चेतासंस्थेची शल्यकथा : निदानाचे विद्युतचुंबकीय विज्ञान

‘मॅग्नेटिक रिझोनन्स इमेजिंग’ (एमआरआय) ही भौतिकशास्त्रीय प्रणाली वैद्यकशास्त्रात अचूक निदानासाठी उपयुक्त ठरते आहे..

आणखी वाचा

हास्यतरंग : माझी स्वप्न…

Ravindra Chavan : ‘उपरा’ डोंबिवलीकर ते भाजप प्रदेश…

मानव-वन्यजीव संघर्ष : चंद्रपूर जिल्ह्यात ३७ वन्यप्राण्यांचा तर २९ नागरिकांचा मृत्यू

मेंदू आणि मणक्यांच्याच नव्हे, तर शरीरातील इतर आजारांचं निदान अत्यंत अचूकतेने करण्याची क्षमता असलेल्या ‘सीटी स्कॅन’ आणि ‘एमआरआय’ या अजोड अशा तपासण्या आहेत. या तपासण्यांचा दर्जा गेली अनेक वर्ष संगणकातील वेगवान सुधारणांमुळे झपाटय़ाने बदलत गेला आहे. या तपासण्यांमधील त्रिमितीय आकृतिबंध तयार करण्याच्या संगणकाच्या क्षमतेमुळे मानवी शरीराची जवळजवळ हुबेहूब प्रतिमा तयार करता येऊ लागली आहे. अर्थातच या प्रतिमेमध्ये विविध अवयवांतील रोगग्रस्त भागांचे प्रतिमांकन करणेही शक्य झालं आहे. म्हणूनच वैद्यकीय क्षेत्रातील अत्यंत लक्षणीय शोधांच्या यादीमध्ये ‘एमआरआय’ तपासणीच्या शोधाला अनन्यसाधारण महत्त्व आहे. गेल्या दोन शतकांतील वैद्यकशास्त्राला ‘कलाटणी’ देणारे शोध बघितले तर ‘एमआरआय’ पहिल्या पाच-दहा शोधांमध्ये येईल.

या ज्या ‘एमआरआय’ तपासणीमुळे मानवी शरीर न उघडताच त्याचे आतले भाग स्पष्टपणे बघणे आपल्याला शक्य झाले आहे, ती विद्युत चुंबकीय (इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक) शक्तीच्या तंत्रज्ञानावर अवलंबून आहे. चुंबक आणि चुंबकीय गुणधर्माचा शोध मानवाला कसा लागला याबद्दल अनेक आख्यायिका आहेत. त्यापैकी एक म्हणजे ग्रीसमधील ‘मॅग्नेशिया’ या ठिकाणी एकदा एक गुराखी खडकांवरून चालत असताना त्याच्या बुटातील खिळे एका खडकाला घट्ट चिकटून बसले. हातातल्या काठीने त्याने खडक ढकलायचा प्रयत्न केला, पण काठीच्या तळालासुद्धा लोखंड असल्याने त्याचे बूट आणि काठी दोनही खडकाला चिकटून बसले. त्याचा पाय ‘मॅग्नेटाइट’च्या खडकावर पडला होता. निसर्गात आढळणाऱ्या नैसर्गिक चुंबकीय पदार्थापैकी मॅग्नेटाइट हा एक!

विद्युत चुंबकीय लहरींचा शोध मात्र नंतर लागला. १८२४ साली ब्रिटिश शास्त्रज्ञ विल्यम स्टर्जनने पहिले इलेक्ट्रोमॅग्नेट (विद्युत चुंबक) बनवले. लोखंडाच्या तुकडय़ाभोवती तांब्याची तार घट्ट गुंडाळून व त्या तारेतून विद्युतप्रवाह सोडून त्या लोखंडाचे चुंबक तयार होते, हे त्याने दाखवले. पुढच्या काही वर्षांमध्ये ज्या शास्त्रज्ञांनी हे प्रयोग पुढे नेले, त्यात निकोला टेस्ला हा अग्रगण्य. विद्युत प्रवाहातून चुंबकीय शक्ती तयार करता येते हे आता कळले होते. महत्त्वाचा भाग असा की, विद्युतप्रवाह थांबवला की यातले चुंबकत्व नाहीसे होते. तसेच विद्युत प्रवाहाच्या तीव्रतेप्रमाणे चुंबकीय शक्ती कमीजास्त करता येते. शिवाय, विद्युत प्रवाहाची दिशा बदलल्यास चुंबकीय ध्रुव बदलतात.. एवढेच नाही, तर वेगवेगळय़ा दिशांमध्ये या तारा गुंडाळल्या आणि त्यातून वेगवेगळय़ा वेळी प्रवाह सोडले – बंद केले तर या चुंबकीय शक्तीची दिशा आणि तीव्रता झपाटय़ाने आणि हवी तशी बदलता (‘फ्लिप’ करता) येते, म्हणजेच विद्युत-चुंबकातील चुंबकीय क्षेत्रावर आपल्याला हवे तसे खेळता येते, हे निकोला टेस्लाच्या लक्षात आले होते. अशा प्रकारच्या विद्युत चुंबकाच्या क्षेत्रात चुंबकीय गुणधर्म असलेली वस्तू ठेवली तर तिच्यावर हवा तसा परिणाम घडवून आणता येईल, हासुद्धा त्यातून ओघाने निघालेला निष्कर्ष होता. निकोला टेस्लाने अशा प्रकारच्या ‘झपाटय़ाने बदलणाऱ्या’ चुंबकीय क्षेत्रावर अनेक प्रयोग केले.

