ایکسرے امیجنگ
1۔ بنیادی اصول
طبی ایکسرے معائنہ بنیادی طور پر اندرونی حالت کو "دیکھنے" کے مقصد کو حاصل کرنے کے لئے انسانی نرم ٹشوز میں ایکس رے کی مضبوط گھسنے والی طاقت کا استعمال کرتا ہے۔ ایکس رے کی نوعیت، جیسا کہ ہم دیکھتے ہیں، برقی مقناطیسی لہریں ہیں۔ تاہم نظر آنے والے روشنی کے بینڈ کی طول موج کی حد 380~780این ایم ہے اور ایکسرے کا طول موج نظر آنے والے روشنی کے بینڈ کے مقابلے میں بہت چھوٹا ہے جو 10~10-³این ایم ہے۔
چونکہ فوٹون کی توانائی کی تعریف ای=ایچ وی=ہائی سی/λ سے کی جاتی ہے، جو طول موج کے برعکس متناسب ہوتی ہے، اس لیے ایکس رے کی فوٹون توانائی نظر آنے والی روشنی سے کہیں زیادہ بڑی ہوتی ہے، جس کی وجہ سے یہ انتہائی گھس نے والی ہوتی ہے۔ اگرچہ نظر آنے والی روشنی ہماری پلکوں کی پتلی پرت کو بھی منتقل نہیں کر سکتی، لیکن ایکسرے فوٹون کا کافی حصہ آسانی سے ہمارے جسم میں گھس سکتا ہے اور دوسری طرف ڈیٹیکٹروں کے ذریعے اٹھایا جاسکتا ہے۔ یقینا، کم طول موج والی گاما شعاعیں زیادہ گھسنے والی ہوتی ہیں۔ لیکن گاما شعاعوں کے سامنے ہمارے جسم تقریبا شفاف ہیں۔ یہ ایسا ہی ہے جیسے آپ دیکھنا چاہتے تھے کہ دوسری طرف کے شخص کے کپڑوں میں کیا ہو رہا ہے، لیکن گھسنا بہت مضبوط ہے۔ آپ براہ راست اس کے پیچھے کی عمارت دیکھ سکتے ہیں، جو ایک کپ بھی ہے۔ اس کے علاوہ، ہم اس بات کی ضمانت نہیں دے سکتے کہ آپ گاما شعاعوں سے ایک بار چمکنے کے بعد بستر سے اٹھ سکتے ہیں۔ نیچے آؤ؛ اگر آپ اب بھی نیچے آ سکتے ہیں، شاید ہلک بن جائے.
2۔ مادے کے ساتھ تعامل
جیسا کہ ہم نے پہلے ذکر کیا ہے، ایکسرے جسم میں مختلف مادوں کے ساتھ تعامل کریں گے، تاکہ توانائی کا کچھ حصہ انسانی جسم کے مختلف ٹشوز کے ذریعہ جذب ہو جائے، اور دوسرا حصہ انسانی جسم کے ذریعے دوسرے سرے پر ڈیٹیکٹر کے ذریعہ وصول کیا جاتا ہے۔
ٹرانسمٹنگ اینڈ سے ایکس رے خارج ہونے کے بعد، وہ انسانی ٹشو کے مختلف حصوں سے گزرتے ہیں، اور پھر ڈیٹیکٹر پر متعلقہ پوزیشنوں پر وصول کیے جاتے ہیں۔ ڈیٹیکٹر پر نتائج کا تجزیہ کرکے، ہم متعلقہ جسم کے حصے کی اندرونی معلومات حاصل کر سکتے ہیں۔ تو انسانی جسم میں ایکسرے کے کیا تعامل ہوتے ہیں، وہ کس طرح کام کرتے ہیں، اور وہ کن ٹشوز کے ساتھ بات چیت کرتے ہیں؟ یہ وہ سوالات ہیں جن کا ہمیں مطالعہ کرنے کی ضرورت ہے۔
ہم جانتے ہیں کہ مادہ ایٹموں سے بنا ہے۔ جب ایکسرے انسانی جسم سے گزرتے ہیں تو وہ ہمارے جسم کے ایٹموں کے ساتھ بھی تعامل کرتے ہیں اور تخفیف کا سبب بنتے ہیں۔ ایکس رے اور ایٹموں کے درمیان تعامل کی تین اہم شکلیں ہیں:
1۔ فوٹو الیکٹرک اثر
2۔ کامپٹن بکھرنا
3۔ بغیر کسی رد عمل کے گزرنا
