જ્યારે રમત રમતી વખતે ઘૂંટણની ઇજાને કારણે MRI સ્કેન થાય છે ત્યારે માનવ શરીરની અંદર જોવા માટે ન્યુક્લિયર મેગ્નેટિક રેઝોનન્સનો ઉપયોગ કેવી રીતે થાય છે તે જાણો. અમે એમઆરઆઈ કેવી રીતે કાર્ય કરે છે, તેના ફાયદા અને ગેરફાયદા અને વૈજ્ઞાનિક શોધોએ તબીબી નિદાનને કેવી રીતે અસર કરી છે તેનું પણ અન્વેષણ કરીશું.

હું વ્યાયામ કરી રહ્યો હતો જ્યારે મારા જૂતાનો તળિયો ઘાસમાં ફસાઈ ગયો અને મારા ઘૂંટણએ મારા શરીરને અનુસરવાનું બંધ કર્યું. ક્ષણિક પીડા હતી, પરંતુ મેં તેના વિશે વધુ વિચાર્યું ન હતું. બીજા દિવસે, મારા ઘૂંટણમાં સોજો આવી ગયો અને હું મારો પગ વાળી શકતો ન હતો, પરંતુ ડૉક્ટરે મને કહ્યું કે તે મચકોડ છે અને થોડા દિવસ આરામ કરો. બે દિવસના સંકોચન પછી, હું ખૂબ જ મુશ્કેલી વિના દોડવા, થોભવા, બેસવા અને ઊભો થવા પર પાછો ફર્યો. જો કે, તીવ્ર વર્કઆઉટ દરમિયાન, મારા ઘૂંટણને ક્યારેક એવું લાગતું કે તે બહાર નીકળી રહ્યું છે, અને તે દિવસોમાં, તે ફૂલી જતું હતું. હું વિરામ લઈશ અને તે વધુ સારું થાય તેની રાહ જોઈશ, પરંતુ મને વધુને વધુ ખબર પડી કે તે કામ કરી રહ્યું નથી. અંતે, એક વર્ષ વિલંબ કર્યા પછી, હું ડૉક્ટરને મળવા ગયો, જેમણે મેગ્નેટિક રેઝોનન્સ ઇમેજિંગ (MRI) સ્કેન કરવાની ભલામણ કરી.
જ્યારે હું મારા વળાંકની રાહ જોઈ રહ્યો હતો, ત્યારે હું ચિંતાથી ભરાઈ ગયો, મારા ઘૂંટણમાં કંઈક ગંભીર રીતે ખોટું છે કે કેમ તે અંગે આશ્ચર્ય થયું. ડૉક્ટરે મને પ્રક્રિયા સમજાવી હોવા છતાં, હું મદદ કરી શક્યો નહીં પરંતુ વિચાર્યું કે તે કંઈક ગંભીર હોઈ શકે છે. હું પરીક્ષા ખંડમાં ગયો, મારો પટ્ટો, ઘડિયાળ અને અન્ય ધાતુની વસ્તુઓ કાઢી નાખી, અને ઇયરપ્લગ સાથે પરીક્ષાના ટેબલ પર સૂઈ ગયો. 30 મિનિટ પછી ક્લોસ્ટ્રોફોબિકલી સાંકડા ગોળાકાર માર્ગમાં કન્વેયર બેલ્ટ પર સૂઈ ગયો, જોરથી ધબકારા સાંભળ્યા. મશીનનું, શૂટિંગ પૂર્ણ થયું હતું. પછી ડૉક્ટરે મને જે ફોટા બતાવ્યા તે મારા પગમાંથી બનેલા દબાયેલા માંસના ટુકડા જેવા હતા. જેમ જેમ હું હાડકા અને માંસનો બનેલો છું તે વિચારીને હું હસતો હતો, કે મશીન મને મારી જાતને જાણતો હતો તેના કરતાં વધુ સારી રીતે ઓળખે છે, ડૉક્ટરે છબી પરની એક ઝાંખી જગ્યા તરફ ઈશારો કર્યો અને મને કહ્યું.

"તમારું અગ્રવર્તી ક્રુસિએટ અસ્થિબંધન લગભગ અદૃશ્ય થઈ ગયું છે."

