കാന്തം കൊണ്ടൊരു സ്കാനിംഗ് - എം.ആര്‍.ഐ സ്കാന്‍ -( MRI Scan )

കാന്തം കൊണ്ടൊരു സ്കാനിംഗ് - എം.ആര്‍.ഐ സ്കാന്‍

എല്ലുമായി ബന്ധപ്പെട്ട ഫോട്ടോകള്‍ എടുക്കണമെങ്കില്‍ എക്സ്-റേ യും സി-ടി സ്കാനും നമുക്ക് പ്രയോജനപ്പെടുത്താം. പക്ഷേ ശരീരകലകളുടെ ഫോട്ടോ എടുക്കണമെങ്കിലോ? അവിടെയാണ് എം.ആര്‍.ഐ എന്ന ആധുനിക സാങ്കേതികവിദ്യ നമ്മുടെ സഹായത്തിനെത്തുന്നത്. എക്സ്-റേയും സി-ടി യുമെല്ലാം ശരീരത്തിന് ഹാനികരമായേക്കാവുന്ന വൈദ്യുതകാന്തിക തരംഗങ്ങളായ എക്സ്-റേ ഉപയോഗിച്ചാണ് ചിത്രീകരണം നടത്തുന്നത്.  എന്നാല്‍ എം.ആര്‍.ഐ ഇവിടെയും വ്യത്യസ്ഥമാകുന്നു. ഹാനികരമായേക്കാവുന്ന വികിരണങ്ങളൊന്നും തന്നെ ഇവിടെ ഉപയോഗിക്കുന്നില്ല. ക്യാന്‍സര്‍ പോലെയുള്ള രോഗങ്ങളെ തിരിച്ചറിയാനും കൂടുതല്‍ കൃത്യതയാര്‍ന്ന രോഗനിര്‍ണ്ണയം നടത്താനും എം.ആര്‍.ഐ. സ്കാനിംഗ് അവസരമൊരുക്കുന്നു.

