সীমানা ভঙ্গ করা: কিভাবে পদার্থবিজ্ঞানীরা ফিজিওলজি বা মেডিসিনের জন্য নোবেল পুরস্কার জিতেছেন

ফ্রান্সিস ক্রিক এবং মরিস উইলকিন্স বিখ্যাতভাবে ভাগ করে নেওয়ার সাথে পদার্থবিদদের সবসময় জৈবিক এবং চিকিৎসা পদার্থবিদ্যায় আগ্রহ ছিল। 1962 ফিজিওলজি বা মেডিসিনের জন্য নোবেল পুরস্কার ডিএনএর গঠন ব্যাখ্যা করার জন্য (জীববিজ্ঞানী জেমস ওয়াটসনের সাথে)।

কিন্তু চিকিৎসা পদার্থবিদ্যায় আরও দুটি বড় সাফল্য – এক্স-রে কম্পিউটেড টমোগ্রাফি (সিটি) এবং ম্যাগনেটিক রেজোন্যান্স ইমেজিং (এমআরআই) প্রবর্তন – তাদের উদ্ভাবকদের একটি ফিজিওলজি বা মেডিসিন নোবেল পুরস্কার জিতেছে।

টমোগ্রাফি তত্ত্ব মোকাবেলা

1901 সালে এক্স-রে আবিষ্কারের জন্য উইলহেম রন্টজেন পদার্থবিদ্যায় প্রথম নোবেল পুরস্কার জেতার আগেও, আমরা জেনেছি যে সেগুলি শরীরের অভ্যন্তর চিত্রের জন্য ব্যবহার করা যেতে পারে। তারা দ্রুত একটি পরিসর চিকিৎসা অ্যাপ্লিকেশন প্রবর্তনের নেতৃত্বে; কিন্তু এটি ছিল সিটি স্ক্যানিংয়ের বিকাশ – যেখানে এক্স-রেগুলিকে বিভিন্ন কোণে ক্রস-বিভাগীয় এবং 3D চিত্র তৈরি করতে শরীরের মাধ্যমে পাঠানো হয় – যা মেডিকেল এক্স-রে ইমেজিংয়ের সম্ভাবনাকে ব্যাপকভাবে প্রসারিত করেছে।

এই কাজটি 1979 সালে স্বীকৃত হয়েছিল যখন পদার্থবিজ্ঞানী অ্যালান কর্ম্যাককে ফিজিওলজি বা মেডিসিনের জন্য নোবেল পুরস্কার দেওয়া হয়েছিল।কম্পিউটার সহায়ক টমোগ্রাফির উন্নয়নের জন্য”, একটি সম্মান তিনি ইঞ্জিনিয়ার গডফ্রে হান্সফিল্ডের সাথে শেয়ার করেছেন।

দক্ষিণ আফ্রিকার জোহানেসবার্গে জন্মগ্রহণকারী কর্ম্যাক অল্প বয়সেই জ্যোতির্বিজ্ঞানের প্রতি আগ্রহী ছিলেন। এরপর তিনি কেপ টাউন বিশ্ববিদ্যালয়ে বৈদ্যুতিক প্রকৌশল অধ্যয়ন করতে যান কিন্তু কয়েক বছর পর প্রকৌশল ত্যাগ করেন এবং পদার্থবিদ্যায় মনোনিবেশ করেন। পদার্থবিদ্যায় বিএসসি এবং ক্রিস্টালোগ্রাফিতে এমএসসি শেষ করার পর তিনি কেমব্রিজ বিশ্ববিদ্যালয়ের ক্যাভেন্ডিশ ল্যাবরেটরিতে ডক্টরাল ছাত্র হিসেবে কাজ করার জন্য যুক্তরাজ্যে চলে যান। কোরম্যাক কেপটাউনে প্রভাষক হিসেবে ফিরে আসেন এবং হার্ভার্ড বিশ্ববিদ্যালয়ে ছুটির পর 1957 সালে মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের টাফ্টস ইউনিভার্সিটিতে পদার্থবিদ্যার সহকারী অধ্যাপক হন। অস্বাভাবিকভাবে একজন নোবেল বিজয়ীর জন্য, Cormack আসলে পিএইচডি অর্জন করেননি।

