नोबेल संशोधन (८) : MRI प्रतिमातंत्र

Submitted by कुमार१ on 27 March, 2019 - 22:27

वैद्यकातील प्रभावी नोबेल-विजेते संशोधन : भाग ८
(भाग ७ : https://www.maayboli.com/node/69317)
**********

आतापर्यंत या लेखमालेत आपण १९०१– १९९० पर्यंतच्या काही महत्वाच्या पुरस्कारांची माहिती घेतली. आता २१व्या शतकात डोकावूया. या लेखात २००३च्या पुरस्काराची माहिती घेऊ.

विजेते संशोधक : Paul Lauterbur आणि Sir Peter Mansfield
देश : अनुक्रमे अमेरिका व इंग्लंड

संशोधकांचा पेशा : अनुक्रमे रसायनशास्त्र व भौतिकशास्त्र
संशोधन विषय : MRI या प्रतिमातंत्रासंबंधी संशोधन

वैद्यकातील रोगनिदान करण्यासाठी डॉक्टरांना बरेचदा विविध प्रतिमातंत्रांची (Imaging) गरज भासते. त्यामध्ये क्ष-किरण, सोनोग्राफी, CT स्कॅन आणि MRI यांचा प्रामुख्याने समावेश होतो. वैद्यकातील क्ष-किरणांचा वापर सन १८९६ पासून सुरु झाला. या पहिल्यावहिल्या तंत्रामुळे अप्रत्यक्षपणे शरीरात डोकावता आले आणि त्याबरोबर फोटोग्राफीचे तत्व वापरून प्रतिमा घेता आली. त्यामुळे शरीरांतर्गत काही गोष्टी या प्रतिमेद्वारे समजू लागल्या. पण त्याचा उपयोग मर्यादित होता. त्यापुढे जाऊन शरीरांतर्गत अधिकाधिक आजाराची माहिती मिळवणे गरजेचे होते. त्यादृष्टीने विज्ञानातील कल्पना वापरून सुधारित प्रतिमातंत्रे विकसित झाली.

१९७१च्या सुमारास CTस्कॅनचा प्रथम वापर झाला. त्यात क्ष-किरण यंत्रणा, एक विशिष्ट ट्यूब आणि संगणक यांचा एकत्रित वापर केला जातो. त्यामुळे निव्वळ क्ष-किरणापेक्षा शरीरातील खोलवरची माहिती व्यवस्थित (sectionwise) मिळते. मात्र क्ष-किरण व CT या दोन्हींमध्ये रुग्णावर किरणोत्सर्ग होतो. जर त्याचा दीर्घकाळ मारा झाला तर त्यातून किरणोत्सर्गाचे धोके (जनुकीय बिघाड, कर्करोग, इ.) संभवतात. यावर मात करण्यासाठी संशोधक अन्य नव्या तंत्राचा शोध घेऊ लागले. तेव्हा भौतिकशास्त्रात चुंबकीय तंत्राचा वापर होतच होता. किंबहुना या शोधाचे भौतिकशास्त्रातील नोबेल १९५२मध्येच दिले गेले होते. तेच तंत्र आता मानवी शरीरातील प्रतिमा मिळवण्यासाठी वापरता येईल का, यावर मंथन झाले.

अखेर १९७७ मध्ये MRIचा वापर करून मानवी शरीरातील पहिली प्रतिमा मिळवण्यात यश आले. १९८०पासून मोठ्या रुग्णालयांत MRIची यंत्रे वापरात आली. आज या तंत्राचा जगभरात चांगला प्रसार झाला आहे आणि रोगनिदानातील त्याचे महत्व अधोरेखित झाले आहे. या नोबेल-लेखाचा तोच विषय असल्याने आता त्याबद्दल अधिक जाणून घेऊ.
या तंत्राचे पूर्ण नाव Magnetic Resonance Imaging असे आहे. त्याचा मूलभूत वापर भौतिकशास्त्रात खूप आधीपासूनच होत होता. तो मुख्यतः विविध रेणूंचे अंतरंग जाणून घेण्यासाठी होई.

