میڈیکل الٹراساؤنڈ
الٹراساؤنڈ کیا ہے؟
الٹراساؤنڈ آواز کی لہروں سے زیادہ مختلف نہیں ہے جس سے ہم واقف ہیں، سوائے اس کے کہ ہم اس کی "آواز" نہیں سن سکتے۔ جب آواز کی لہروں کی فریکوئنسی 20 kHz سے زیادہ ہو جاتی ہے، جو اس حد سے باہر ہے جسے عام لوگ سمجھ سکتے ہیں، اس قسم کی آواز کی لہروں کو الٹراساؤنڈ کہا جاتا ہے۔ اسی طرح، اگر آواز کی لہر کی فریکوئنسی اس حد سے کم ہے جو انسان سن سکتے ہیں، تو یہ ایک انفراساؤنڈ لہر ہے۔ لہذا دیگر جسمانی خصوصیات میں، الٹراسونک لہریں بنیادی طور پر آواز کی لہروں کے طور پر ایک ہی ہیں. الٹراساؤنڈ/صوتی لہر ایک قسم کی مکینیکل لہر، طول بلد لہر اور دباؤ کی لہر ہے۔ اس کا پروپیگنڈہ ذرات کی کمپن سے ہوتا ہے، اور ذرات کی کمپن نسبتاً زیادہ اور کم دباؤ والے علاقے پیدا کرتی رہے گی (جیسا کہ نیچے کی تصویر میں دکھایا گیا ہے)، اور اس کی کمپن کی سمت پھیلاؤ کی سمت کے مطابق ہے، اس لیے الٹراسونک لہروں کا پھیلاؤ ایک میڈیم کی ضرورت ہے۔ مختلف ذرائع ابلاغ کے تحت الٹراسونک لہروں کی رفتار مختلف ہوتی ہے۔ مثال کے طور پر، ہوا میں رفتار تقریباً 340 میٹر فی سیکنڈ ہے، انسانی جسم میں، یہ تقریباً 1540 میٹر فی سیکنڈ ہے، اور ویکیوم میں رفتار 0 ہے۔ الٹراساؤنڈ کی ایپلی کیشنز کی ایک وسیع رینج ہے، خاص طور پر طبی میدان میں۔ ایک غیر تابکار طریقہ کے طور پر، الٹراساؤنڈ مریضوں کی بہتر تشخیص کرنے میں ڈاکٹروں کی مدد کر سکتا ہے۔ اس کو بعد میں تفصیل سے بڑھایا جائے گا۔
الٹراساؤنڈ کیسے بنایا جائے۔
الٹراسونک لہروں کی نسل اور آواز کی لہروں کی نسل ایک ہی اصول پر مبنی ہے۔ آواز کی لہروں کے لیے، ہم عام طور پر ٹیلی فون کو بطور مثال استعمال کرتے ہیں۔ بولتے وقت، آواز (مکینیکل انرجی) برقی سگنلز (برقی توانائی) میں بدل جاتی ہے جو دوسرے سرے تک سفر کرتے ہیں، اور پھر جب سنتے ہیں، تو برقی سگنل دوبارہ آواز میں تبدیل ہو جاتے ہیں۔ یہ بالکل الٹراسونک لہروں کو پیدا کرنے اور حاصل کرنے کے عمل جیسا ہی ہے، اور ان کا اصول پیزو الیکٹرک اثر ہے۔ پیزو الیکٹرک اثر یہ ہے کہ کچھ مواد، جیسے کوارٹز، اپنی سطح پر ایک خاص حد تک وولٹیج پیدا کرے گا جب اسے مکینیکل دباؤ کا نشانہ بنایا جائے گا۔ اور اگر ہم اس کی سطح پر وولٹیج لگاتے ہیں، تو یہ ایک خاص حد تک مکینیکل اخترتی پیدا کرے گا۔ پھر عین الیکٹریکل سگنل کنٹرول کے ذریعے، ہم الٹراسونک لہریں پیدا اور وصول کر سکتے ہیں۔ اس وقت، PZT الٹراسونک آلات میں استعمال ہونے والا سب سے عام مواد ہے۔ آلہ کے عام آپریشن میں، الٹراسونک لہریں عام طور پر مسلسل لہروں کے بجائے نبض کی شکل میں ظاہر ہوتی ہیں، لہذا عام طور پر، PZT الیکٹریکل پلس سگنل حاصل کرتا ہے، الٹراسونک لہر پیدا کرتا ہے، اور پھر نگرانی کرنا شروع کر دیتا ہے، اور استقبالیہ ایک واپس آتا ہے۔ دوسرے کے بعد الٹراسونک سگنلز کو مزید ڈیٹا پروسیسنگ کے لیے متعلقہ برقی سگنلز میں تبدیل کر دیا جاتا ہے، اور سکین مکمل ہونے تک سائیکل کو دہرایا جاتا ہے۔
