Некалькі гадоў таму ва ўсім свеце набылі папулярнасць магнітныя бранзалеты, уладальнікі якіх шчыра паверылі, што цяпер яны надзейна абаронены ад любых чалавечых хвароб.
Не ўступаючы ў спрэчкі, праўда гэта ці выдумка, нагадаем, што яшчэ ў XVIII стагоддзі вядомы лекар Месмер спрабаваў лячыць сваіх пацыентаў «магнітнай вадой». Пазней лячэбныя ўласцівасці магніта вывучалі такія светачы сусветнай медыцыны, як Шарко, Дзюваль, Боткін і Гельмгольц. Сёння адназначна ўстаноўлена, што пры захворваннях істотна змяняюцца магнітныя ўласцівасці крыві. Таму сучасныя ўрачы паспяхова выкарыстоўваюць магнітнае поле, напрыклад, для змяншэння болю падчас аперацый або пры лячэнні радыкуліту і гіпертаніі.
 |
Тым часам супрацоўнікі адной з лабараторый Бруклінскага медыцынскага цэнтра на чале з доктарам Рэймандам Дамадзіянам перакананыя, што магніт дапаможа своечасова распазнаць і вылечыць адну з самых загадкавых хвароб стагоддзя — злаякасныя пухліны. Карацей кажучы — рак. Пацвярджэннем гэтага стала паспяховая серыя эксперыментаў, распрацаваных і праведзеных бруклінскімі ўрачамі.
Усё пачалося з таго, што даследчыкі задумаліся, як прымяніць у медыцыне добра вядомае фізікам з’яўленне ядзернага магнітнага рэзанансу. Нагадаем коратка яго сутнасць. Атамы многіх рэчываў падобныя да маленькіх магнітаў. Калі падаць ім дадатковую энергію з дапамогай накіраванага магнітнага выпраменьвання, частата якога супадае з іх уласнай, атамы паглынаюць энергію імпульсу і пачынаюць рэзаніраваць, нібы камертон.
У гэты час атамы пераходзяць на больш высокі энергетычны ўзровень. Аднак як толькі радыёімпульс знікае, рэзананс спыняецца, і атамы, вяртаючыся ў папярэдні стан, выпраменьваюць лішак энергіі. Гэтае выпраменьванне можна «злавіць» з дапамогай радыёпрыёмніка.
Доктар Дамадзіян і яго супрацоўнікі вырашылі паспрабаваць ужыць эфект ядзернага магнітнага рэзанансу для дыягностыкі анкалагічных захворванняў — бо большасць атамаў элементаў, што ўваходзяць у склад чалавечага арганізма, таксама валодаюць магнітнымі ўласцівасцямі.
Даследаванні вяліся на стыку дзвюх, здавалася б, далёкіх адна ад адной галін — фізікі і медыцыны, таму лабараторыя доктара выглядала незвычайна. Побач з медыцынскай апаратурай і клеткамі з лабараторнымі жывёламі ўзвышаліся складаныя электронныя прыборы, зварачны апарат, чарцёжная дошка, калькі і тэхнічныя адбіткі. Над усім дамінаваў двухметровы пярсцёнак складанай канструкцыі. Менавіта гэта асноўная ўстаноўка, з дапамогай якой навукоўцы распрацоўваюць метад ранняга выяўлення злаякасных пухлін. Унутры пярсцёнка — дакладней, магутнага звышправоднага магніта, здольнага ствараць аднароднае поле напружанасцю 1000 гаўсаў, — без цяжкасцей змяшчаецца дарослы чалавек. Унікальную канструкцыю ў значнай ступені спраектавалі і пабудавалі самі ўрачы.
Свае эксперыменты яны пачалі са стандартных электрамагнітаў. Каб ператварыць іх у звышправоднікі, абмоткі электрамагнітаў астуджалі вадкім геліем (да 4 К). З гэтага моманту электрамагніты генерыравалі поле з вельмі стабільнымі параметрамі і пасля ўзбуджэння ўжо не патрабавалі дадатковай энергіі.
