ความสัมพันธ์และเปรียบเทียบความแตกต่างระหว่างกลุ่มปีที่ใช้งานกับค่าความคลาดเคลื่อนของเครื่องอัลตราซาวด์ ในคลินิกกายภาพบำบัด มหาวิทยาลัยมหิดล

Abstract

เครื่องอัลตราซาวด์ เป็นเครื่องมือทางกายภาพบำบัด ที่นิยมใช้มากที่สุดชนิดหนึ่งในการรักษาผู้ป่วย เนื่องจากเครื่องอัลตราซาวด์สามารถใช้ในการรักษาอาการและโรคต่าง ๆ ได้มากมาย อาทิ ลดปวด ลดหรือเร่ง ขบวนการอักเสบและซ่อมสร้างเนื่อเยื่อ ช่วคลายการเกร็งตัวของ กล้ามเนื้อ ลดการยึดตึงของข้อต่อ รักษาข้อและ เอ็นอักเสบ เป็นต้น1-3 เครื่องอัลตราซาวด์ สำหรับการรักษาตามพลังงานเสียง (acoustic output) ได้ 2 ประเภท คือ เครื่องอัลตราซาวด์ที่นักกายภาพบำบัดใช้เพื่อการรักษา และเครื่องอัลตราซาวด์ความเข้มสูง เพื่อการผ่าตัด (High intensity focused ultrasound HIFU)4 ในปี 1960 ประเทศอังกฤษได้เริ่มกำหนดมาตรฐานในการตรวจสอบเครื่องมือตาม International Electrotechnical Commission (IEC) ทำให้มีการสำรวจประสิทธิภาพการทำงานของเครื่องอัลตราซาวด์จนสรุปได้ว่า ถ้ากำลังผลิตของเครื่องอัลตราซาวด์มีค่าความคลาดเคลื่อนมากกว่า ±20% จะแสดงถึงความ เสื่อมประสิทธิภาพของเครื่องอัลตราซาวด์ 5 เนื่องจากปัจจัยหนึ่งที่สำคัญในการรักษาด้วยเครื่องอัลตราซาวด์ให้ได้ประสิทธิภาพสูงสุดนั้น เกิดจากการที่กำลังคลื่นของเครื่องอัลตราซาวด์ออกมาตรงกับค่าที่นักกายภาพบำบัดต้องการใช้ในการรักษา ถ้าค่ากำลังของคลื่นอัลตราซาวด์ออกมามากกว่าค่าที่แสดงบนหน้าปัด จะส่งผลทางชีววิทยาทำให้เกิดอันตรายต่อเนื้อเยื่อของผู้ป่วยได้ในทางกลับกัน ถ้าค่ากำลังคลื่นอัลตราซาวด์ที่ออกมาน้อยกว่าค่าที่แสดงบนหน้าปัด จะส่งผลให้การรักษา ไม่มีประสิทธิภาพ6-8 อย่างไรก็ตาม มีการศึกษาจำนวนมากที่ทำการตรวจสอบประสิทธิภาพของเครื่องอัลตราซาวด์ กลับพบว่าเครื่องอัลตราซาวด์ส่วนใหญ่มีค่าความ คลาดเคลื่อนเกินกว่าที่มาตราฐานกำหนด9-12 เช่น จากการสำรวจเครื่องอัลตราซาวด์ใน Manitoba และ Canada จำนวน 89 เครื่อง พบว่า 78% ไม่อยู่ในค่า มาตรฐาน โดยที่ 72% ของเครื่องที่อยู่ในมาตรฐาน มีอายุการใช้งานต่ำกว่า 5 ปีและ 18% มีอายุการใช้งาน 5 ปี13 และประเทศสก๊อตแลนด์ ในปี 1994 ได้ทำการทดสอบประสิทธิภาพเครื่องอัลตราซาวด์ จำนวน 85เครื่อง พบว่า 81% มีค่าความคลาดเคลื่อนมากกว่า ±20% และ 69% มีค่าความคลาดเคลื่อนมากกว่า ±30%6,7 โดยทั่วไป ตัวแปรที่สามารถใช้ในการตรวจวัดมาตรฐานของเครื่องอัลตราซาวด์ทางกายภาพบำบัดนั้นมีหลายค่า อาทิ 1. กำลังคลื่นอัลตราซาวด์ (Output power) วัดโดยเครื่องวัตต์มิเตอร์ (Wattmeter) 2. spatial-average temporal-average intensity (ISATA) โดยการหาค่ากำลังคลื่นอัลตราซาวด์ ณ ช่วงเวลาหนึ่ง หารด้วยพื้นที่ของทรานส์ดิวเซอร์7 มีหน่วยเป็น วัตต์ต่อตารางเซนติเมตร (W/cm2)5 ซึ่งกำลังคลื่นอัลตราซาวด์จะสัมพันธ์โดยตรงกับ "dose" ที่ใช้ในการรักษา ทำให้เป็นค่าสำคัญอันดับแรกที่ควรนำมาใช้ในการตรวจวัด โดยหลักการของการวัดแรงของการปล่อยคลื่นนั้น เป็นการวัดการสะท้อนของหัวทรานส์ดิวเซอร์ ที่โรงงานส่วนใหญ่จะใช้ตัววัดแรงสะท้อนเป็นโลหะรูปกรวย หรือโคน (conical reflector) (รูปที่ 1) โดยผิวที่เคลือบเป็น air-backed thin metal membrane และตัวกลางที่ใช้วัดกำลังคลื่นอัลตราซาวด์ คือน้ำที่ไม่มีฟองอากาศ (degasses