Tufts এ, Cormack এর প্রধান সাধনা ছিল পারমাণবিক এবং কণা পদার্থবিদ্যা। কিন্তু যখন তার কাছে সময় ছিল, তিনি তার অন্য আগ্রহটি অনুসরণ করেছিলেন - "সিটি স্ক্যানিং সমস্যা"। জৈবিক ব্যবস্থায় একটি সঠিক রেডিওগ্রাফিক ক্রস-সেকশন প্রদর্শনের জন্য শর্তগুলি বিশ্লেষণ করার জন্য একটি তাত্ত্বিক দৃষ্টিকোণ থেকে তিনিই প্রথম ছিলেন।

টমোগ্রাফিক ইমেজ পুনর্গঠনের তাত্ত্বিক ভিত্তি তৈরি করার পরে, তিনি 1963 এবং 1964 সালে তার ফলাফল প্রকাশ করেছিলেন। কর্ম্যাক উল্লেখ করেছেন যে সেই সময়ে, এই কাগজগুলির "ব্যবহারিকভাবে কোন প্রতিক্রিয়া ছিল না", তাই তিনি তার গবেষণা এবং শিক্ষার স্বাভাবিক কোর্স চালিয়ে যান। 1971 সালে, হউনসফিল্ড এবং সহকর্মীরা প্রথম সিটি স্ক্যানার তৈরি করেন এবং সিটি স্ক্যানিংয়ের আগ্রহ বেড়ে যায়।

মজার বিষয় হল Cormack এবং Hounsfield বিশ্বের বিভিন্ন অংশে সহযোগিতা ছাড়াই একই ধরনের ডিভাইস তৈরি করেছে। তাদের স্বাধীন প্রচেষ্টার জন্য ধন্যবাদ, সিটি স্ক্যানগুলি এখন আধুনিক চিকিৎসায় সর্বব্যাপী, রোগ নির্ণয় এবং পর্যবেক্ষণের পাশাপাশি বায়োপসি বা রেডিয়েশন থেরাপির মতো চিকিত্সার মতো গাইডিং পরীক্ষাগুলির জন্য নিযুক্ত।

এমআরআই এর উত্থান

ফিজিওলজি বা মেডিসিনের জন্য পরবর্তী নোবেল পুরষ্কার একজন পদার্থবিজ্ঞানীকে দেওয়া হয়েছিল 2003 সালে যখন পিটার ম্যানসফিল্ডকে স্বীকৃতি দেওয়া হয়েছিল (মার্কিন রসায়নবিদ পল লাউটারবার সহ), "চৌম্বকীয় অনুরণন ইমেজিং সংক্রান্ত আবিষ্কার”, যা আধুনিক এমআরআই-এর পথ প্রশস্ত করেছে। কৌশলটি শরীরের অভ্যন্তরীণ কাঠামোর স্পষ্ট এবং বিশদ চিত্র প্রদান করে এবং এখন নিয়মিতভাবে চিকিৎসা নির্ণয়, চিকিত্সা এবং ফলো-আপের জন্য ব্যবহৃত হয়। গুরুত্বপূর্ণভাবে, এক্স-রে-ভিত্তিক স্ক্যানের বিপরীতে, এমআরআই আয়নাইজিং বিকিরণের বিষয়কে প্রকাশ করে না।