१९७०च्या सुमारास Paul आणि Peter या वैज्ञानिक जोडीने या तंत्राचा मानवी शरीरातील प्रतिमा मिळवण्यासाठी कसा उपयोग करता येईल यावर अभ्यास सुरु केला. MRIचे मूलभूत तत्व असे आहे. यात शरीराभोवती चुंबकीय क्षेत्र निर्माण केले जाते. त्याच्या जोडीला रेडीओ लहरींचा वापर केला जातो. शेवटी संगणकाच्या मदतीने मानवी अवयवांच्या सखोल प्रतिमा मिळवल्या जातात. मुख्य म्हणजे या तंत्रात किरणोत्सर्गाचा वापर अजिबात नसतो. विविध आजारांत शरीरपेशींचा चयापचय बिघडतो आणि त्यानुसार त्यांच्या रासायनिक रचनेत फरक पडतो. त्याचे व्यवस्थित पृथक्करण या तंत्राने करता येते, जे त्यापूर्वीच्या प्रतिमातंत्रांनी शक्य होत नव्हते. अशा प्रतिमेद्वारे आपल्याला एखाद्या tissueमध्ये खालील बदल झाले आहेत का, ते समजू शकते:
१. कर्करोगाची वाढ
२. मेदांचे साठलेले थर
३. अन्य प्रकारची इजा

MRI यंत्राची रचना खालीलप्रमाणे असते: (चित्र पाहा).

220px-Modern_3T_MRI.JPG

यातील टेबलावर रुग्ण झोपतो. जेव्हा स्कॅनिंग चालू होते तेव्हा आपले डोके यंत्राच्या गोल घुमटाकार पोकळीतून जाते. काही रुग्णांना याची भीती वाटू शकते. तेव्हा मनाचा निर्धार करावा लागतो. अलीकडे असा बंदिस्तपणा टाळता येईल अशा पद्धतीची यंत्रे विकसित झाली आहेत.

MRIचे रोगनिदानातील उपयोग

आजच्या घडीला याचा वापर कित्येक रोगांत केला जात आहे. त्यांची थोडक्यात वर्गवारी अशी आहे:
१. मेंदू व मज्जारज्जूचे आजार : यात आजाराच्या अगदी प्राथमिक अवस्थेत निदान करता येते. मेंदूचे कार्य अधिक खोलवर जाणून घेण्यासाठी आता fMRI हे सुधारित तंत्रज्ञान उपलब्ध आहे.
२. शरीराच्या विविध भागांतील गाठींचे (tumors) निदान: काही गाठी घट्ट स्वरूपाच्या तर काही द्रवाने भरलेल्या असतात. त्यातील फरक नीट कळतो.

३. काही हृदयविकार आणि रक्तवाहिन्यांचे आजार.
४. काही कर्करोगांची चाळणी परीक्षा, निदान आणि रोगाचा प्रसार जाणणे.
५. सांध्यांचे काही आजार

६. पोटातील इंद्रियांचे आजार
७. गर्भाशयाचे आजार आणि वंध्यत्व चिकित्सा.

MRIच्या शोधापूर्वी यकृत, स्वादुपिंड तसेच सांध्यांच्या आतून तपासणीसाठी काही ‘scope’ वापरून तपासण्या केल्या जात. यात रुग्णास सुई टोचली जाई आणि त्या किचकट व वेळखाऊ असत. अर्थातच अशा तपासण्या रुग्णासाठी त्रासदायक (invasive) असत. MRI स्कॅनिंगमुळे त्यांना उत्तम पर्याय उपलब्ध झाला आहे.

MRIमध्ये किरणोत्सर्गाचा वापर होत नाही हे आपण पहिले. पण इथे चुंबकीय व रेडीओ लहरींचा वापर केला जातो. या लहरी आपल्यासाठी पूर्णपणे सुरक्षित आहेत का, असा प्रश्न यानिमित्ताने उपस्थित होतो. आजपर्यंतच्या अभ्यासानुसार तरी त्या सुरक्षित आहेत असे म्हणता येईल.
******************************************

विषय: 
शब्दखुणा: 
Group content visibility: 
Public - accessible to all site users

उपयुक्त माहिती आहे सर.
या यंत्रांमध्ये रुग्णाचे डोके साधारण किती वेळ राहते.. भीती वाटते हे मीही ऐकून आहे. आणि स्कॅनिंग आणि या तपासणीत काय फरक आहे.