આ શબ્દો સાંભળીને મારું માથું સફેદ થઈ ગયું. એક ઉત્સુક રમતવીર તરીકે, આ સમાચાર આઘાતજનક આવ્યા. તેણે સારવારના વિકલ્પો સમજાવ્યા, પરંતુ હું પહેલેથી જ મારા મગજમાં વિચારી રહ્યો હતો કે હવે હું સામાન્ય રીતે જે રમતોનો આનંદ માણી રહ્યો છું તે કરી શકતો નથી.

ન્યુક્લિયર મેગ્નેટિક રેઝોનન્સ ઘટના

આના જેવા મેગ્નેટિક રેઝોનન્સ ઇમેજિંગ ઉપકરણો આપણને શરીરની અંદરના ઊંડાણને જોવાની મંજૂરી આપે છે, અને તેઓ માત્ર આંતરિક ઇજાઓ જ નહીં, જે ઘણા લક્ષણોનું કારણ નથી, પરંતુ વિવિધ ગાંઠોના સ્થાન અને જીવલેણતામાં પણ મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે. આ કેવી રીતે શક્ય છે? જવાબ ન્યુક્લિયર મેગ્નેટિક રેઝોનન્સની ઘટનામાં રહેલો છે.
દ્રવ્ય એ અણુઓથી બનેલું છે, જેને ન્યુક્લી અને ઇલેક્ટ્રોનમાં વિભાજિત કરી શકાય છે. ન્યુક્લિયસ અને ઇલેક્ટ્રોન દરેક ફરે છે અને કોણીય ગતિ ધરાવે છે, જેને આપણે સ્પિન કહીએ છીએ. જેમ ફરતી પૃથ્વી પર ઉત્તર અને દક્ષિણ ધ્રુવો છે, તેમ સ્પિન સાથેના ન્યુક્લી અને ઈલેક્ટ્રોન્સમાં પણ N અને S ધ્રુવો છે, તેથી થોડી અતિશયોક્તિ સાથે, આપણે કહી શકીએ કે આપણું શરીર ખરેખર અસંખ્ય ચુંબકથી બનેલું છે. પરંતુ આપણું શરીર ચુંબક તરીકે કામ કરતું નથી. અસંખ્ય અણુ ન્યુક્લી અને ઇલેક્ટ્રોન "ચુંબક" ના પરિભ્રમણની અક્ષો જુદી જુદી દિશામાં સંરેખિત થાય છે જેથી તેમના ચુંબકીય ગુણધર્મોનો સરવાળો શૂન્ય હોય. જ્યારે બહારથી ચોક્કસ દિશામાં મજબૂત ચુંબકીય ક્ષેત્ર લાગુ કરવામાં આવે છે ત્યારે જ ન્યુક્લી અને ઇલેક્ટ્રોનની પરિભ્રમણની અક્ષો હોકાયંત્રની જેમ સમાન દિશા તરફ વળે છે. પરંતુ સંરેખણ પછી પણ, પરિભ્રમણની અક્ષ ચોક્કસ સામયિકતા સાથે ડૂબી જાય છે, જેમ કે સ્પિનિંગ ટોપની ધરી શંકુની આસપાસ ફરતી હોવાથી તેની ઝડપ ઘટતી જાય છે. સ્પિનિંગ ઑબ્જેક્ટની આ આશ્ચર્યજનક ગતિ જ્યારે તે તેની ધરી પર વળે છે તેને પ્રિસેશન કહેવામાં આવે છે, અને તે માત્ર અણુ ન્યુક્લી અથવા ઇલેક્ટ્રોનના પરિભ્રમણમાં જ નહીં, પણ સ્પિનિંગ ટોપ્સથી લઈને ગ્રહો સુધીની ભૌતિક ઘટનાઓમાં પણ જોઈ શકાય છે.
નોંધનીય છે કે ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં અણુ ન્યુક્લિયસની સ્પિન ફ્રીક્વન્સી (સ્પિન સ્પીડ) વિશિષ્ટ રીતે ચુંબકીય ક્ષેત્રની મજબૂતાઈ અને અણુના પ્રકાર દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે, અને જ્યારે સ્પિન આવર્તન સમાન આવર્તનના ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગો ઉત્સર્જિત થાય છે. બહારથી, ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગો સામગ્રી દ્વારા શોષાય છે, જે રેઝોનન્સ નામની ઘટનાનું કારણ બને છે.
1945 માં, અમેરિકન એડવર્ડ પરસેલ, જેમણે આ ઘટનાની શોધ કરી, તેણે પરમાણુ ચુંબકીય રેઝોનન્સ વિશ્લેષણનો પાયો નાખ્યો, એક પ્રયોગ જેમાં વિવિધ ફ્રીક્વન્સીઝના ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગોને ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં મૂકવામાં આવેલા નમૂના સાથે બોમ્બાર્ડ કરવામાં આવે છે જેથી નમૂનાના સ્પિનની આવર્તન નક્કી કરવામાં આવે અને આમ અણુઓ કે જેનાથી તે બનેલું છે, અને તેના કામ માટે 1953 માં નોબેલ પુરસ્કાર આપવામાં આવ્યો હતો. જો કે, પ્રારંભિક પરમાણુ ચુંબકીય રેઝોનન્સ પદ્ધતિઓ એ નક્કી કરવા માટે ખૂબ સંવેદનશીલ હતી કે કયા અણુઓ કઈ સ્થિતિમાં હતા, જે તેમની વૈવિધ્યતાને મર્યાદિત કરે છે. સ્વિસ રસાયણશાસ્ત્રી રિચાર્ડ અર્ન્સ્ટે બે અને ત્રણ પરિમાણોમાં ઉચ્ચ-રિઝોલ્યુશન ન્યુક્લિયર મેગ્નેટિક રેઝોનન્સ વિશ્લેષણ વિકસાવ્યું, જેણે મેગ્નેટિક રેઝોનન્સ ઇમેજિંગ (MRI) ઉપકરણોના વિકાસ માટે માર્ગ મોકળો કર્યો. અર્ન્સ્ટને તેમના કાર્ય માટે રસાયણશાસ્ત્રમાં 1991 નોબેલ પુરસ્કાર આપવામાં આવ્યો હતો.

