एमआरआई एक गैर-आक्रामक इमेजिंग तकनीक है जो तीन आयामी विस्तृत शारीरिक छवियां तैयार करती है।इसका उपयोग अक्सर बीमारी का पता लगाने, निदान और उपचार की निगरानी के लिए किया जाता है।यह परिष्कृत तकनीक पर आधारित है जो जीवित ऊतकों को बनाने वाले पानी में पाए जाने वाले प्रोटॉन के घूर्णन अक्ष की दिशा में परिवर्तन को उत्तेजित और पता लगाता है।
एमआरआई कैसे काम करता है?
एमआरआई शक्तिशाली चुम्बकों का उपयोग करते हैं जो एक मजबूत चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करते हैं जो शरीर में प्रोटॉन को उस क्षेत्र के साथ संरेखित करने के लिए मजबूर करते हैं।जब रोगी के माध्यम से एक रेडियोफ्रीक्वेंसी करंट प्रवाहित किया जाता है, तो प्रोटॉन उत्तेजित हो जाते हैं, और चुंबकीय क्षेत्र के खिंचाव के कारण तनावग्रस्त होकर संतुलन से बाहर हो जाते हैं।जब रेडियोफ्रीक्वेंसी क्षेत्र बंद हो जाता है, तो एमआरआई सेंसर प्रोटॉन के चुंबकीय क्षेत्र के साथ संरेखित होने पर निकलने वाली ऊर्जा का पता लगाने में सक्षम होते हैं।प्रोटॉन को चुंबकीय क्षेत्र के साथ पुनः संरेखित होने में लगने वाला समय, साथ ही जारी ऊर्जा की मात्रा, पर्यावरण और अणुओं की रासायनिक प्रकृति के आधार पर भिन्न होती है।चिकित्सक इन चुंबकीय गुणों के आधार पर विभिन्न प्रकार के ऊतकों के बीच अंतर बताने में सक्षम हैं।
एमआरआई छवि प्राप्त करने के लिए, रोगी को एक बड़े चुंबक के अंदर रखा जाता है और इमेजिंग प्रक्रिया के दौरान उसे बिल्कुल स्थिर रहना चाहिए ताकि छवि धुंधली न हो।कंट्रास्ट एजेंट (अक्सर गैडोलिनियम तत्व युक्त) एमआरआई से पहले या उसके दौरान रोगी को अंतःशिरा में दिया जा सकता है ताकि उस गति को बढ़ाया जा सके जिस पर प्रोटॉन चुंबकीय क्षेत्र के साथ संरेखित होते हैं।जितनी तेजी से प्रोटॉन पुनः संरेखित होंगे, छवि उतनी ही उज्जवल होगी।
एमआरआई किस प्रकार के चुम्बकों का उपयोग करते हैं?
एमआरआई सिस्टम तीन बुनियादी प्रकार के चुंबकों का उपयोग करते हैं:
-प्रतिरोधक चुम्बक एक सिलेंडर के चारों ओर लपेटे गए तार की कई कुंडलियों से बनाए जाते हैं जिनके माध्यम से विद्युत धारा प्रवाहित की जाती है।इससे एक चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न होता है.जब बिजली बंद हो जाती है, तो चुंबकीय क्षेत्र ख़त्म हो जाता है।इन चुम्बकों को बनाने की लागत सुपरकंडक्टिंग चुम्बक (नीचे देखें) की तुलना में कम है, लेकिन तार के प्राकृतिक प्रतिरोध के कारण इसे संचालित करने के लिए भारी मात्रा में बिजली की आवश्यकता होती है।जब उच्च शक्ति वाले चुम्बकों की आवश्यकता होती है तो बिजली महंगी हो सकती है।
-स्थायी चुंबक बस इतना ही है - स्थायी।चुंबकीय क्षेत्र हमेशा वहाँ रहता है और हमेशा पूरी ताकत पर होता है।इसलिए, क्षेत्र को बनाए रखने में कुछ भी खर्च नहीं होता है।एक बड़ी कमी यह है कि ये चुम्बक अत्यधिक भारी होते हैं: कभी-कभी कई, कई टन।कुछ मजबूत क्षेत्रों को इतने भारी चुम्बकों की आवश्यकता होगी कि उनका निर्माण करना कठिन होगा।
