ম্যাগনেটিক রেজোন্যান্স ইমেজিং (MRI) আধুনিক চিকিৎসাবিজ্ঞানের একটি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ এবং ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত ডায়াগনস্টিক টুল, যা শরীরের অভ্যন্তরীণ অঙ্গ এবং টিস্যুর বিস্তারিত ছবি প্রদান করে। এটি বিশেষ করে মস্তিষ্ক, পেশী এবং অঙ্গগুলির সম্পর্কিত রোগ এবং অবস্থার সনাক্তকরণে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে। তবে, ঐতিহ্যগত MRI পদ্ধতিগুলির কিছু সীমাবদ্ধতা রয়েছে, বিশেষ করে যখন কিছু গুরুত্বপূর্ণ মেটাবোলাইট এবং অণু চিত্রিত করা হয়, যেগুলি নির্দিষ্ট রোগ সনাক্তকরণের জন্য অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। গত কয়েক বছর ধরে, প্রযুক্তির অগ্রগতির মাধ্যমে এই সীমাবদ্ধতাগুলিকে অতিক্রম করার চেষ্টা করা হয়েছে, এবং এর মধ্যে একটি অত্যন্ত প্রতিশ্রুতিশীল উদ্ভাবন হলো অ্যাটমিক সেন্সর ব্যবহার করে MRI গুণগত মান নিয়ন্ত্রণ উন্নত করা।
MRI মেশিনগুলি শক্তিশালী চুম্বকীয় ক্ষেত্র তৈরি করে এবং শরীরের অভ্যন্তরীণ কাঠামোর বিস্তারিত ছবি তৈরি করার জন্য রেডিও তরঙ্গ ব্যবহার করে। এই প্রক্রিয়ার মূল বিষয় হল শরীরের পানির এবং চর্বির অণুগুলির সনাক্তকরণ। তবে, কিছু গুরুত্বপূর্ণ অণু যেমন মেটাবোলাইট, অত্যন্ত কম ঘনত্বে থাকে, যার ফলে তাদের সঠিক চিত্র পাওয়া কঠিন। এই ধরনের অণুগুলির MRI সংকেত বাড়ানোর জন্য গবেষকরা হাইপারপোলারাইজেশন নামক একটি কৌশল তৈরি করেছেন।
আরও পড়ুনঃ ভিডিও দেখে সার্জারি করবে রোবট
হাইপারপোলারাইজেশন কি?
হাইপারপোলারাইজেশন একটি প্রক্রিয়া যা একটি অণুর চুম্বকত্ব (magnetization) উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি করে, যার ফলে এটি MRI স্ক্যানগুলিতে আরও স্পষ্টভাবে দৃশ্যমান হয়। প্রাকৃতিক অবস্থায় অনেক অণুর চুম্বকত্ব এত কম থাকে যে এটি শক্তিশালী সংকেত তৈরি করতে সক্ষম হয় না। হাইপারপোলারাইজেশন এই অণুগুলিকে বাইরে থেকে এমনভাবে পরিবর্তন করে যে তাদের চুম্বকত্ব সর্বাধিক পর্যায়ে পৌঁছে। এই চুম্বকত্ব বৃদ্ধির মাধ্যমে MRI সংকেত হাজার হাজার গুণ বৃদ্ধি পেতে পারে। একবার হাইপারপোলারাইজড হওয়ার পরে, এই অণু রোগীর দেহে প্রবাহিত হয়ে লক্ষ্যস্থল অঙ্গ বা টিস্যুতে পৌঁছে।