હાઇડ્રોજન પરમાણુ અને ચુંબકીય રેઝોનન્સ ઇમેજિંગ

પરમાણુ ચુંબકીય રેઝોનન્સ વિશ્લેષણ માટે હાઇડ્રોજન એક મહાન અણુ છે. 1 ની અણુ સંખ્યા સાથે, હાઇડ્રોજનમાં માત્ર એક જ ઇલેક્ટ્રોન હોય છે, જે સહસંયોજક બંધન અથવા આયનીકરણને કારણે ઘણીવાર સંપૂર્ણપણે તેનું પોતાનું હોતું નથી. આનાથી અણુના ન્યુક્લિયસ પર ન્યુક્લિયર મેગ્નેટિક રેઝોનન્સ વિશ્લેષણ લાગુ કરવાનું સરળ બને છે, જેમાં ઓછી ભૂલ અને ઉચ્ચ સંવેદનશીલતાનો ફાયદો છે. વધુમાં, પાણી (H20) ના સભ્ય તરીકે, જે આપણા શરીરનો 70% છે, તેની વિશાળ વિતરણ શ્રેણી અને મોટી સંખ્યામાં છે.
તો મેગ્નેટિક રેઝોનન્સ ઇમેજિંગ (MRI) ઉપકરણ હાઈડ્રોજનમાંથી માનવ શરીરની અંદરની માહિતી કેવી રીતે મેળવે છે? મેગ્નેટિક રેઝોનન્સ ઇમેજિંગ ડિવાઇસના ગોળાકાર પેસેજમાં, માનવ શરીર એક સમાન કદના ચુંબકીય ક્ષેત્રને આધિન છે, જેના કારણે શરીરમાં હાઇડ્રોજન પરમાણુ ચુંબકીય ક્ષેત્રની દિશામાં સંરેખિત થાય છે અને ધોવાની ગતિમાંથી પસાર થાય છે. જો કે, શરીરના તમામ ભાગો સમાન સ્તરની ગોઠવણી અને સફાઈનો અનુભવ કરતા નથી.
પાણીની ઊંચી સાંદ્રતા ધરાવતા અવયવોમાં, જેમ કે મગજ, ત્યાં વધુ સંરેખિત હાઇડ્રોજન ન્યુક્લી હોય છે. તેનાથી વિપરીત, ફેફસાં જેવા હવાદાર અંગો પ્રમાણમાં ઓછા સંરેખિત હાઇડ્રોજન ન્યુક્લી ધરાવે છે. અંગોમાં હાઇડ્રોજન ન્યુક્લીનું વિતરણ, તેમજ હાડકાં અને અસ્થિબંધનમાં, શારીરિક આઘાત દ્વારા બદલી શકાય છે. કોષ-વિશિષ્ટ લાક્ષણિકતાઓ પણ ધ્યાનમાં લેવી આવશ્યક છે. સામાન્ય કોષ અને ગાંઠ કોષમાં હાઇડ્રોજન ન્યુક્લીનું અલગ વિતરણ હોવાની શક્યતા છે.
તેથી, જ્યારે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગો એક સમાન ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં માનવ શરીર પર બોમ્બમારો કરે છે, ત્યારે ઊર્જાના સ્વરૂપમાં શોષાતા ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગોનું પ્રમાણ અંગ, હાડપિંજર, અસ્થિબંધન/કંડરા અથવા કોષ રોગગ્રસ્ત છે કે નહીં તેના આધારે બદલાશે. મેગ્નેટિક રેઝોનન્સ ઇમેજિંગ ડિવાઇસ સેન્સરનો ઉપયોગ શરીરના વિવિધ ભાગો દ્વારા શોષાયેલી અને છોડવામાં આવતી ઊર્જાની માત્રાને માપવા માટે કરે છે. તેના આધારે, તે શરીરના અંદરના ભાગનું ચિત્ર બનાવે છે.