کیونکہ مادہ میں ایٹموں کے درمیان فاصلہ بہت زیادہ ہوتا ہے، نہ صرف مرکزے بہت کم حجم پر قابض ہوتے ہیں بلکہ فوٹون کے لیے الیکٹرون سے ٹکرانا آسان نہیں ہوتا۔ لہذا فوٹون کا ایک کافی حصہ انسانی جسم سے گزرے گا جس پر ڈیٹیکٹر کا کوئی اثر نہیں ہوگا۔ تفصیلات کے لیے ردرفورڈ کے سونے کے ورق کے تجربے کا حوالہ دیں۔
مندرجہ ذیل فوٹو الیکٹرک اثر اور کامپٹن بکھرنے کے تجزیے پر توجہ مرکوز کرنا ہے
2.1 فوٹو الیکٹرک اثر
فوٹو الیکٹرک اثر سے مراد ایٹموں کے اندرونی الیکٹرون کے ساتھ فوٹون کا تعامل ہے اور فوٹون جذب ہو جاتے ہیں۔ فوٹون توانائی جذب کرنے کے بعد الیکٹرون جوہری بندھن سے آزاد ہو جاتا ہے اور فوٹو الیکٹرون بناتا ہے۔
فوٹو الیکٹرک اثر دھاتوں پر زیادہ واضح ہے، اور فوٹو الیکٹرون فوٹو کرنٹ میں بھی اکٹھے ہو سکتے ہیں۔ فوٹو الیکٹرک اثر کے وقوع کا امکان فوٹون توانائی کے مکعب کے برعکس متناسب ہے ([فارمولا]) α=1/ای³، ای=ایچ وی، یعنی فوٹون توانائی جتنی زیادہ ہوگی، اسے جذب کیا جائے گا اور دخول اتنا ہی زیادہ ہوگا؛ آرڈینل نمبر کا مکعب متناسب (α زیڈ³، زیڈ: جوہری نمبر) ہوتا ہے، لہذا سیسہ (جوہری نمبر: 82) اکثر ایکسرے کے تحفظ کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ دھاتوں کے مقابلے میں انسانی جسم بنیادی طور پر کاربن، ہائیڈروجن، آکسیجن، نائٹروجن اور دیگر عناصر پر مشتمل ہوتا ہے۔ اس کا جوہری نمبر کم ہے اور جوہری تقسیم کی کثافت کم ہے۔ لہذا، ایکس رے لیتے وقت خود پیدا ہونے والے الیکٹرون وں کے ذریعہ کرنٹ لگنے کے بارے میں پریشان ہونے کی ضرورت نہیں ہے۔
فوٹو الیکٹرک اثر طبی مشق میں ایکس رے کی اہم تخفیف شکل ہے، اور یہ بھی ہم کی ضرورت کی تخفیف شکل ہے. جیسا کہ اوپر ذکر کیا گیا ہے، نرم ٹشو میں بنیادی طور پر نامیاتی مادے پر مشتمل، ایکس رے کا تخفیف بہت کم ہے، اور ان میں سے زیادہ تر براہ راست گزر سکتے ہیں۔ تاہم ہڈی کے حصے میں چونکہ ہڈی بنیادی طور پر کیلشیم فاسفیٹ پر مشتمل ہوتی ہے اور اس میں پوٹاشیم، میگنیشیم، سوڈیم اور اسٹرونشیم جیسے ایٹم بھی ہوتے ہیں اس لیے ہڈی میں ایکس رے کا تخفیف نسبتا زیادہ ہوتا ہے۔
لہذا، ہڈیوں کی صورتحال کی تلاش ایکس رے کی سب سے اہم طبی ایپلی کیشنز میں سے ایک ہے۔ یہی وجہ ہے کہ بنیادی طور پر تمام آرتھوپیڈک مریضوں کو فلم لینے کے لئے کہا جاتا ہے۔
2.2 کامپٹن بکھرنا
ٹھیک ہے، اگلا قدم کامپٹن بچوں کے جوتوں کو بکھیرنا ہے۔
فوٹو الیکٹرک اثر سے مختلف، کامپٹن اسکیٹرنگ سے مراد ایٹموں کے بیرونی الیکٹرون کے ساتھ فوٹون کا تعامل ہے، جس کی وجہ سے فوٹون کی توانائی کمزور ہو جاتی ہے اور حرکت کی سمت تبدیل ہو جاتی ہے (بکھرتی ہوئی) جبکہ بیرونی الیکٹرون کو دلچسپ بناتی ہے۔