-सुपरकंडक्टिंग मैग्नेट अब तक एमआरआई में सबसे अधिक उपयोग किए जाते हैं।अतिचालक चुम्बक कुछ हद तक प्रतिरोधक चुम्बकों के समान होते हैं - तार की कुंडलियाँ प्रवाहित विद्युत धारा के साथ चुंबकीय क्षेत्र बनाती हैं।महत्वपूर्ण अंतर यह है कि एक अतिचालक चुंबक में तार को लगातार तरल हीलियम (शून्य से 452.4 डिग्री नीचे ठंडे तापमान पर) में स्नान कराया जाता है।यह लगभग अकल्पनीय ठंड तार के प्रतिरोध को शून्य कर देती है, जिससे सिस्टम के लिए बिजली की आवश्यकता नाटकीय रूप से कम हो जाती है और इसे संचालित करना अधिक किफायती हो जाता है।
चुम्बकों के प्रकार
एमआरआई का डिज़ाइन अनिवार्य रूप से मुख्य चुंबक के प्रकार और प्रारूप से निर्धारित होता है, यानी बंद, सुरंग-प्रकार एमआरआई या खुला एमआरआई।
सबसे अधिक उपयोग किये जाने वाले चुम्बक अतिचालक विद्युत चुम्बक हैं।इनमें एक कुंडल शामिल है जिसे हीलियम तरल शीतलन द्वारा अतिचालक बनाया गया है।वे मजबूत, सजातीय चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करते हैं, लेकिन महंगे होते हैं और नियमित रखरखाव (अर्थात् हीलियम टैंक को ऊपर करना) की आवश्यकता होती है।
अतिचालकता के नुकसान की स्थिति में, विद्युत ऊर्जा ऊष्मा के रूप में नष्ट हो जाती है।इस ताप के कारण तरल हीलियम तेजी से उबलने लगता है जो बहुत अधिक मात्रा में गैसीय हीलियम (शमन) में बदल जाता है।थर्मल बर्न और श्वासावरोध को रोकने के लिए, सुपरकंडक्टिंग मैग्नेट में सुरक्षा प्रणालियाँ होती हैं: गैस निकासी पाइप, एमआरआई कमरे के अंदर ऑक्सीजन और तापमान के प्रतिशत की निगरानी, दरवाजा बाहर की ओर खुलना (कमरे के अंदर अधिक दबाव)।
अतिचालक चुम्बक निरंतर कार्य करते हैं।चुंबक स्थापना बाधाओं को सीमित करने के लिए, डिवाइस में एक परिरक्षण प्रणाली होती है जो या तो निष्क्रिय (धात्विक) या सक्रिय होती है (एक बाहरी सुपरकंडक्टिंग कॉइल जिसका क्षेत्र आंतरिक कॉइल का विरोध करता है) ताकि आवारा क्षेत्र की ताकत कम हो सके।
निम्न फ़ील्ड एमआरआई का भी उपयोग होता है:
-प्रतिरोधक विद्युत चुम्बक, जो सुपरकंडक्टिंग चुम्बकों की तुलना में सस्ते और रखरखाव में आसान होते हैं।ये बहुत कम शक्तिशाली हैं, अधिक ऊर्जा का उपयोग करते हैं और शीतलन प्रणाली की आवश्यकता होती है।
-विभिन्न स्वरूपों के स्थायी चुंबक, लौहचुंबकीय धात्विक घटकों से बने होते हैं।हालाँकि उन्हें सस्ता होने और रखरखाव में आसान होने का फायदा है, लेकिन वे बहुत भारी और तीव्रता में कमजोर हैं।
सबसे समरूप चुंबकीय क्षेत्र प्राप्त करने के लिए, चुंबक को या तो निष्क्रिय रूप से, धातु के चल टुकड़ों का उपयोग करके, या सक्रिय रूप से, चुंबक के भीतर वितरित छोटे विद्युत चुम्बकीय कॉइल का उपयोग करके बारीक ट्यून ("शिमिंग") किया जाना चाहिए।
मुख्य चुम्बक के लक्षण
चुंबक की मुख्य विशेषताएं हैं:
-प्रकार (अतिचालक या प्रतिरोधक विद्युत चुम्बक, स्थायी चुम्बक)
-उत्पादित क्षेत्र की ताकत, टेस्ला (टी) में मापी गई।वर्तमान नैदानिक अभ्यास में, यह 0.2 से 3.0 टी तक भिन्न होता है। अनुसंधान में, 7 टी या यहां तक कि 11 टी और उससे अधिक की ताकत वाले मैग्नेट का उपयोग किया जाता है।
-एकरूपता