നമ്മുടെ ശരീരത്തില്‍ ഭൂരിഭാഗവും ജലമാണ്. കൊഴുപ്പും നന്നായിട്ടുണ്ട്. ജലത്തിലും കൊഴുപ്പിലുമെല്ലാം ഹൈഡ്രജന്‍ ധാരാളമുണ്ട്. ഈ ഹൈഡ്രജനാണ് എം.ആര്‍.ഐ എന്ന സാങ്കേതികവിദ്യയെ ആന്തരിക അവയവങ്ങളുടെ ഫോട്ടോ എടുക്കാന്‍ നമ്മെ സഹായിക്കുന്നത്. ഹൈഡ്രജന്‍ ന്യൂക്ലിയസ്സ് ഏതാണ്ട് പ്രോട്ടോണിനോട് തുല്യമാണ് എന്ന് പറയാം. ഇവ അവയ്ക്കിഷ്ടമുള്ള ദിശയില്‍ ഒരു പമ്പരം പോലെ കറങ്ങിക്കൊണ്ടിരിക്കും. സ്പിന്‍ എന്ന ഈ സവിശേഷത മൂലം ഇത്തരം ന്യൂക്ലിയസ്സുകള്‍ ഒരു ചെറിയ കാന്തമായി പ്രവര്‍ത്തിക്കും. സാധാരണഗതിയില്‍ ഓരോ ന്യൂക്ലിയസ്സുകളും ഓരോ ദിശയിലായിരിക്കും സ്പിന്‍ ചെയ്യുന്നത്.   എന്നാല്‍ ഒരു കാന്തികമണ്ഡലത്തിലെത്തിയാല്‍ ഇവയുടെ കറക്കമെല്ലാം ഒരേ ദിശയിലേക്ക് മാറ്റപ്പെടും. അതി ശക്തമായ കാന്തിക ക്ഷേത്രത്തിലാണ് നമ്മുടെ ശരീരമെങ്കില്‍ ഈ ഹൈഡ്രജന്‍ ന്യൂക്ലിയസ്സുകള്‍ എല്ലാം  പട്ടാളക്കാരെപ്പോലെ ഒരു ദിശയില്‍ നിരന്നു നില്‍ക്കും.
ഈ സമയത്ത് നിശ്ചിതഫ്രീക്വന്‍സിയുള്ള വൈദ്യുതകാന്തികതരംഗം ഇവിടെ പ്രയോഗിച്ചാല്‍ വൈദ്യുതകാന്തികക്ഷേത്രത്തിന്റെ സ്വാധീനത്തില്‍പ്പെട്ട് ചില ന്യൂക്ലിയസ്സുകളുടെ ദിശയ്ക്ക് വ്യത്യാസം വരും. അല്പം ഊര്‍ജ്ജത്തെ ആഗിരണം ചെയ്തുകൊണ്ടാണ് ഈ ദിശമാറ്റം സംഭവിക്കുക. ഈ ക്ഷേത്രം ഇല്ലാതാകുന്ന നിമിഷം ഹൈഡ്രജന്‍ ന്യൂക്ലിയസ്സുകളെല്ലാം വീണ്ടും കാന്തികമണ്ഡലത്തിന്റെ ദിശയിലേക്ക് മാറ്റപ്പെടും. ഈ മാറ്റം മൂലം സംഭവിക്കുന്ന ഊര്‍ജ്ജ നഷ്ടം ഒരു സിഗ്നലായി പുറത്തുവരും. ഈ സിഗ്നലിനെ തിരിച്ചറിയാനുള്ള സംവിധാനമുണ്ടെങ്കില്‍ കംമ്പ്യൂട്ടറുകളുടെ സഹായത്തോടെ ഇതുപയോഗിച്ച് ഒരു ചിത്രം നിര്‍മ്മിക്കാവുന്നതാണ്. എം.ആര്‍.ഐ യുടെ അടിസ്ഥാനവും ഇതാണ്. ഏത് ഫ്രീക്വന്‍സിയിലുള്ള തരംഗമാണ് പ്രയോഗിക്കേണ്ടത് എന്നത് നിര്‍ണ്ണയിക്കപ്പെടുന്നത് കാന്തികക്ഷേത്രത്തിന്റ് തീവ്രതയ്ക്ക് അനുസരിച്ചാണ്. ഹൈഡ്രജന്‍ ന്യൂക്ലിയസ്സുകളുമായി പ്രയോഗിക്കപ്പെടുന്ന റേഡിയോ തരംഗം റെസണന്‍സ് എന്ന അവസ്ഥയില്‍ എത്തുമ്പോള്‍ മാത്രമേ ഊര്‍ജ്ജക്കൈമാറ്റം നടക്കുകയുള്ളൂ. ഈ റെസണന്‍സിനെ നിര്‍ണ്ണയിക്കുന്നത് കാന്തികക്ഷേത്രത്തിന്റെ തീവ്രതയാണ്. അതു കൊണ്ടാണ് എം.ആര്‍.ഐ (മാഗ്നറ്റിക്ക് റെസണന്‍സ് ഇമേജിംഗ്) എന്ന പേര് ഈ സംവിധാനത്തിന് വന്നത്. ന്യൂക്ലിയാര്‍ മാഗ്നറ്റിക്ക് റെസണന്‍സ് ഇമേജിംഗ് എന്നാണ് ഈ പ്രതിഭാസത്തിന്റെ മുഴുവന്‍ പേര്. എങ്കിലും ചികിത്സാരംഗത്ത് ന്യൂക്ലിയര്‍ എന്ന വാക്ക് ആശയക്കുഴപ്പം സൃഷ്ടിക്കും എന്നതിനാല്‍ പതിയേ ഒഴിവാക്കുകയായിരുന്നു.

എം.ആര്‍.ഐ യന്ത്രത്തിന്റെ പ്രധാന ഭാഗങ്ങള്‍.

അതിശക്തമായ ഒരു കാന്തികമണ്ഡലം എം.ആര്‍.ഐ സ്കാനിംഗിന് അത്യന്താപേക്ഷിതമാണ്. സാധാരണ കാന്തങ്ങള്‍ക്കൊന്നും തന്നെ ഇത്രയും കാന്തികമണ്ഡലം സൃഷ്ടിക്കുവാനുള്ള കഴിവില്ല. അതു കൊണ്ട് തന്നെ അതിചാലക വൈദ്യുതകാന്തങ്ങളാണ് (Superconducting electro-magnets) എം.ആര്‍.ഐ യില്‍ ഉപയോഗിക്കുന്നത്. ഭൂമിയുടെ വൈദ്യുതക്ഷേത്രത്തിന്റെ ഒരു ലക്ഷം ഇരട്ടിവരെ ശക്തമായ കാന്തികമണ്ഡലം സൃഷ്ടിക്കാന്‍ കഴിവുള്ള കാന്തങ്ങളാണിവ. .5 ടെസ്ല മുതല്‍ 3 ടെസ്ല വരെയാണ് ഇവ സൃഷ്ടിക്കുന്ന കാന്തികമണ്ഡലത്തിന്റെ ശക്തി. ( 1 ടെസ്ല്ല = 10000 ഗോസ്, ഭൂമിയുടെ കാന്തികമണ്ഡലത്തിന്റെ ശക്തി ശരാശരി 0.5 ഗോസ് ആണ്). അതിചാലകത എന്ന പ്രതിരോധം ഇല്ലാത്ത അവസ്ഥ ഉണ്ടാക്കണമെങ്കില്‍ വൈദ്യുതകടന്നു പോകുന്ന കോയിലുകളെ കേവലപൂജ്യത്തിനോടടുത്ത താപനിലയിലേക്ക് തണുപ്പിക്കേണ്ടതുണ്ട്. ദ്രാവകഹീലിയമാണ് ഇതിനായി പ്രയോജനപ്പെടുത്തുന്നത്. അതു കൊണ്ടു തന്നെ വളരെ ചിലവേറിയ ഒരു യന്ത്രമാണ് എം.ആര്‍.ഐ യന്ത്രം.