یقینا، آپ کو گھبرانے کی ضرورت نہیں ہے، آپ کو بکھرے ہوئے فوٹون کی توانائی اور θ بکھرتے ہوئے زاویہ کا حساب لگانے کی ضرورت نہیں ہے، اور پرجوش الیکٹرون کی توانائی اور زاویہ Ø ہے۔
یہ پریشان کن ہے جب کامپٹن بکھرنے کا واقعہ پیش آتا ہے۔ کیونکہ جیومیٹرک بصریات میں، ہم سب سوچتے ہیں کہ روشنی سیدھی لکیروں میں سفر کرتی ہے۔ لہذا، ڈیٹیکٹر کو موصول ہونے والا سگنل اور فلم پر دکھایا گیا حتمی نتیجہ ہمارے انسانی جسم کی جسمانی ساخت کے ساتھ ایک سے ایک خط و کتابت میں ہونا چاہئے۔ ڈیٹیکٹر پر ہر پکسل پوائنٹ کی سگنل کی شدت اس نقطہ اور روشنی کے ماخذ کے درمیان سے گزرنے والے انسانی جسم کی طرف سے ایکس رے کے تخفیف کی عکاسی کرنی چاہئے۔ لیکن جب کامپٹن بکھرنے کا واقعہ ایک مقام پر ہوتا ہے تو بکھرے ہوئے فوٹون بے ترتیب طور پر ڈیٹیکٹر کے دیگر پکسلز سے ٹکرانے کا امکان ہوتا ہے، جس سے نہ صرف نقطہ کی طرف سے موصول ہونے والی روشنی کی شدت کمزور ہو جائے گی، بلکہ بے ترتیب دوسرے تھوڑا سا روشنی کو فروغ ملے گا۔ مزید برآں، جوہری توانائی کی سطح کی تھوڑی سی تفہیم سے پتہ چلتا ہے کہ فوٹو الیکٹرک اثر کے برعکس، بیرونی الیکٹرون کو پرجوش کرنے کے لئے درکار توانائی اندرونی الیکٹرون کو پرجوش کرنے کی توانائی کی طرح شدت کی ترتیب پر نہیں ہے:
اس کے نتیجے میں ایک واقعہ ایکسرے فوٹون ہوتا ہے جو ایکسرے ماخذ کے طیف کی حد کے اندر رہتا ہے چاہے اس میں کامپٹن بکھرگیا ہو اور اس سے توانائی کم ہو گئی ہو۔ ایکس رے امیجنگ کے مرکزی آپٹیکل شور کے طور پر، کامپٹن بکھرنے تصویر کے سگنل سے شور کے تناسب پر ایک بہت اثر ہے. عام طور پر، کامپٹن کے بکھرنے کی وجہ سے ہونے والے شور کو دبانے کے لئے، ہم دوسرے زاویوں سے ایکسرے فوٹون کو دبانے کے لئے ڈیٹیکٹر کے سامنے ایک لیڈ گرڈ شامل کریں گے:
3. ایکسرے کی نسل
یہ جاننا کہ ایکسرے کافی نہیں ہیں، ہمیں الٹرا مین کی طرح ایکسرے خارج کرنے کے قابل ہونا چاہئے، یہ بہت اچھا ہے
یقینا، جب آپ ایکسرے لیتے ہیں، تو آپ پر کوئی الٹرا مین چھپا ہوا نہیں ہوگا، بلکہ ایک سرے کی ٹیوب ہوگی۔
بنیادی اصول یہ ہے کہ ہم کیتھوڈ پر دباؤ ڈالتے ہیں اور الیکٹرون کے ایک بیم کو گولی مارتے ہیں جو اینوڈ پر بمباری کرتا ہے (عام طور پر ایک دھات جیسے ٹنگسٹن، روڈیم وغیرہ)۔ اینوڈ میں الیکٹرون سست ہو جاتے ہیں اور کھوئی ہوئی حرکی توانائی فوٹون میں تبدیل ہو جاتی ہے۔ جب کیتھوڈ کے پار وولٹیج زیادہ ہوتی ہے (کے وی میں پیمائش کی جاتی ہے) تو ہم جو فوٹون توانائی حاصل کرتے ہیں وہ ایکس رے کی طول موج کی حد میں ہوتی ہے۔ ایکسرے حاصل کریں!
