์เม็ดเลือด โดยเซลล์เหล่านี้มีการสร้างตัวเองได้อย่างรวดเร็ว ดังนั้นจึงได้รับผลกระทบอย่างรุนแรงจากการแผ่รังสี ข้อนี้จึงเป็นส่วนที่ช่วยอธิบายว่า ทำไมเมื่อได้รับการบำบัดรักษามะเร็งด้วยการฉายรังสีบ่อย ๆ แล้ว ทำให้ผมร่วงและมีอาการคลื่นไส้
วัสดุนิวเคลียร์ยังใช้เพื่อการทำเป็นสารกัมมันตรังสีแกะรอย (radioactive tracers) ที่สามารถฉีดเข้าไปในกระแสเลือด ก็จะเป็นรูปแบบหนึ่งในการแกะรอย ติดตามการไหลเวียนของเลือด และช่วยให้เห็นถึงโครงสร้างของหลอดเลือด การเฝ้าสังเกตจะช่วยให้ทราบถึงการอุดตัน หรือความผิดปกติของเส้นเลือดอื่น ๆ ที่จะตรวจพบได้ง่าย นอกจากนี้อวัยวะต่าง ๆ ในร่างกายจะมีความจำเฉพาะที่จะสะสมของสารเคมีบางอย่าง เช่น ต่อมไทรอยด์จะเป็นที่สะสมของ ไอโอดีน ดังนั้นการฉีดหรือกินสารละลายไอโซโทปรังสีของไอโอดีน ก็สามารถที่จะใช้เพื่อการตรวจหาเนื้องอกของไทรอยด์ได้ ซึ่งในทำนองเดียวกัน เซลล์มะเร็งที่มีการสะสมของพวกฟอสเฟส ก็โดยการฉีดไอโซโทปรังสีฟอสฟอรัส-32 เข้าไปในกระแสเลือด เนื้องอกก็สามารถที่จะตรวจพบได้ จากการที่ปริมาณรังสีของฟอสฟอรัส-32 ที่เพิ่มมากขึ้น
ถอดความจาก http://science.howstuffworks.com/nuclear-medicine2.htm |