हा भाग फारच त्रोटक झालाय, विशेषत विज्ञानाच्या अंगाने. MRI थोड गुंतागुंतीच यंत्र असलं, तरी त्यामागचं मूलभूत विज्ञान मराठीतून विस्ताराने वाचायला नक्कीच आवडेल. त्यासाठी हवा तेवढा वेळ घ्या, माझी पूर्ण तयारी आहे.
तुमच्याकडून माहितीपूर्ण लेख वाचायला इथ माझ्यासकट बरेच जण आसुसलेले आहेत. आमच्यासारख्या अधाशी वाचकांना थोडे जास्त खाद्य द्यावे ही तुमच्या चरणी प्रार्थना Happy

देवकी व प्राचीन, धन्यवाद.
प्राचीन,
तुमचा प्रश्न चांगला व अपेक्षित आहे. तो जरा सुधारून घेतो:

CT स्कॅन व MRI स्कॅन यात काय फरक आहे? >>>>

दोन्हीही तंत्रे शरीरातील सखोल माहिती मिळण्यासाठी वापरतात. रोगाच्या प्रकारानुसार त्यांची निवड होते. साधारण असे म्हणता येईल:
१. एखाद्या भागाच्या रचनेतील (Anatomy) बिघाड खोलात जाणून घेण्यासाठी CT अधिक उपयुक्त. तर,
२. एखाद्या भागाच्या कार्य-बिघाडाविषयी खोलात जाणून घेण्यासाठी MRI अधिक उपयुक्त.
• तातडीच्या परिस्थितीत CT पसंत केला जातो तर थोड्या सावकाशीने पण सखोल माहिती हवी असल्यास MRI.

आता नव्या MRI यंत्रात डोक्याच्या मागे उघडे असते त्यामुळे भीती खूप कमी होते. सर्वसाधारणपणे २५ मिनिटे तपासणीस पुरतात; अर्थात आजारानुसार वेळ ठरेल.

शशांक व विलभ, धन्यवाद.

हा भाग फारच त्रोटक झालाय >>>>

अगदी सहमत. चुंबकीय तंत्राचे भौतिक विज्ञान खोलात वाचताना मलाही ते जड जाते ! म्हणून ते त्रोटक ठेवून वैद्यकीय उपयोगांबद्द्ल अधिक लिहीले आहे.

तरी सवडीने विचार करतो. आपली आपुलकी जाणवली.

आता नव्या MRI यंत्रात डोक्याच्या मागे उघडे असते त्यामुळे भीती खूप कमी होते. सर्वसाधारणपणे २५ मिनिटे तपासणीस पुरतात; अर्थात आजारानुसार वेळ ठरेल. ..// याबद्दल आधी धन्यवाद
सोप्या भाषेत फरक सांगितलात सर. हे वाचण्यापूर्वी वाटायचे की दोन्ही टेस्टस् ची काय गरज आहे ? नुसते एका परीक्षणातून कसे ह्यांना कळत नाही?

प्राचीन,
हा बघा बंद व उघड्या यंत्रातील फरक:

Traditional-Scanner-old.jpgmri new.jpg

छान व उपयुक्त माहिती. मालिका रंगतदार होते आहे.
एक शंका आहे.
मागे मला पायाचे fracture झाले होते तेव्हा पायात एक स्टीलचा रॉड बसवला आहे. जर माझ्यावर एमआरआयची वेळ आली तर त्याचा अडथळा असतो का?

@ साद, धन्यवाद.

साधारणपणे अस्थिरोगतज्ञानी बसवलेल्या धातूच्या रोपित गोष्टी एम आर आय साठी चालू शकतात पण ते रोपित केल्याचा कालावधी दीड महिन्यांहून जास्त असावा.

