Sağlık Sektörü ve Süperiletkenlerin Uygulaması

i- MRI sistemleri:

Sağlık sektöründeki uygulamalar en genel anlamda görüntüleme ve teşhis uygulamaları olmaktadır. Bunlar için kullanılan sistemlerin en önemlisi Manyetik Rezonans Görüntüleme (MRI) sistemleridir. En önemli özelliklerinden birisi X-ışınları görüntüleme tekniği kullanılarak tespit edilemeyen yumuşak doku özelliklerini hastayı her hangi bir radyasyona maruz bırakmadan hassas bir şekilde belirlemesidir. Bir diğer önemli özellik de görüntülemenin yüksek çözünürlüklerde ve detaylıca yapılabilmesidir. Bu avantajlardan dolayı günümüzde çok hassas teşhis yeteneği ve lokasyon bilgisi verdiği için operasyonlarda da kullanılmakta olup cerrahi müdahaleyi kolaylaştırmaktadır. Bu da bir hasta için operasyon süresinin kısalmasına katkıda bulunurken aynı zamanda, hastane boyutunun ve hastaların maruz kaldığı konforsuz ortamların da azalmasına yardımcı olmaktadır.

Rezonanslı görüntülemenin bilimsel özellikleri 1970’li yıllardan beri bilinmektedir. Çoğu atomlarda çekirdek kendi etrafında dönen bir mıknatıs gibi davranır. Bir manyetik alana maruz kaldığında ise yönelim göstermeye çalışır, yani dönme hareketi (spin) yapmaya çalışırlar. Pulslar şeklinde uygun bir radyo frekansı uygulandığında da, pulse enerjisinin bir kısmı dönen çekirdek tarafından emilir ve çok kısa süre sonra da (milisaniye mertebesinde) tekrar eski haline döner. Bu enerjinin ortaya çıkma veya durulma zamanı, atomun kimyasal ortamına bağlı olarak bulunur ve özellikle insan vücudunun hastalıklı ve sağlıklı dokulararasındaki farkı belirlemek için yardımcı olur. Manyetik alanın bu şekilde çok kısa sürelerde uygulanıp bırakılması sonucunda elde edilen sinyaller, insan vücudundan gelecek gerçek görüntüleri elde etmek için bilgisayarla işlenir ve kesin pozisyon bilgisi ekranda topoğrafik bir formda belirir bu da tıbbi tanımlamada kullanılır. MRI sisteminin ana elemanı süperiletken mıknatıstır. MRI için gerekli tipik alan değerleri geleneksel mıknatıslarla başarılamaz. Çünkü bu yöntem yüksek homojenlik ve satabilite gerektirmektedir. Bu durum klinik görüntülemedeki gerekli olan çözünürlüğe, hassasiyete ve hıza ulaşmak için gereklidir ve süperiletkenler bu gereklilikleri sağlayan tek çözüm olarak kabul edilmektedir.

Dünya çapında MRI kuruluşları hızlı bir şekilde büyümeye devam etmektedir ve süperiletken ve magnet teknolojisi geliştikçe iyileşmeye devam etmektedir. Bununla birlikte üretilen yeni metodlar, hastalıkların teşhis ve tedavisinde yeni aletlerin geliştirilmesine de imkan sağlamaktadır. Bu sistemlerin daha da geliştirilmesinde süperiletken malzemelerin ve magnetlerin geliştirimesinin son derece önemli olduğu açıktır. Günümüzde dünya üzerine kurulu bulunan 20000’den fazla MRI sistemi vardır ve buna ait pazar da yıllık yaklaşık %10 oranında büyümektedir.

ii- Ultra-Düşük Alanlı Manyetik Rezonans Görüntüleme (ULF-MRI)

Güncel bir MRI, sadece süperiletken mıknatıslar tarafında üretilen yüksek manyetik alanlarda çalışır. Mevcut teknolojideki performans ve fiyattaki artan gelişme devam etmesine rağmen, bugün araştırmacılar MRI sistemlerine ek olarak, Ultra-Düşük-Alan MRI gibi tamamlayıcı teknikler de geliştirmektedirler. Bu yeni sistemlerde, süperiletken magnetten elde edilen yüksek manyetik alanlar yerine bakır tellerden yapılmış basit ve küçük mıknatıslar yardımı ile yaklaşık 10000 kat daha düşük çok küçük bir manyetik alan kullanılır. Ancak yüksek manyetik alan kayıplarını telefi edebilmek için de oldukça hassas süperiletken detektörler (SQUID) kullanılmaktadır.