મેગ્નેટિક રેઝોનન્સ ઇમેજિંગના ફાયદા અને ગેરફાયદા

કોઈપણ જેણે ક્યારેય હોસ્પિટલમાં એક્સ-રે અથવા કોમ્પ્યુટેડ ટોમોગ્રાફી (CT) સ્કેન કરાવ્યું હોય તેણે રૂમની સામે રેડિયેશન ડેન્જર ઝોનની ચેતવણીઓ દોરેલી જોઈ હોય. પરંતુ ચુંબકીય રેઝોનન્સ ઇમેજિંગ સાથે, જે ચુંબકીય ક્ષેત્રો અને ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગોનો ઉપયોગ કરે છે, તમારે રેડિયેશન વિશે બિલકુલ ચિંતા કરવાની જરૂર નથી. ખાસ કરીને, હાઇડ્રોજન ન્યુક્લીના પરમાણુ ચુંબકીય રેઝોનન્સ વિશ્લેષણમાં ઉપયોગમાં લેવાતા ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગો રેડિયો તરંગો (RF) ની ફ્રીક્વન્સી રેન્જમાં હોય છે જેનો આપણે રેડિયો, ટેલિવિઝન અને સેલ ફોન માટે ઉપયોગ કરીએ છીએ.
પરિણામો પણ ઉત્તમ છે. એક્સ-રે એક ક્રોસ-સેક્શન વિશે અસ્પષ્ટ માહિતી પ્રદાન કરે છે, અને કમ્પ્યુટેડ ટોમોગ્રાફી (CT) માત્ર ક્રોસ-સેક્શનલ છબીઓ લઈ શકે છે, પરંતુ MRI ત્રણ પરિમાણોમાં માહિતી પ્રદાન કરે છે, જેથી તમે ઉચ્ચ-રિઝોલ્યુશન પરિણામો માટે કોઈપણ દિશામાં વિભાગ કરી શકો. નુકસાન એ છે કે સાધન ખર્ચાળ છે, ઘોંઘાટીયા છે અને દર્દીને લાંબા સમય સુધી મર્યાદિત જગ્યામાં રહેવાની જરૂર છે. ચુંબકીય ક્ષેત્રની વિકૃતિ અથવા ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઇન્ડક્શનની સંભાવનાને કારણે શરીરની અંદર ધાતુની સામગ્રી ધરાવતા દર્દીઓ, જેમ કે કૃત્રિમ હૃદય,ની છબી ન લેવી જોઈએ.
તેની શરૂઆતથી, મેગ્નેટિક રેઝોનન્સ ઇમેજિંગે આપણને શરીરની અંદર જોવાની મંજૂરી આપી છે અને ઘણા રોગોના પ્રારંભિક નિદાનમાં ફાળો આપ્યો છે. કહેવત છે કે, તમે પાણી દ્વારા દસ રીતે જોઈ શકો છો, પરંતુ તમે લોકો દ્વારા જોઈ શકતા નથી, અને હવે લોકો દ્વારા જોવાનું પહેલા કરતા વધુ સરળ લાગે છે. પરંતુ શું હેક, મેગ્નેટિક રેઝોનન્સ ઇમેજિંગ એ કદાચ માનવીય શોધોમાંની એક છે જ્યાં ફક્ત સારા લોકો જ બહાર આવે છે.