انسانی جسم میں الٹراساؤنڈ کا پھیلاؤ
جیسا کہ پہلے ذکر کیا جا چکا ہے، انسانی جسم میں الٹراسونک لہروں کی رفتار تقریباً 1540 میٹر فی سیکنڈ ہے، جو دراصل ایک اوسط قدر ہے اور یہ الٹراسونک آلات کے ذریعے زیادہ تر معاملات میں استعمال ہونے والی انشانکن رفتار بھی ہے۔ جیسا کہ بعد میں ذکر کیا جائے گا، الٹراساؤنڈ امیجنگ الٹراساؤنڈ کی رفتار کے تخمینے پر انحصار کرتی ہے، اور اس کی درستگی کا تصویر کے معیار پر براہ راست اثر پڑے گا۔ پھر، مختلف اعضاء اور بافتوں کے لیے، ترسیل کی رفتار مختلف ہوتی ہے۔ مثال کے طور پر، یہ دماغ میں تقریباً 1510 میٹر فی سیکنڈ، جگر اور گردے میں تقریباً 1560 میٹر فی سیکنڈ، پٹھوں میں 1570 میٹر فی سیکنڈ، وغیرہ۔ یہ اوسط سے بہت مختلف نہیں ہیں۔ تاہم، چربی میں الٹراسونک رفتار صرف 1440 میٹر فی سیکنڈ ہے۔ اس رفتار کا فرق موٹاپے کے شکار مریضوں کے لیے الٹراسونک امیج کے معیار کو نمایاں طور پر کم کر دیتا ہے، اس لیے اس صورت میں، آلہ رفتار کو ری کیلیبریٹ یا متحرک طور پر ایڈجسٹ کرے گا۔
چونکہ الٹراساؤنڈ لہر کی ایک قسم ہے، اس لیے یہ انسانی جسم کے پھیلاؤ کے دوران مختلف ٹشوز اور اعضاء کے ساتھ لہر سے متعلق جسمانی مظاہر بھی پیدا کرے گا۔ یہ مظاہر الٹراساؤنڈ کے ساتھ امیجنگ کی بنیاد ہیں۔ بنیادی طور پر ٹرانسمیشن، عکاسی، بکھرنے اور اپورتن. جب PZT الٹراسونک لہروں کا اخراج کرتا ہے اور انسانی اعضاء/بافتوں کا سامنا کرتا ہے، تو لہروں کا کچھ حصہ اصل سمت کے ساتھ انسانی جسم میں گہرائی میں گھس سکتا ہے اور پھیلتا رہتا ہے، جو کہ ٹرانسمیشن ہے اور اس عمل میں لہروں کی توانائی جزوی طور پر جذب ہو جائے گی۔ لہروں کا بقیہ حصہ مخالف سمت میں لوٹ رہا ہے اور PZT کی طرف سے موصول ہو رہا ہے، یہ حصہ منعکس لہر ہے، اور ان منعکس لہروں کا سگنل امیجنگ کے لیے بنیادی خام مال ہے۔ بکھری ہوئی لہروں کی توانائی عام طور پر بہت چھوٹی ہوتی ہے، اور ریفریکٹڈ لہریں امیجنگ میں مداخلت کریں گی۔ بنیادی طور پر، الٹراساؤنڈ کی منتقلی کی صلاحیت اور اعضاء/بافتوں کی الٹراساؤنڈ جذب کرنے کی صلاحیت اس بات کا تعین کرتی ہے کہ الٹراساؤنڈ کتنی گہرائی میں "دیکھ" سکتا ہے۔ کیونکہ فریکوئنسی جتنی کم ہوگی، الٹراساؤنڈ کا دخول اتنا ہی مضبوط ہوگا، اس لیے جب ڈاکٹروں کو گہرائی میں دیکھنے کی ضرورت ہوتی ہے، تو وہ اکثر ایک لوئر فریکوئنسی ڈیٹیکٹر (ٹرانس ڈیوسر) استعمال کرتے ہیں، لیکن کم فریکوئنسی عام طور پر تصویر کے معیار کو گرانے کا سبب بنتی ہے۔ یہ ایک تجارت ہے جس کی ضرورت ہے اور اس پر بعد میں تفصیل سے بات کی جائے گی جب ہم ڈیٹیکٹرز کے بارے میں بات کریں گے۔