മൂന്ന് ചെറിയ കാന്തങ്ങളും എം.ആര്‍.ഐ യുടെ ഭാഗമാണ്. ഗ്രേഡിയന്റ് കാന്തങ്ങള്‍ എന്നാണ് ഇവ അറിയപ്പെടുന്നത്. 200 മുതല്‍ 300 ഗോസ് വരെ ശക്തമായ കാന്തികമണ്ഡലം സൃഷ്ടിക്കാന്‍ കഴിവുള്ള വൈദ്യുതകാന്തങ്ങളാണിവ. കാന്തികമണ്ഡലത്തിന്റെ തീവ്രത നിയന്ത്രിക്കാനുള്ള സംവിധാനവും ഇതിലുണ്ട്.

റേഡിയോ ആവൃത്തികളിലുള്ള  വൈദ്യുതകാന്തിക തരംഗം സൃഷ്ടിക്കാനുള്ള കോയിലുകളാണ് മറ്റൊന്ന്. ഇത് യന്ത്രത്തിന്റെ വളരെ പ്രധാനപ്പെട്ട ഒരു ഭാഗമാണ്. ശരീരത്തിന്റെ വിവിധ ഭാഗങ്ങള്‍ക്കായി വിവിധ ആവൃത്തികളില്‍ തംരഗങ്ങള്‍ സൃഷ്ടിക്കാന്‍ കഴിവുള്ള വിവിധ കോയിലുകള്‍ പ്രയോജനപ്പെടുത്തുന്നു. തല, കഴുത്ത്, തോള്‍, മുട്ട് തുടങ്ങി വിവിധ ഭാഗങ്ങള്‍ക്കായി വ്യത്യസ്ഥ കോയിലുകളാണ് ഉപയോഗിക്കുന്നത്.
ഈ സംവിധാനങ്ങളെയെല്ലാം തന്നെ വലിയ ഒരു വളയത്തിലാണ് ഉറപ്പിച്ചിരിക്കുന്നത്. ഈ വളയത്തിന്റെ നടുക്കുള്ള തുറന്ന ഭാഗത്താണ് സ്കാന്‍ ചെയ്യേണ്ട ആളെ കയറ്റിവിടുന്നത്. ഇതിനായുള്ള പ്രത്യേകതരം പലകകളും യന്ത്രത്തോടനുബന്ധിച്ചുണ്ട്.