তবে, এই অণুগুলির সঠিকভাবে হাইপারপোলারাইজড হওয়া নিশ্চিত করা অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। এর জন্য গুণগত মান নিয়ন্ত্রণ প্রক্রিয়া ব্যবহার করা হয় যা এই অণুগুলির চুম্বকত্ব স্তর পর্যবেক্ষণ করে। তবে, ঐতিহ্যগত গুণমান নিয়ন্ত্রণ পদ্ধতিতে কিছু বড় চ্যালেঞ্জ রয়েছে। প্রধান সমস্যা হলো এই পদ্ধতিগুলি অনেক সময় অণুর চুম্বকত্ব কমিয়ে দেয় পরিমাপের সময়, যার ফলে হাইপারপোলারাইজেশন এর কার্যকারিতা হ্রাস পায়। এছাড়াও, এই পরিমাপগুলির জন্য সময় বেশি লাগে, যার ফলে অণুর চুম্বকত্ব স্বাভাবিকভাবে হ্রাস পায় এবং এর পরিমাপের সুযোগ কমে যায়। ফলস্বরূপ, গুরুত্বপূর্ণ তথ্য হারিয়ে যেতে পারে, যা হাইপারপোলারাইজেশন দক্ষতা উন্নত করতে সাহায্য করতে পারতো।
অ্যাটমিক সেন্সর প্রযুক্তি
সম্প্রতি, অ্যাটমিক সেন্সর প্রযুক্তির অগ্রগতি এই চ্যালেঞ্জগুলিকে সমাধান করার সম্ভাবনা তৈরি করেছে। IBEC (ইনস্টিটিউট ফর বায়োইঞ্জিনিয়ারিং অফ কাতালোনিয়া) এবং ICFO (ইন্সটিটিউট অফ ফটোনিক সায়েন্সেস) এর গবেষকদের একটি দল হাইপারপোলারাইজড অণুদের গুণগত মান নিয়ন্ত্রণ উন্নত করতে বড় অগ্রগতি সাধন করেছে। তারা অপটিকালি পাম্পড অ্যাটমিক ম্যাগনেটোমিটার (OPMs) ব্যবহার করেছে, যেগুলির অপারেটিং প্রিন্সিপল ঐতিহ্যগত সেন্সরগুলির থেকে মৌলিকভাবে ভিন্ন, যা হাইপারপোলারাইজড অণুগুলির দ্বারা উৎপন্ন ক্ষেত্রগুলির রিয়েল-টাইম ডিটেকশন করতে সক্ষম। OPMs এর প্রকৃতি এই গবেষকদের জন্য একটি গুরুত্বপূর্ণ সুবিধা সৃষ্টি করেছে, কারণ তারা এই পরীক্ষার পুরো সময়জুড়ে ধারাবাহিক, উচ্চ-রেজোলিউশন এবং নন-ডেস্ট্রাকটিভ পর্যবেক্ষণ করতে সক্ষম হয়েছে, যার মধ্যে হাইপারপোলারাইজেশন প্রক্রিয়া নিজেই অন্তর্ভুক্ত ছিল।
গবেষকরা বলছেন, হাইপারপোলারাইজেশন সেন্সিং এর ক্ষেত্রে, পূর্বের পদ্ধতিগুলি সিনেমার একক ছবি হিসেবে কাজ করেছিল, যেখানে থেমে থেমে দৃশ্যগুলি দেখতে পাওয়া যেত এবং তার মধ্যে স্রষ্টার গল্প গুলি দর্শকের অনুমানের উপর নির্ভর করত। “তবে, আমাদের পদ্ধতিটি এমনভাবে কাজ করে যেমন একটি ভিডিও, যেখানে আপনি পুরো গল্পটি এক ফ্রেমে দেখতে পারেন। এটি আপনাকে অবিরাম পর্যবেক্ষণ করার সুযোগ দেয়, এবং এতে আপনি কোনও গুরুত্বপূর্ণ তথ্য মিস করবেন না!” – ড. মাইকেল টেইলার, ICFO গবেষক এবং প্রবন্ধের সহ-লেখক।