Özellikle hassas dokularda oluşan farklı doku tiplerini ve tümörleri ayırmada ULF-MRI sistemlerinin daha başarılı olduğu görülmüştür. Ayrıca ULF-MRI sistemleri maliyeti de önemli oranda azalmaktadır. Daha az elektrik tüketmesi özelliği ile de yüksek alan MRI dan daha çevreci olmaktadırlar. Bu yeni görüntüleme sistemi her geçen gün daha da geliştirilmekte olup yakın gelecekte yaygın bir şekilde kullanılabilecektir.

iii- Magnetoenceptholografi (MEG), Manyetik Kaynaklı Görüntüleme (MSI)

SQUID devrelerindeki yüksek algılama duyarlılığı ve buna bağlı donanımdaki son gelişmeler ULF-MRI ve MEG sistemlerinin geliştirilmesine ve kısa zaman içerisinde de sağlık sektöründe kullanılmasına imkan sağlamıştır. Bu sistemler çoğu zaman daha genel bir formatta “Manyetik Kaynaklı Görüntüleme” olarak da adlandırılmaktadır. Ticari olarak mevcut olan bu sistemler, SQUID sensörlerinin diziliminden oluşmaktadırlar ve beyinden gelen manyetik sinyalleri hassas bir şekilde algılamaktadır.

En önemli başarılarından birisi; operasyon öncesinde beyinde belirlenen bir bölgeyi en hassas bir şekilde haritalamasıdır. Bu bölge içerisindeki, örneğin bir tümörün çıkarılması için gerekli operasyonda bariz bir şekilde yol göstericidir ve cerrahi müdahale sırasında, normal beyin dokularının kesilmesi tehlikesini önemli oranda azaltır. Şu anda cerrahisiz yöntemle fetal beyin durumlarının belirlenmesinde daha etkili bir teknik yoktur. Bunlarla birlikte bu sistemlerin kullanımı hastalarda fetal nörolojik durumu belirlemede, yüksek riskli hamilelikte ve enfeksiyon gibi olumsuzlukları teşhis etmede doktorlara ciddi bir şekilde yardımcı olmaktadır. Ancak bu özelliklerinin yanı sıra en önemli dezavantajı sistemin maliyeti ve gerekli olan veri tabanıdır. Günümüzde büyük merkezlerde bu sistem kullanılmaktadır ancak yaygın hale getirilebilmesi için olumsuz noktalar üzerindeki çalışmalar devam etmektedir.

iv- Magnetokardiografi (MCG)

Yüksek hassasiyete sahip SQUID’ler, “Magnetokardiyolografi (MCG)” kalp ve damar görüntüleme sistemlerinin de temelini oluşturmaktadır. MCG sistemleri kalp kaslarını yönlendiren kardiyak elektrik akımlarının net akısını her hangi bir operasyona gerek kalmadan, hastaya dokunmadan veya hastayı rahatsız edebilecek her hangi bir cihaz bağlamadan ve doğrudan hastanın üzerinde belirli bir yükseklikte tutarak %100 hassasiyetle problemi/bölgesini algılayabilmektedir. Yurt dışında önemli ve büyük sağlık merkezlerinde bilim insanları tarafından kullanılmaya başlanmış olup sürekli gelişme içerisindedir.

Genel olarak kalp krizlerine sebep olabilecek sorunların tespitinde özellikle “kardiyak ischemia” ve “kroner arter” hastalıklarının çok büyük bir doğrulukla belirlenmesinde yoğun bir şekilde kullanılmaya başlanmıştır. Yakın bir gelecekte veri tabanı problemleri ve veri aktarım problemleri geliştirildiği takdirde sadece büyük merkezlerde değil aynı zamanda küçük sağlık merkezlerinde hatta kalp hastalarının bulunduğu evlerde bile bu cihazla hastaların izlenmesi mümkün olabilecektir.

Klasik EKG sistemleri ile kıyaslandığında MCG sistemleri karşılaştırılmayacak boyutlarda avantajlara sahiptir. Bunların başında yukarıda da bahsedildiği gibi hastaya bağlantı yapılmadan inceleme, kardiyolojik rehabilitasyon sırasında radyasyonsuz ve risksiz tedavi imkanı, tansiyonun en doğru şekilde ölçülmesi, hastaya her hangi bir bağlantı yapmadan sürekli takip edilebilmesi ve ilaçlı tedavide de hastanın verdiği tepkinin anlık belirlenmesi gibi özellikleri ile eşsiz bir sistemdir. Özellikle ABD ve batı Avrupa da gelecek yıllar içerisinde sağlık sigortası almak isteyen kişiler eğer MCG sisteminden alınmış detaylı sonuçlarına sahip olurlarsa daha kolay ve ucuza sigorta yaptırabilecekleri açıklanmıştır.