अशा रुग्णांत एम आर आय आवश्यक असेल तर काही वेळेस आधी क्ष किरण काढून परिस्थिती नीट बघतात.
शेवटी, रुग्णाचा डॉक्टर व या तंत्राचा डॉ. यांच्या समन्वयाने निर्णय घेतात.

अतीशय सुरेख माहितीपूर्ण लेख ! धन्यवाद डॉ कुमार. +!१११
क्लिष्ट माहिती सोपी करून समजावुन सान्गता तुम्ही!!
खुप आभार Happy

रशमी व किल्ली,
नियमित प्रोत्साहनाबद्दल धन्यवाद !

मला वाटते ओपन आणि क्लोज्ड MRI बद्दल काहीतरी गल्लत होते आहे.
वर ओपन मशीन म्हणून टाकलेला फोटो CT मशीन चा आहे.

तो जो डोनट सारखा दिसणारा भाग आहे त्याला gantry म्हणतात
CT मशीन मध्ये हा भाग स्लिम असतो , म्हणजेच कोणत्याही वेळी पेशंट चे संपूर्ण शरीर gantry च्या आत नसते (दुसरा फोटो)

(पहिला फोटो )हाय पॉवर MRI (१.५ टेस्ला किंवा ३ टेस्ला) मध्ये हि gantry (इकडे त्याला magnet म्हणतात) ची लांबी १.७ मीटर पर्यंत असू शकते, रुंदी किंवा व्यास ६० cm असतो . कोणत्या भागाचे इमेजिंग करायचे आहे त्या प्रमाणे पेशंट या magnet मध्ये जातो. अगदी पेशंट चे ८०% शरीर या नळकांडी सारख्या जागेत जाते.
अर्थातच पेशंट साठी हा घुसमटवून टाकणारा अनुभव असतो.
हि घुसमट कमी व्हावी म्हणून नवीन किंचित जास्त व्यास (७० cm) असणारे मशीन बाजारात येऊ लागले आहे, तसेच magnet मध्ये शिरलेल्या व्यक्तीस बाहेरचे दिसावे असे आरसे, head फोन लाऊन संगीत ऐकवणे , काही ठिकाणी मागच्या स्क्रीन वर काही चित्रे , विदिओ दाखवणे वगैरे उपाय योजिले जातात

तरीही घुसमट होत असेल तर शेवटचा उपाय म्हणून ओपन MRI मशीन वापरले जाते , नवा प्रमाणे याची रचना अगदी मोकळी धाकळी असते , आणि पेशंट ला क्लास्त्रोफोबिया चा त्रास होत नाही . (खरी तर हि जुनी टेक्नोलोजी आहे , मात्र रनिंग कोस्ट प्रचंड कमी असल्याने काही ठिकाणी अजून टिकून आहे)मात्र याची शक्ती बरीच कमी असते (०.२)/०.३ किंवा १ टेस्ला)
जवळपास सर्व कंपन्यांनी हि मशीन उत्पादने थांबवली आहेत त्यामुळे बेसिक इमेजिंग सोडता , नवीन चाचण्या या मशीन वर करता येत नाहीत.

MRI.jpg

कोणाला MRI करून घेण्यास सांगितला असेल तर आपल्या भितीन्बाबत डॉक्टर शी बोलणे श्रेयस्कर, जर तो टेस्ट ओपन MRI वर करता येण्यासारखी असेल तर डॉक्टर तसे सांगतील.

किरण व सिम्बा धन्यवाद.
सिम्बा,

पूरक माहितीबद्दल आभार. MRI यंत्राचे फोटो मी जालावरून घेतले आहेत. अर्थात चू भू दे घे.
दुरुस्तीसाठी धन्यवाद.

• MRI संदर्भातील काही अलीकडील नव्या सुधारणांचा आढावा:

१. बऱ्याच रुग्णांचे शरीरात धातूचे इम्प्लांट निरनिराळ्या कारणासाठी बसवले असतात. उदा: कृत्रिम सांधे, पेसमेकर्स व तत्सम हृदय-उपकरणे. यांमुळे पारंपरिक MRIमध्ये अडथळा येत असे. आता नव्या यंत्रांत अशा रूग्णानुसार असे ‘सेटिंग’ करता येते. अर्थात ते गुंतागुंतीचे असते.