মোলিকিউলগুলির আচরণে নতুন তথ্য
গবেষক দল তাদের OPMs পরীক্ষা করার জন্য ক্লিনিকালি প্রাসঙ্গিক অণুগুলির হাইপারপোলারাইজেশন পর্যবেক্ষণ করেছে। অ্যাটমিক সেন্সরের অত্যাধুনিক রেজোলিউশন এবং রিয়েল-টাইম ট্র্যাকিংয়ের মাধ্যমে তারা দেখতে পেয়েছে যে, মেটাবোলাইট যৌগের মধ্যে ([1-13C]-ফিউমারেট) চুম্বকত্ব একটি চুম্বকীয় ক্ষেত্রে কীভাবে বিকশিত হয়েছে।
এই অ্যাটমিক সেন্সরগুলি এমন ‘লুকানো স্পিন ডায়নামিকস’ উন্মোচন করেছে যা পূর্বে অবহেলিত ছিল, এবং এটি হাইপারপোলারাইজেশন প্রক্রিয়া শুরু থেকেই এর অপটিমাইজেশন এর নতুন পথ উন্মুক্ত করেছে। ড. টেইলার বলছেন, “পূর্বের পদ্ধতিগুলি চুম্বকত্বের প্রোফাইলে সূক্ষ্ম কম্পনের উপস্থিতি আড়াল করে ফেলেছিল, যা এখন আমাদের OPM ছাড়া কখনোই লক্ষ্য করা যেত না।”
এছাড়াও, গবেষকরা একটি ম্যাগনেটিক ক্ষেত্র প্রয়োগ করার সময় কিছু অপ্রত্যাশিত আচরণ লক্ষ্য করেছেন যখন তারা হাইপারপোলারাইজড ফিউমারেট অণুকে পুনরায় চুম্বকিত এবং চুম্বকমুক্ত করছিল। তারা আশা করেছিল যে চুম্বকত্ব সর্বাধিক পরিমাণে পৌঁছাবে এবং তারপরে শূন্যে ফিরে যাবে। কিন্তু অণুটি জটিল গতিবিধি প্রদর্শন করেছে, কিছু লুকানো রেজোনেন্সের কারণে যা পূর্বে তাদের চোখে পড়েনি। এই নতুন বোঝাপড়া তাদের চুম্বকত্ব পর্যবেক্ষণ প্রক্রিয়াতে অপ্রীতিকর আচরণ চিহ্নিত করতে এবং সেগুলি এড়াতে সাহায্য করবে।
এই প্রযুক্তি শুধু যে MRI উন্নত করবে, তা নয়, এর সম্ভাবনা আরও ব্যাপক। আইসিএফও এবং আইবিইসি এর গবেষকরা এটি কেবলমাত্র মেডিকেল ইমেজিংয়ের জন্য নয়, বরং আরও অনেক ক্ষেত্রে ব্যবহার করার জন্য পরিকল্পনা করছেন, যেমন রসায়ন প্রক্রিয়াগুলিতে ম্যাক্রোমোলিকিউলগুলির পর্যবেক্ষণ, উচ্চ-শক্তি পদার্থবিজ্ঞান লক্ষ্যগুলি অধ্যয়ন, এবং এমনকি কোয়ান্টাম কম্পিউটিংয়ের স্পিন-ভিত্তিক অ্যালগরিদম অপটিমাইজেশন। ড. টেইলার বলেন, “আমরা যে পদ্ধতিটি তৈরি করেছি তা শুধু MRI উন্নত করার জন্য নয়, একাধিক ক্ষেত্রে সুনির্দিষ্ট চুম্বকীয় সেন্সিংয়ের জন্য নতুন দিক খুলে দিয়েছে এবং আমরা এর আরও উন্নয়ন নিয়ে অত্যন্ত উত্তেজিত।”
বর্তমানে, এই গবেষণা প্রযুক্তির বাস্তবায়ন ইতিমধ্যে শুরু হয়েছে এবং ভবিষ্যতে এটি পুরো বিশ্বে আরো হাসপাতাল এবং গবেষণাগুলিতে ব্যবহৃত হতে পারে, যার ফলে চিকিৎসা খাতে নতুন এক যুগের সূচনা হবে।