فوٹون پیدا کرنے کے اس اصول کو بریمسٹرہلونگ کہا جاتا ہے جس کا تلفظ جرمن زبان میں [ˈbʁɛmsˌʃtʁaːlʊŋ] کیا جاتا ہے۔ آپ یہاں بریمسٹرہلنگ سن سکتے ہیں۔ میری طرف مت دیکھو، میں یقینی طور پر آپ کو یہ نہیں پڑھوں گا. اس کا موٹے طور پر مطلب کمی کی تابکاری ہے، جو تقریبا "کمی تابکاری" کا مطلب ہے۔
درمیان میں کئی چوٹیوں میں ٹنگسٹن ایٹموں کی خصوصی تابکاری کے علاوہ، اس کی وجہ اندرونی الیکٹرونوں پر بمباری کرنے والے اعلی توانائی والے الیکٹرونوں کی طرف سے پیدا ہونے والے خود اخراج کی وجہ سے ہے، جس سے ایٹم پرجوش حالت میں بن جاتے ہیں۔
پھر مسئلہ آتا ہے، ایکسرے میں ہمیں ملتا ہے، فوٹون توانائی کا ایک بڑا حصہ نسبتا کم ہے. ہم پہلے ہی 2.1 فوٹو الیکٹرک اثر میں ذکر کر چکے ہیں کہ فوٹون توانائی جتنی کم ہوگی، دخول اتنا ہی کمزور ہوگا۔ اس کا مطلب یہ ہے کہ ایکس رے کا کافی حصہ جسم کے ذریعہ تقریبا مکمل طور پر جذب ہو جائے گا، جو نہ صرف پتہ لگانے کے لئے غیر مددگار ہے، بلکہ مریض کو تابکاری کی خوراک میں بھی بہت اضافہ کرتا ہے۔ تو عام طور پر، اب ہم ان کم توانائی ایکس رے کو فلٹر کرنے کے لئے سامنے ایک فلٹر شامل کریں گے. اس طرح فلم بندی ختم کرنے کے بعد آپ کو کینسر کے بارے میں فکر کرنے کی ضرورت نہیں ہے۔
4۔ درخواست
جیسا کہ ہم نے پہلے ذکر کیا ہے، کیونکہ ہڈیوں میں زیادہ کیلشیم فاسفیٹ اور دیگر دھاتی عناصر ہوتے ہیں، ان میں دیگر نرم ٹشوز کے مقابلے میں کم ہونے کی شرح زیادہ ہوتی ہے، لہذا زیادہ تر ایکسرے ایپلی کیشنز زیادہ تر فریکچر کی جانچ اور ہڈیوں کی کثافت کا تجزیہ کرنے کے لئے استعمال کی جاتی ہیں۔ اور بہت سے اور. تو دوسرے حصوں کے بارے میں کیا جن میں کوئی دھاتی عناصر نہیں ہیں؟
اس کا جواب بہت آسان ہے، اگر آپ اسے شامل نہیں کرتے ہیں~
جیسے بیریم کھانا۔ معدے کے بیریم کھانے کی انجیوگرافی، یا بیریم اینیما کے ذریعے (مجھ سے مت پوچھیں کہ اینیما کا ذائقہ کیسا ہوتا ہے، میں آپ کو نہیں بتاؤں گا)، ہاضمہ کی نالی میں بیریم سلفیٹ کنٹراسٹ ایجنٹ رکھیں، اور پھر ہاضمہ کی نالی میں زخموں کی جانچ کے لئے ایکسرے کا استعمال کریں۔ بیریم کھانے کا بنیادی جزو بیریم سلفیٹ ہے، جس میں ایکس رے کا واضح جذب ہوتا ہے، اور پانی میں ناقابل حل اور تیزاب میں ناقابل حل ہوتا ہے۔ یہ ہاضمہ کی نالی کے ذریعہ جذب نہیں ہوگا اور انسانی جسم کے لئے بے ضرر ہے۔
اور انجیوگرافی. آیوڈین پر مشتمل کنٹراسٹ ایجنٹ کو متعلقہ حصوں کی خون کی نالیوں میں انجکشن لگا کر خون کی شریانوں کی تقسیم اور زخم دکھائے جا سکتے ہیں۔
