چه وجه مشترکی بین عطر و تصاویر پزشکی برقرار است؟

وقتی شیشه عطر می شکند، رایحه آن کل فضا را پر می کند. یا وقتی غذا می سوزد، بوی نامطبوع آن کل فضای خانه را اشغال می کند. این پدیده فقط شامل گازها نمی شود، در مایعات نیز شبیه این حالت تکرار می شود. پخش شدن جوهر در آب را به یاد بیاورید. اما به راستی از لحاظ علمی چرا این اتفاق می افتد؟

در مایعات و گازها (سیالات) هر گاه در غلظت، تفاوت وجود داشته باشد سیال تلاش می کند تا این اختلاف غلظت را از بین برده و نهایتاً سیالی یکدست حاصل شود. در نتیجه پدیده ای به نام پخش یا انتشار به وجود می آید.

مولکول ها به سرعت در حال حرکت هستند و با برخورد مولکول ها به یکدیگر انرژی جنبشی بین آن ها منتقل می شود. این تبادل انرژی جنبشی باعث حرکت مولکول ها و در نتیجه انتشار می شود. وقتی دو مولکول به هم برخورد می کنند مولکول با سرعت کمتر سرعتش بیشتر شده و ضمن آنکه در اثر برخورد جهت حرکتش عوض شده، مسیر بیشتری را می تواند طی کند و در نتیجه مولکول های عطر در فضا پخش می شوند.

اما اهمیت پدیده دیفیوژن به اینجا ختم نمی شود. این پدیده در جانداران نقش حیاتی دارد. دیفیوژن باعث تبادل مواد و املاح می شود. به طوری که تمامی مولکول ها و یون ها در اثر این پدیده، در بستر مایعات بدن از جمله خون، پیوسته در حال حرکت اند. جالب است بدانید که یک مولکول موجود در محلول در هر ثانیه میلیون ها بار این عمل را انجام می دهد.

بر اساس همین ویژگی، دیفیوژن در پزشکی هم کارآمد است. یک نوع تصویربرداری که تصویربرداری دیفیوژنی (Diffusion Imaging) نامیده می شود بر اساس همین عمل دیفیوژن کار می کند.

این نوع تصویربرداری با بررسی جزئی ساختارها در مقیاسی که با روش های دیگر قابل دسترسی و مشاهده نیست، روشی کارآمد نسبت به MRI معمولی در برخی از اختلالات و بیماری ها محسوب می شود.

این تصویر برداری بر اساس حرکت براونی مولکول ها استوار است. این حرکت در واقع همان حرکت تصادفی مولکول هاست. پخش مولکول ها تابعی از سرعت و دمای آن هاست. اما در مواردی، ویژگی های انتشار به علت بافت های زیستی، فعل و انفعالات شیمیایی و دیگر عوامل تغییر می کنند. کنتراست عکس را به عنوان یک شاخصه از میزان انتشار آب می توان در نظر گرفت. ساختارها با انتشار بالا روشن بوده و ساختارها با انتشار پایین تیره اند.

تصویر برداری دیفیوژن، در زمینه تصویربرداری انکولوژی بسیار کاراست. همچنین در زمینه تشخیص سکته مغزی، بیماری های ماده سفید مغز و سرطان بسیار مؤثر است. در تصویربرداری معمولی تنها اطلاعات آناتومیک ارائه می شود. اما در تصویربرداری دیفیوژن اطلاعاتی در زمینه فعالیت های مولکولی و عملکرد سلول ها ارائه می دهد. دانشمندان معتقدند که با پیشرفت هایی که در آینده شکل خواهد گرفت، تصویربرداری دیفیوژن می تواند پیچیده ترین عملکردهای مغر را تشریح کند.