Каб выклікаць ядзерны магнітны рэзананс у першых прататыпах апаратуры, навукоўцы выкарысталі спецыяльны спектраметр, які пасылаў радыёімпульсы ў катушку, унутры якой знаходзіўся аб’ект эксперыменту. Пасля атрымання пэўнай дозы энергіі атамы тканак пачыналі рэзаніраваць. Як толькі падача радыёімпульсаў спынялася, яны вярталіся да папярэдняга энергетычнага ўзроўню. Энергія, што пры гэтым выпраменьвалася, улоўлівалася катушкай і праз узмацняльнікі трапляла на экран асцылографа. Навукоўцы ведалі, што клеткі злаякасных пухлін утрымліваюць каля 90 % вады (у здаровых тканках — каля 70 %), а малекулы ў хворых клетках рухаюцца хутчэй, чым у нармальных. У выніку характарыстыкі абодвух тыпаў тканак ва ўмовах ядзернага магнітнага рэзанансу істотна адрозніваюцца.
Гэтыя адрозненні можна выявіць па часе згасання рэзанансу атамаў вадароду — іншымі словамі, па часе рэлаксацыі. Пасля серыі эксперыментаў навукоўцы ўстанавілі, што ў тканках, уражаных злаякаснымі пухлінамі, рэлаксацыя адбываецца амаль утройчы хутчэй, чым у здаровых тканках. Гэтыя даныя былі атрыманы ў доследах з кароткачасовым (100 мкс) радыёімпульсам.
 |
| На здымках: пацыент у магнітным пярсцёнку; тэлевізійнае выява грудной клеткі |
Калі ж ужыць бесперапыннае радыёвыпраменьванне ў вузкім дыяпазоне частот (для вадароду — 24,1–24,2 МГц), то частоты ваганняў атамаў будуць залежаць ад іх становішча ў малекуле. На асцылографе з’явіцца серыя імпульсаў рознай амплітуды, па якіх можна меркаваць пра хімічную будову даследаванай рэчывы. У гэтым лёгка пераканацца, паглядзеўшы на асцылограмы ў лабараторыі доктара Дамадзіяна. Напрыклад, параўноўваючы рэзананс атамаў фосфару ў здаровых і паталагічна змененых тканках, навукоўцы выявілі, што частка імпульсаў, характэрных для нармальнай тканкі, адсутнічае ў запісах «хворай». На думку супрацоўнікаў Дамадзіяна, гэтага дастаткова для ранняй дыягностыкі анкалагічных захворванняў.
Аднак як толькі навукоўцы перайшлі ад даследавання асобных узораў тканак да жывога арганізма, узніклі сур’ёзныя праблемы. У целе хворага тканкі з паталогіяй атачаюцца здаровымі, і спачатку было амаль немагчыма аддзяліць сігналы ад змененых і нармальных тканак. Яшчэ адной цяжкасцю стала тое, што ў серыйных пярсцёнкавых магнітах са звышправоднымі абмоткамі было месца толькі для дробных лабараторных жывёл, у той час як мэтай эксперыментаў Дамадзіяна была дыягностыка раку ў чалавека. Таму ўрачам на пэўны час давялося асвоіць прафесіі вылічальніка, інжынера і рабочага.
Каб вылучыць сігналы з асобных участкаў цела, яны стварылі сістэму фокусавання магнітнага поля. Цяпер на асцылографе рэгістраваліся імпульсы, якія паходзілі са строга абмежаванай прасторы дыяметрам не больш за 6 мм. Такім чынам даследчыкі навучыліся ўзбуджаць ядзерны магнітны рэзананс у любой кропцы чалавечага цела і вызначаць хімічны склад тканкі.
Значна больш працы запатрабавала будаўніцтва гіганцкага электрамагніта. Доктар Дамадзіян і яго супрацоўнікі правялі шмат часу за разлікамі і чарцяжамі. Аднак калі праект быў гатовы, высветлілася, што ніводная амерыканская фірма не здольная вырабіць такі «пярсцёнак». Вытворцаў палохала сама канструкцыя ўнікальнай устаноўкі: як забяспечыць высокую дакладнасць элементаў абмоткі, злучэнні якіх павінны мець надзвычай нізкі супраціў? Як гарантаваць выключна надзейнае зварванне ёмістасцяў для захоўвання вадкага азоту і гелію, астуджаных да ультранізкіх тэмператур? І зноў за працу ўзяліся самі навукоўцы. Працуючы па 16 гадзін у суткі, за пяць тыдняў доктары Голдсміт і Стэнфард наматалі з тытана-ніёбіевага дроту 48 км абмоткі супермегніта. На шчасце, гэты сплаў не патрабуе зварвання, і ўсе злучэнні ўдалося выканаць «халодным» спосабам.