പ്രവര്‍ത്തനം
സ്കാന്‍ ചെയ്യേണ്ടയാളെ ഒരു പ്രത്യേകതരം പലകയില്‍ കിടത്തി പതിയേ യന്ത്രത്തിനുള്ളിലേക്ക് കടത്തിവിടുന്നു. അതിചാലകതാ കാന്തം സൃഷ്ടിക്കുന്ന ശക്തമായ കാന്തികക്ഷേത്രത്തിലായിരിക്കും ഇപ്പോള്‍ ആ വ്യക്തിയുടെ ശരീരം. അതോടെ ശരീരത്തിലെ ഹൈഡ്രജന്‍ ന്യൂക്ലിയസ്സുകളെല്ലാം കാന്തികമണ്ഡലത്തിനനുസരിച്ച് അണിനിരക്കപ്പെടും. തുടര്‍ന്ന് വൈദ്യുതകാന്തിക തരംഗം ശരീരത്തിലേക്ക് കടത്തിവിടും. ശരീരത്തിന്റെ ഏത് ഭാഗമാണോ സ്കാന്‍ ചെയ്യേണ്ടത് ആ ഭാഗത്തിന് ചുറ്റുമായിട്ടാണ് റേഡിയോ തരംഗത്തിന്റെ പ്രയോഗം. നിരന്നു നില്‍ക്കുന്ന ഹൈഡ്രജന്‍ ന്യൂക്ലിയസ്സുകളില്‍ പലതിന്റേയും ദിശയ്ക്ക് ഇതോടെ മാറ്റം വരും. വൈദ്യുതകാന്തിക തരംഗം തുടര്‍ച്ചയായി ഓണ്‍ ആവുകയും ഓഫ് ആവുകയും ചെയ്യും. വൈദ്യുതകാന്തികതരംഗം ഇല്ലാതാവുന്ന സമയത്ത് ഹൈഡ്രജന്‍ ന്യൂക്ലിയസ്സുകള്‍ പഴയ അവസ്ഥയിലേക്ക് വരികയും അധികമുള്ള ഊര്‍ജ്ജം ഒരു സിഗ്നലായി പുറത്ത് വരികയും ചെയ്യും. ഈ സിഗ്നലിനെ തിരിച്ചറിയാനും രേഖപ്പെടുത്താനുമുള്ള സംവിധാനങ്ങള്‍ യന്ത്രത്തിനകത്ത് സജ്ജീകരിച്ചിട്ടുണ്ട്.
ഇനിയാണ് ഗ്രേഡിയന്റ് കാന്തങ്ങള്‍ രംഗത്ത് വരുന്നത്. സ്കാനിംഗിന് വിധേയമാക്കുന്ന ശരീരഭാഗത്തിന്റെ നിരവധി ഫോട്ടോകള്‍ എടുക്കേണ്ടതുണ്ട്. ശരീരഭാഗത്തെ ചെറിയ ചെറിയ ഭാഗങ്ങളാക്കിയാണ് ഈ ഫോട്ടോയെടുപ്പ്. അതിന് സഹായിക്കുകയാണ് ഗ്രേഡിയന്റ് കാന്തങ്ങളുടെ പ്രധാന ദൌത്യം. ഫോട്ടോയെടുക്കേണ്ട ഭാഗത്ത് മാത്രമായി മറ്റൊരു കാന്തികമണ്ഡലം കൂടി പ്രയോഗിക്കാന്‍ കഴിയത്തക്ക കൃത്യതയുള്ളവയാണ് ഗ്രേഡിയന്റ് കാന്തങ്ങള്‍. ഈ ചെറിയ കാന്തികമണ്ഡലം പ്രധാനകാന്തം സൃഷ്ടിക്കുന്ന കാന്തികമണ്ഡലത്തില്‍ ഏറ്റക്കുറച്ചിലുകള്‍ വരുത്തുന്നു. വളരെ വേഗതയിലാണ് ഈ ഏറ്റക്കുറച്ചിലുകള്‍ നടക്കുന്നത്. സ്കാനിംഗ് മുറിയല്‍ കേള്‍ക്കുന്ന അരോചകമായ ശബ്ദം ഗ്രേഡിയന്റ് കാന്തവും പ്രധാന കാന്തവും തമ്മിലുള്ള പ്രതിപ്രവര്‍ത്തനങ്ങളുടെ ഫലമായിട്ട് ഉണ്ടാകുന്നതാണ്. കാന്തികമണ്ഡലത്തിന് തുടര്‍ച്ചായി മാറ്റം വരുന്ന ശരീരഭാഗത്ത് നിന്നുള്ള സിഗ്നലുകളെ മാത്രമേ യന്ത്രം സ്വീകരിക്കുകയും രേഖപ്പെടുത്തുകയും ചെയ്യുകയുള്ളൂ.  തന്മൂലം ഏത് ആന്തരികാവയവങ്ങളുടേയും ഏത് തലത്തിലുമുള്ള ഫോട്ടോ എടുക്കാന്‍ സാധ്യമാകുന്നു.
യന്ത്രം സ്വീകരിക്കുന്ന സിഗ്നലുകളെ ഗണിതസമവാക്യങ്ങളുടെ സഹായത്തോടെയാണ് ഫോട്ടോയാക്കി മാറ്റുന്നത്. ഇതിനായി കംമ്പ്യൂട്ടറുകളെ പ്രയോജനപ്പെടുത്തുന്നു. നിരവധി ഫോട്ടോകള്‍ എടുക്കേണ്ടതു കൊണ്ടു തന്നെ വളരയേറെ സമയമെടുക്കുന്ന ഒരു പ്രക്രിയയാണ് എം.ആര്‍.ഐ സ്കാനിംഗ്. അര മണിക്കൂര്‍ മുതല്‍ രണ്ട് മണിക്കൂര്‍ വരെ ഇതിനായി ചിലവഴിക്കേണ്ടി വന്നേക്കാം . ഈ സമയമെല്ലാം അനങ്ങാതെ ഇരിക്കുക എന്നതും പ്രധാനമാണ്. ഇത്രയും സമയം യന്ത്രത്തിന്റെ അരോചകമായ ശബ്ദത്തില്‍ നിന്നും ചെവിയെ സംരക്ഷിക്കാനായുള്ള ഇയര്‍പ്ലഗ്ഗുകള്‍ ഉപയോഗിക്കാന്‍ നിര്‍ദ്ദേശിക്കാറുണ്ട്.