water) 3. Effective Radiating area (ERA) ซึ่งความเข้าใจในการวัด ERA นั้น ควรจะต้องรู้จำนวน เวลาในการใช้ 5 ทำให้การรายงานผลของ ERA ยังใช้ ค่อนข้างน้อย มีในบางประเทศเท่านั้น และในการวิจัย ครั้งนี้จะไม่กล่าวถึง เนื่องจากวัตถุประสงค์มิได้ครอบคลุมถึง 4. Beam non-uniformity ratio (BNR)เป็นค่าอัตราส่วนของความเข้ม ณ ตำแหน่งที่ลำคลื่นอัลตราซาวด์มีค่าสูงสุด ต่อ spatial average intensity โดยค่า BNR ในอุดมคติควรมีค่า 4:1 ถ้า BNR มีค่า มากกว่า 8 แสดงถึง เครื่องอัลตราซาวด์นั้นมีคุณภาพต่ำ ซึ่งสามารถเกิด "hot-spot" ที่ทรานส์ดิวเซอร์ง่าย กล่าวคือ ถ้าทรานส์ดิวเซอร์ให้คลื่นอัลตราซาวด์ที่ 3 W/cm2 มีค่า BNR = 8 จะให้ความเข้ม (SATA) = 3±8 = 24 W/cm2 ซึ่งสามารถทำให้เกิดอันตรายจากความร้อนได้ 5. Calorimeter เป็นการวัดการดูดซับคลื่นอัลตราซาวด์ ในน้ำ ซึ่งวิธีดังกล่าวมีความไวน้อยและใช้เวลาในการ วัดนาน แต่มีประโยชน์ในการวัดลำคลื่นอัลตราซาวด์ที่ ถ่างออก (divergent) หรือหุบเข้า (convergent) 6. Pyroelectricity การวัดจะค่อนข้างยุ่งยาก เป็นการวัดคลื่นเสียงที่ผ่านเยื่อ piezoelectric polymer จากการศึกษารูปแบบวิธีการวัดสำหรับตรวจมาตรฐานของคลื่นอัลตราซาวด์ กำลังของคลื่นอัลตราซาวด์เป็นค่าที่มักนิยมใช้ในการศึกษาค่าความคลาดเคลื่อน ดังนั้นผู้วิจัยจึงเสนอวิธีการวัดง่ายๆที่สามารถวัดได้ด้วยนักกายภาพบำบัด ใช้เวลาไม่มาก และค่าที่วัดเป็นค่าที่นักกายภาพบำบัดมักใช้ในการรักษา10เนื่องจาก ในปี 1990 Chartered Society ของกายภาพบำบัด (CSP) มีนโยบายเกี่ยวกับความปลอดภัย ของการใช้เครื่องอัลตราซาวด์ ว่าเครื่องอัลตราซาวด์ควรมีการตรวจวัดกำลังคลื่นทุกสัปดาห์ และควรตั้งค่าให้อยู่ในมาตรฐานทุกเดือน13 ต่อมา ในปี 1988 Institute of Physical Sciences in Medicine (IPSM) ได้เสนอแนะให้มีการตรวจทุกสัปดาห์โดยผู้ใช้งาน และตรวจเช็คปรับค่าให้ได้มาตรฐานทุก 3 เดือน13 อย่างไรก็ตาม ทั้ง 2 สถาบันไม่ได้กล่าวถึงเครื่องมือใดที่ใช้ในการวัดกำลังผลิต (power output) แม้ว่ากระทรวงสาธารณสุขของประเทศไทย จะเสนอแนะให้ทำการ ตรวจวัดทุกปีแต่ยังไม่ค่อยมีการตรวจวัดอย่างจริงจังสมนึกและคณะ2 ได้ทำการสำรวจโรงพยาบาล 167 แห่ง พบว่า มี 141 แห่ง มีการตรวจวัดคลื่นอัลตราซาวด์ที่ออกด้วยวิธีจุ่มหัวทรานส์ดิวเซอร์ลงในแก้วที่มีน้ำและมีเพียง 29 แห่งเท่านั้นที่ทำการตรวจสอบด้วยเครื่องพาวเวอร์วัตต์มิเตอร์ปีละ 1 ครั้ง เช่นเดียวกันกับการศึกษา ที่ทำการตรวจสอบเครื่องอัลตราซาวด์ จำนวน 83 เครื่อง ที่ค่ากำลังคลื่นต่อเนื่องที่ความเข้ม 0.5, 1.0, 1.5, 2.0 watt/cm2 ความถี่ 1 MHz. พบว่า 39% (32 เครื่อง)มีค่าความเข้มคลื่นของอัลตราซาวด์อย่างน้อย 1 ค่า ที่ไม่อยู่ในค่ามาตรฐาน นอกจากนี้ ระยะเวลาการใช้งานไม่สัมพันธ์กับเครื่องที่มีค่าความคลาดเคลื่อนมากกว่า 20%10 ดังนั้น ผู้วิจัยจึงสนใจศึกษาความสัมพันธ์และเปรียบเทียบประสิทธิภาพของเครื่องอัลตราซาวด์กับกลุ่มปีในการใช้งานที่ใช้รักษาในคลินิกกายภาพบำบัดและเพื่อให้เกิดประโยชน์สูงสุดจึงเลือกทดสอบค่ากำลังคลื่นในช่วงที่นักกายภาพบำบัดส่วนใหญ่ใช้ คือ ค่ากำลังคลื่นต่อเนื่องที่ 3, 6, 10 W, ค่ากำลังคลื่นต่อเนื่อง 6 W นาทีที่ 2 และ 3 และ ค่ากำลังคลื่น 6 W ด้วยคลื่นเป็นช่วงๆ (pulse 50% duty cycle)