 |
| На графіку: параўнальны змест фосфару ў здаровых і паталагічна змененых мышцах. |
Затым даследчыкі заняліся ёмістасцямі для звадкаваных газаў. Асвоіўшы сакрэты прафесійных зваршчыкаў, праз чатыры месяцы яны стварылі арыгінальныя электроды: стандартныя не падыходзілі, бо не забяспечвалі патрэбнай герметычнасці сістэмы астуджэння, якая складалася з трох канцэнтрычных ёмістасцяў. У першай, запоўненай вадкім геліем, знаходзіцца сам магніт. Ён, у сваю чаргу, размешчаны ў другой ёмістасці з вадкім азотам. Усё гэта змешчана ў абалонку, з якой адкачана паветра. Ці не нагадвае гэта добра вядомы ўсім сасуд Д’юара, толькі незвычайнай формы?
І вось нарэшце ўстаноўка запрацавала, забяспечваючы пастаяннае, аднароднае магнітнае поле напружанасцю 1000 гаўсаў. Даследаваны аб’ект або чалавек перамяшчаецца ўнутры пярсцёнка так, каб пункт фокусавання, зададзены ў яго цэнтры, нібыта рабіў папярочны зрэз праз усю глыбіню цела. У гэты час спецыяльная катушка, замацаваная на абследуемым, улоўлівае сігналы ядзернага магнітнага рэзанансу. Сігналы паступаюць у камп’ютар, які пераўтварае іх у ўмоўнае каляровае выява (каляровы код пабудаваны ў адпаведнасці з частатой уваходнага сігналу), бачны на экране тэлевізара (гл. мал.).
Такім чынам, без ужывання скальпеля ўрачы пранікаюць у чалавечы арганізм, вывучаючы хімічны склад тканак. Паводле змянення інтэнсіўнасці сігналаў ад атамаў вадароду яны робяць высновы пра ўтрыманне вады ў тканках. Калі яе ненатуральна шмат — пара біць трывогу: гэта бясспрэчны прызнак злаякаснага перараджэння тканак.
У вырашальным эксперыменце роля «паддоследнага труса» выпала супрацоўніку лабараторыі, доктару Мінкову. Замацаваўшы на грудной клетцы катушку генератара імпульсаў, ён заняў месца ўнутры магнітнага пярсцёнка на сядзенні з механічным прывадам. Магнітнае поле нібыта прасвечвала яго цела ў адной плоскасці. На экране тэлевізара з’яўляліся каляровыя квадраты, якія неслі інфармацыю пра хімічны склад тканак.
Вынікі гэтага эксперыменту пераўзыйшлі самыя смелыя чаканні ўдзельнікаў. Вобласць аорты, па якой цячэ кроў, выглядала на экране як выразная аранжавая пляма, у той час як лёгкія, напоўненыя паветрам, давалі слабы сігнал і былі афарбаваныя ў цёмна-сіні колер. Калі б лёгкія Мінкова былі ўражаныя ракам, пухліна выявілася б як ненармальна светлая пляма.
Нягледзячы на поспех, доктар Дамадзіян і яго супрацоўнікі разумеюць, што наперадзе яшчэ шмат працы.
Тым не менш ужо сёння можна сказаць, што адкрыццё доктара Дамадзіяна — гэта яшчэ адзін крок на шляху да перамогі над адной з самых страшных хвароб. І хто ведае — магчыма, навукоўцы створяць магнітныя ўстаноўкі, якія будуць генераваць выпраменьванне такой частаты і магутнасці, што хворыя клеткі пачнуць разбурацца, а здаровыя проста не будуць яго ўспрымаць. Аднак ад эксперыментаў з гіганцкім магнітам да клінічнай практыкі вядзе яшчэ доўгі шлях...