२. फुफ्फुसाचा MRI ही अवघड प्रक्रिया असते कारण त्यांच्यात खूप हवा असते. यंत्रातील नव्या सुधारणांमुळे आता यावर मात करता येते आणि ही तपासणी शक्य होते.

३. यंत्राचा आवाज ही रुग्ण व तंत्रज्ञांची डोकेदुखी असते. आता आवाजरहित यंत्रे विकसित झाली आहेत.
४. हृदय MRI तंत्रज्ञानही खूप विकसित झाले आहे.

५. या यंत्रांची ‘ताकद’ Tesla(T) मध्ये मोजतात. गेली अनेक वर्षे सर्वात जास्त ताकदीचे यंत्र ३T चे वापरात होते. आता ७T या ताकदीचे यंत्र उपलब्ध आहे. भविष्यात यापुढील उडी ही १०T च्यापुढील असणार आहे ! मेंदूच्या सखोल अभ्यासास ही उपयुक्त ठरेल.

छान, माहितीपूर्ण लेख. CT स्कॅन व MRI स्कॅन मधील फरक माहीत नव्हता.

MRI स्कॅन मध्ये कळून येत नाही / MRI स्कॅन करता येत नाही अशा काही वैद्यकीय स्थिती असतात का?

कर्करोग निदानासाठी PET scan ही करतात. त्याचे तंत्रज्ञान वेगळे आहे. त्याबद्दल नको;
पण ज्या प्रतिमा मिळतात त्यातून मिळणारी वैद्यकीय माहिती MRI स्कॅन पेक्षा किती वेगळी / चांगली / सखोल असते? याबद्दल थोडक्यात सांगाल का?

कारवी,
प्रश्न चांगले आहेत.
सावकाशपणे उत्तर देतो, धन्यवाद !

@ कारवी,
१. कर्करोग निदानासाठी PET scan ही करतात.
पण ज्या प्रतिमा मिळतात त्यातून मिळणारी वैद्यकीय माहिती MRI स्कॅन पेक्षा किती वेगळी / चांगली / सखोल असते? >>>>

प्रथम PET scan बद्दल एक महत्वाची गोष्ट. या तंत्रात किरणोत्सर्गी रसायन रुग्णाच्या रक्तात सोडले जाते. पुढे ते योग्य त्या अवयवात गेल्यावर संबंधित प्रतिमा काढतात.

आता यातून मिळणारी विशेष माहिती अशी असते:
१. एखाद्या इंद्रियाचा रक्तप्रवाह, ऑक्सिजनचा वापर आणि चयापचय मोजता येतो. त्यातील बदल/बिघाड हे MRIच्या तुलनेत खूप लवकर व सूक्ष्मपणे कळतात.
२. कर्करोग पेशींचे अगदी लवकर निदान व सखोल विश्लेषण.

@ कारवी,

२. MRI स्कॅन मध्ये कळून येत नाही / MRI स्कॅन करता येत नाही अशा काही वैद्यकीय स्थिती असतात का? >>>
होय.

१. हाडांच्या अभ्यासासाठी MRI विशेष उपयुक्त नाही. कित्येकदा मणक्यांच्या आजारात विविध स्थितींत (positions) काढलेले क्ष-किरण अधिक उपयुक्त असतात.

२. मेंदूतील रक्तवाहिन्यांच्या काही आजारांत त्याचा उपयोग नसतो.

३. विविध गंभीर अपघातात जेव्हा तातडीच्या उपाययोजना करायच्या असतात तेव्हा सहसा त्याच्या वापरास मर्यादा आहेत.

@ साद,
हे रसायन (Gadolinium contrast media ) मेंदूत साठून राहते असे काहींचे मत आहे. तसेच रुग्णास मूत्रपिंड विकार असल्यास त्याने त्रास होऊ शकतो.