अर्थात, अशा ‘परिवर्तनशील’ क्षेत्रामध्ये निरनिराळय़ा चुंबकीय गुणधर्माचे पदार्थ ठेवले तर प्रत्येक पदार्थ वेगळय़ा पद्धतीने आणि निराळय़ा प्रमाणात हलेल, हे उघड आहे. या निरीक्षणाच्या पार्श्वभूमीवर आणि मानवी अवयवांमध्ये चुंबकीय गुणधर्म असण्याच्या शोधावर आधारित असा विचार  रेमंड डॅमॅडियन आणि इतरही काही डॉक्टरांच्या डोक्यात आला. डॅमॅडियन यांना असे वाटले की, मानवी शरीरातील विविध अवयवांचे चुंबकीय गुणधर्म निराळे असल्यामुळे जर मानवी शरीर अशा प्रकारच्या वेगाने परिवर्तित होणाऱ्या चुंबकीय क्षेत्रात ठेवले, तर शरीराच्या आतील अवयवांच्या निरनिराळय़ा चुंबकीय छाया-छटा उमटतील.

आपल्या शरीरातील निरनिराळय़ा अवयवांमध्ये पाण्याचे प्रमाण निरनिराळे असते. पाण्याच्या एका रेणूमध्ये हायड्रोजनचे दोन अणू असतात. हायड्रोजन हा एकच असा अणू आहे की ज्याच्यात एकमेव प्रोटॉन असतो. प्रत्येक प्रोटॉन हा धन-प्रभारित (पॉझिटिव्हली चाज्र्ड) असल्याने, तो एखाद्या चुंबकाप्रमाणे कार्य करू शकतो. आपल्या शरीरातील प्रत्येक अवयवामधील पाण्याचे आणि पर्यायाने हायड्रोजनचे प्रमाण व त्या अवयवातील त्याचा विशिष्ट विस्तार हा त्या-त्या अवयवासाठी एकमेवाद्वितीय (युनिक) असतो.

मानवी शरीरात एकूण ६० ते ६५ टक्के पाणी असते. मेंदू व हृदयात ७० ते ७५ टक्के, फुप्फुसात ८३ टक्के, त्वचेत ६४ टक्के, स्नायूत ८० टक्के, हाडात ३० टक्के.. वगैरे! अगदी त्याचप्रमाणे, विशिष्ट प्रकारच्या गाठी किंवा इतर रोग-प्रक्रिया विशिष्ट चुंबकीय गुणधर्माचा आविष्कार करतात. म्हणजेच त्यांच्याभोवती परिवर्तनशील चुंबकीय क्षेत्र तयार केले गेल्यास विविध पेशींचा निरनिराळा ठसा उमटेल. शरीराभोवती तीव्र चुंबकीय क्षेत्र निर्माण करून विशिष्ट दिशेने ते कार्यान्वित केल्यास, सर्व अवयवांतील पाणी, पाण्याचे रेणू हे विशिष्ट अक्षामध्ये वळतील. ते काढून घेतल्यास हा अक्ष बदलून परत पूर्वस्थितीला येईल. ही जी पूर्वस्थितीला येण्याची म्हणजेच चुंबकीय प्रभावातून शिथिल होण्याची (रिलॅक्सेशन) प्रक्रिया  आहे ती प्रत्येक पेशीत निरनिराळय़ा वेगाने घडते आणि या प्रक्रियेची निश्चित छाया किंवा ‘कॉन्ट्रास्ट’ मिळवता येतो. अगदी सुरुवातीच्या स्थितीतील कर्करोगाच्या पेशीसुद्धा सर्वसाधारण पेशींपासून वेगळी छाया दाखवतात. हाच ‘एमआरआय’ चाचणीचा मूळ पाया आहे.