ম্যানসফিল্ড মূলত লন্ডনের কুইন মেরি কলেজে পদার্থবিদ্যা অধ্যয়ন করেন, যেখানে তার স্নাতক গবেষণা কঠিন পলিমার সিস্টেম অধ্যয়নের জন্য একটি স্পন্দিত নিউক্লিয়ার ম্যাগনেটিক রেজোন্যান্স (NMR) স্পেকট্রোমিটার নির্মাণের উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করে। 1962 সালে তার পিএইচডি প্রাপ্তির পর, তিনি আরবানা-চ্যাম্পেইনের ইলিনয় বিশ্ববিদ্যালয়ে আরও NMR গবেষণা করেন, নটিংহাম ইউনিভার্সিটিতে একটি লেকচারশিপ নিতে যুক্তরাজ্যে ফিরে আসার আগে (যেখানে তিনি 1994 সালে অবসর নেওয়া পর্যন্ত কাজ করেছিলেন)।

ম্যানসফিল্ডের পিএইচডি এবং পোস্টডক তাকে মানব ইমেজিংয়ের জন্য এনএমআর ব্যবহার করার ধারণার দিকে নিয়ে যায় (একটি কৌশল যা মূলত নিউক্লিয়ার ম্যাগনেটিক রেজোন্যান্স ইমেজিং নামে পরিচিত, কিন্তু শীঘ্রই উদ্বেগজনক রোগীদের এড়ানোর জন্য কেবল এমআরআই হিসাবে পুনরায় ব্যাজ করা হয়)। এবং নটিংহ্যামে তার সময় ছিল যে ম্যানসফিল্ড তার নোবেল পুরস্কারের দিকে পরিচালিত করে কিছু গুরুত্বপূর্ণ সাফল্য অর্জন করেছিলেন।

1970-এর দশকের মাঝামাঝি সময়ে, ম্যানসফিল্ড একটি জীবন্ত মানব বিষয়ের প্রথম এমআর চিত্র তৈরি করেছিলেন: তার গবেষণা ছাত্রদের একজনের আঙুল। তার দল একটি সম্পূর্ণ-শরীরের এমআরআই প্রোটোটাইপ তৈরি করতে গিয়েছিল, যা তিনি স্বেচ্ছায় প্রথম পরীক্ষা করেছিলেন। সহকর্মী বিজ্ঞানীদের সতর্কতা সত্ত্বেও যে এটি সম্ভাব্য বিপজ্জনক হতে পারে, ম্যানসফিল্ড "মোটামুটিভাবে নিশ্চিত যে কোন সমস্যা হবে না"।

লাউটারবার হিসাবে, তিনি আবিষ্কার করেছিলেন যে চৌম্বক ক্ষেত্রে গ্রেডিয়েন্টগুলি প্রবর্তন করা কাঠামোর দ্বি-মাত্রিক চিত্র তৈরি করা সম্ভব করেছে যা অন্যান্য কৌশল দ্বারা কল্পনা করা যায় না। ম্যানসফিল্ড গ্রেডিয়েন্টের ব্যবহার আরও উন্নত করেছিলেন, দেখায় যে কীভাবে সনাক্ত করা সংকেতগুলি গাণিতিকভাবে বিশ্লেষণ করা যেতে পারে এবং দরকারী চিত্রগুলিতে রূপান্তরিত হতে পারে। ইকো-প্ল্যানার ইমেজিং কৌশল ব্যবহার করে কীভাবে এমআরআই স্ক্যানিং সময়কে ব্যাপকভাবে হ্রাস করা যায় তা আবিষ্কার করার জন্যও তাকে কৃতিত্ব দেওয়া হয়।

আজকাল বিশ্বজুড়ে প্রতি বছর মিলিয়ন মিলিয়ন এমআরআই পরীক্ষা করা হয় এবং 1993 সালে, ম্যানসফিল্ড চিকিৎসা বিজ্ঞানে তার পরিষেবার জন্য নাইট উপাধি লাভ করেন। এমনকি একটি বিয়ারও রয়েছে (4.2% ABV স্যার পিটার ম্যানসফিল্ড আল) তার সম্মানে নামকরণ করা হয়েছে।