या विषयावर मतभेद आहेत.

जो डाय वापरतात (त्याला कॉन्ट्रास्ट मीडिया असे नाव आहे) तो बऱ्या पैकी सेफ असतो 99% रुग्णांना तरी त्याची काही रिऍक्शन येत नाही.
पण 1% रुग्णांना अगदी घातक रिऍक्शन येऊ शकते. (आठवा आमदार वांजळे यांची केस) आणीबाणी च्या वेळेस करायची उपाय योजना सेंटर ने तयार ठेवणे अपेक्षित असते.

मात्र रिऍक्शन नाही आली तरी, हा डाय शरीराबाहेर टाकायचे काम किडनी लाच करायचे असते, त्यामुळे तिच्यावर ताण येतो. रिनल फनक्शन कमकुवत असणाऱ्या पेशन्ट्स ला , लहान मुलांना हा डाय देने टाळतात.

नवीन मशिन्स मध्ये नॉन कॉन्ट्रास्ट अँजिओ असे एक फिचर असते, त्यामुळे कॉन्ट्रास्ट मीडिया न देता बऱ्याच टेस्ट करता येतात.

Gadolinium contrast media बद्दल थोडी अधिक माहिती:

काही रुग्णांना त्रास, अमेरिकेत दावे लावणे असे प्रकार झाल्यावर अमेरीकी FDA आणि युरोपीय EMA यांनी त्यात अधिक लक्ष घातले. त्यांच्या निष्कर्षात मतभेद आहेत.

१. अमेरीकी FDA च्या मते त्या रसायनाचे फायदे बरेच तर त्रासाचे प्रमाण अल्प आहे. त्यामुळे बंदी नको.
२. युरोपीय EMAने सखोल अभ्यास केलाय. त्या रसायनाचे दोन प्रकार आहेत : L व M. यातील L प्रकार त्रासदायक वाटल्याने त्यांनी त्यांच्या वापरावर बंधने घातली आहेत.

सारांश: रुग्णाला पूर्वकल्पना देणे आवश्यक.

मला मानेत डाव्या बाजूला intramuscular lipoma आहे. CT contrast आणि सोनोग्राफी दोन्ही मध्ये लायपोमाचेच निदान आहे. एमाराय ची गरज नाही असे सांगितले आहे. माझा जोडून प्रश्न असा आहे की अशी खोलवरची गाठ शरीरात ठेवणे कितपत घातक आहे? दिनानाथचे डॉ.केळकर म्हणाले की वाढल्यास काढुयात ,तोपर्यंत नको.

केशव,
ज्या डॉ नी तुमची गाठ पहिली आहे त्यांचाच सल्ला योग्य आहे.

अशी खोलवरची गाठ शरीरात ठेवणे कितपत घातक आहे? >>

गाठींचे २ प्रकार असतात: सौम्य (benign) व घातक(malignant). सौम्य गाठ लहान असेल व इतर काही त्रास देत नसेल तर घाबरायचे कारण नाही.
तुमच्या डॉ च्या सल्ल्यानुसार ती सौम्य दिसते आहे.
शुभेच्छा !

Submitted by कुमार१ on 29 March, 2019 - 16:29
Submitted by कुमार१ on 29 March, 2019 - 16:49 >>>> धन्यवाद कुमार१. कळले आता.

१. हाडांच्या अभ्यासासाठी MRI विशेष उपयुक्त नाही. >>>
म्हणजे हाडांच्या अंतर्गत रचनेच्या / दोषांच्या अभ्यासासाठी?
(कारण नुकतेच एका ओळखीच्या पेशंटसाठी metastatic skull base, cervical spine lesions साठी MRI च केले होते आणि रेडिएशन दिले होते CT scan नव्हते केले. )

मात्र रिऍक्शन नाही आली तरी, हा डाय शरीराबाहेर टाकायचे काम किडनी लाच करायचे असते, >>>> त्यावरून, म्हणून CT scan पूर्वी क्रिएटिनीन लेवल तपासतात की आणखी काही कारण?

Pages