या विचारांनी प्रेरित होऊन १९७७ साली डॉ. डॅमॅडियन यांनी सर्वप्रथम मानवी शरीर एका विद्युत-चुंबक क्षेत्रात ठेवून शरीराच्या आतील कॅन्सरच्या गाठीचा शोध लावला. हाच खऱ्या अर्थाने जगातील पहिला ‘एमआरआय’. त्यानंतर यात नवनवीन शोध लागत गेले. ‘एमआरआय’चा एक अत्यंत फायदेशीर गुणधर्म म्हणजे यात चुंबकीय शक्तीचा उपयोग होत असल्यामुळे शरीरावर कोणत्याही घातक रेडिएशनचा परिणाम होत नाही. त्यामुळे ही तपासणी वारंवार करणेसुद्धा तुलनेने निर्धोक आहे. त्यामुळेच, अगदी गर्भातील अर्भकाचा ‘एमआरआय’सुद्धा निर्धोकपणे करता येऊ शकतो.

१९७८ सालानंतर रोगनिदानासाठी ‘एमआरआय’ यंत्रे तयार होऊ लागली, झपाटय़ाने ती जगभर पसरली. ही घटना मानवी वैद्यकशास्त्राला मोठी कलाटणी देऊन गेली. ज्या आजारांचे निदान हे फक्त बाहेरून केलेली तपासणी आणि रक्त वगैरेंच्या चाचण्या याआधारे करण्याचा प्रयत्न केला जायचा ते आजार आता ‘एमआरआय’च्या प्रतिमांमध्ये प्रत्यक्ष दिसू लागले. तरीही सुरुवातीची यंत्रे कमी शक्तीची होती, त्यातून मिळणारी माहिती आजच्या तुलनेत कमी होती. ‘एमआरआय’ यंत्रांची क्षमता ही (निकोला टेस्लाच्या आदरार्थ) ‘टेस्ला’ या प्रमाणात मोजली जाते. पूर्वी ०.२५ टेस्ला क्षमतेची यंत्रे उपलब्ध होती. आज तीन टेस्लाच्या (थ्री-टी) क्षमतेची यंत्रे उपलब्ध आहेत. ही सुधारणा झपाटय़ाने होत गेली.

आमच्या न्यूरो सर्जरी विभागातून मला मेंदू व मणक्याच्या आजारांच्या निदानासाठी अनेक रुग्णांना ‘एमआरआय’ करण्यास सांगावे लागते. त्या वेळी अनुभवाला येणारी आणखी एक समस्या म्हणजे काही रुग्णांना ‘एमआरआय’ करून घेण्याची भीती वाटते. ‘एमआरआय’ची ही चाचणी करण्याची अनामिक भीती काहींना असते. गेल्या काही वर्षांत यावर उपाय म्हणून मोठय़ा आकाराची ‘एमआरआय’ यंत्रे तयार करण्यात आली आहेत आणि काही ठिकाणी ती उपलब्ध आहेत. अशा ठिकाणी ‘एमआरआय’ केल्यास ही भीती काही प्रमाणात कमी होऊ शकते.

माणसाच्या शरीराच्या आतील भागांचे आणि सूक्ष्म रचनेचे अत्यंत स्वच्छ आणि करकरीत फोटो काढण्याची या यंत्रांची क्षमता दिवसेंदिवस वाढत चालली आहेच पण त्याचबरोबर इतरही काही सुधारणा झपाटय़ाने घडत आहेत. ‘फंक्शनल एमआरआय’ हे त्याचेच एक उदाहरण. यामध्ये व्यक्ती शरीराचा विशिष्ट अवयव हलवत असताना किंवा विशिष्ट विचार करत असताना अथवा विशिष्ट भावना उद्दीपित झालेली असताना मेंदूचा ‘एमआरआय’ करण्यात येतो. त्या हालचालीशी, विचाराशी किंवा भावनेशी निगडित मेंदूचा भाग नेमका कोणता आहे हे या ‘एमआरआय’मध्ये दिसू शकते. याचे मेंदूविषयक नवीन संशोधनामध्ये तर उपयोग आहेतच, पण न्यूरोसर्जन म्हणून जेव्हा आम्ही विशिष्ट भागावर शस्त्रक्रिया करत असतो तेव्हा आसपासच्या भागांचे कार्य काय आहे हे आधीच ‘मॅप’ करून ठेवता येऊ शकते. यामुळे अर्थातच शस्त्रक्रिया अधिक सुलभ आणि सुरक्षित होते. चुंबकीय भौतिकशास्त्र व संगणकातील झपाटय़ाने घडणाऱ्या सुधारणांमुळे काही वर्षांत ‘एमआरआय’ तपासणी वेगाने पुढचे टप्पे गाठेल असे दिसते.