میڈیکل الٹراساؤنڈ امیجنگ کا تعارف
تحقیق اور طبی ضروریات کی گہرائی کے ساتھ، الٹراساؤنڈ تصاویر صرف 1D سے 3D/4D میں تبدیل ہو گئی ہیں۔ الٹراساؤنڈ آلات اب مختلف مریضوں اور ڈاکٹروں کی ضروریات کو پورا کرنے کے لیے مختلف امیجنگ طریقوں کی مدد کر سکتے ہیں۔ مندرجہ ذیل مین اسٹریم امیجنگ کے کئی طریقوں کو متعارف کرایا گیا ہے۔
اے موڈ: یہ نام نہاد 1D ہے، جو سب سے آسان موڈ ہے۔ پکڑنے والا الٹراسونک لہروں کی ایک خاص سمت میں اخراج کرتا ہے، اور آلہ منعکس سگنل اور گہرائی کے درمیان مساوات کو پیش کرتا ہے، اور تصویر اس سگنل سے ملتی جلتی ہے جو ہم عام طور پر آسیلوسکوپ پر دیکھتے ہیں۔ اے موڈ ابتدائی الٹراساؤنڈ آلات کا بنیادی طریقہ تھا اور اب اس کا استعمال کم ہے، لیکن اسے سرجری کے دوران ٹیومر کے علاج کے لیے اعلی توانائی کی لہروں کی رہنمائی کے لیے بھی استعمال کیا جا سکتا ہے۔
بی موڈ: بی یہاں چمک ہے۔ اس موڈ میں، ڈیٹیکٹر ایک ایریا کو اسکین کرتا ہے اور گرے اسکیل 2D امیج بناتا ہے۔ یہ سب سے زیادہ استعمال شدہ طریقوں میں سے ایک ہے۔ رنگ جتنا ہلکا (سفید)، عکاس سگنل اتنا ہی مضبوط ہوگا، عام طور پر عضو/بافتوں کی سطح، اور رنگ (سیاہ) جتنا گہرا ہوگا، عکاس سگنل اتنا ہی کمزور ہوگا۔
ایم موڈ: ایم یہاں حرکت ہے۔ موشن موڈ میں، آلہ تیزی سے بی موڈ اسکیننگ اور امیجنگ کرتا ہے، اس لیے ڈاکٹر عضو کی حرکت کو دیکھ سکتا ہے، جو خاص طور پر دل سے متعلق تشخیص کے لیے اہم ہے۔
ڈوپلر موڈ: ڈوپلر موڈ، جو حرکت پذیر اشیاء کی رفتار کی پیمائش کرنے کے لیے ڈوپلر رجحان کے استعمال کے نام پر رکھا گیا ہے۔ ڈوپلر موڈ میں، ڈاکٹر خون کی نالیوں میں ممکنہ گھاووں کی نشاندہی کرنے کے لیے خون کے بہاؤ اور سمت کی نگرانی کر سکتے ہیں۔
کلر ڈوپلر: اس موڈ کو آسانی سے B-mode/M-mode Plus Doppler کے طور پر سمجھا جا سکتا ہے، یعنی 2D گرے اسکیل امیجز کی بنیاد پر، ڈوپلر موڈ اور کلر کیلیبریشن کو پوزیشن، خون کے بہاؤ، بہاؤ کی شرح اور ظاہر کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ خون کی وریدوں کی سمت.
3D/4D: 3D موڈ ایک 3D تصویر ہے جو اعضاء/بافتوں کو پیش کر سکتی ہے۔ جہاں تک 4D کا تعلق ہے، یہ ایک حقیقی وقت کی 3D تصویر ہے۔ اگرچہ بہت سے جدید الٹراساؤنڈ آلات 3D اور 4D طریقوں کو تعینات کرتے ہیں، وہ عام طور پر زیادہ استعمال نہیں ہوتے ہیں۔
