Nature.com پر جانے کا شکریہ۔آپ محدود سی ایس ایس سپورٹ کے ساتھ براؤزر کا ورژن استعمال کر رہے ہیں۔بہترین تجربے کے لیے، ہم تجویز کرتے ہیں کہ آپ ایک اپ ڈیٹ شدہ براؤزر استعمال کریں (یا انٹرنیٹ ایکسپلورر میں مطابقت موڈ کو غیر فعال کریں)۔اس کے علاوہ، جاری تعاون کو یقینی بنانے کے لیے، ہم سائٹ کو بغیر اسٹائل اور جاوا اسکرپٹ کے دکھاتے ہیں۔
سلائیڈرز فی سلائیڈ تین مضامین دکھا رہے ہیں۔سلائیڈوں کے ذریعے جانے کے لیے پیچھے اور اگلے بٹنوں کا استعمال کریں، یا ہر سلائیڈ سے گزرنے کے لیے آخر میں سلائیڈ کنٹرولر بٹن استعمال کریں۔
طبیعیات اور لائف سائنسز کے بین الضابطہ تقاطع کی بنیاد پر، طبیعیات پر مبنی تشخیصی اور علاج کی حکمت عملیوں نے حال ہی میں طب کے بہت سے شعبوں، خاص طور پر آنکولوجی میں نئے انجینئرنگ طریقوں کے عملی اطلاق کی وجہ سے کافی توجہ مبذول کی ہے۔اس فریم ورک کے اندر، ٹیومر میں کینسر کے خلیات پر حملہ کرنے کے لیے الٹراساؤنڈ کا استعمال مختلف پیمانوں پر ممکنہ میکانکی نقصان پہنچانے کے لیے دنیا بھر کے سائنسدانوں کی طرف سے بڑھتی ہوئی توجہ مبذول کر رہا ہے۔ان عوامل کو مدنظر رکھتے ہوئے، الاسٹوڈائنامک ٹائمنگ سلوشنز اور عددی سمیلیشنز کی بنیاد پر، ہم ٹشوز میں الٹراساؤنڈ پروپیگیشن کے کمپیوٹر سمولیشن کا ایک ابتدائی مطالعہ پیش کرتے ہیں تاکہ مقامی شعاع ریزی کے ذریعے مناسب تعدد اور طاقتوں کا انتخاب کیا جا سکے۔لیبارٹری آن-فائبر ٹیکنالوجی کے لیے نیا تشخیصی پلیٹ فارم، جسے ہسپتال کی سوئی کہا جاتا ہے اور پہلے ہی پیٹنٹ ہو چکا ہے۔یہ خیال کیا جاتا ہے کہ تجزیہ اور متعلقہ بایو فزیکل بصیرت کے نتائج نئے مربوط تشخیصی اور علاج کے طریقوں کے لیے راہ ہموار کر سکتے ہیں جو کہ طبیعیات کے شعبوں سے اخذ کرتے ہوئے مستقبل میں درست ادویات کے اطلاق میں مرکزی کردار ادا کر سکتے ہیں۔حیاتیات کے مابین ایک بڑھتی ہوئی ہم آہنگی شروع ہو رہی ہے۔
کلینیکل ایپلی کیشنز کی ایک بڑی تعداد کی اصلاح کے ساتھ، مریضوں پر ضمنی اثرات کو کم کرنے کی ضرورت آہستہ آہستہ ابھرنے لگی۔اس مقصد کے لیے، صحت سے متعلق دوائی 1، 2، 3، 4، 5 بنیادی طور پر دو اہم طریقوں پر عمل کرتے ہوئے، مریضوں کو فراہم کی جانے والی دوائیوں کی خوراک کو کم کرنے کا ایک اسٹریٹجک ہدف بن گیا ہے۔پہلا مریض کے جینومک پروفائل کے مطابق ڈیزائن کردہ علاج پر مبنی ہے۔دوسرا، جو آنکولوجی میں گولڈ اسٹینڈرڈ بنتا جا رہا ہے، اس کا مقصد تھوڑی مقدار میں دوائی جاری کرنے کی کوشش کر کے سیسٹیمیٹک ادویات کی ترسیل کے طریقہ کار سے بچنا ہے، جبکہ اسی وقت مقامی تھراپی کے استعمال سے درستگی میں اضافہ کرنا ہے۔حتمی مقصد بہت سے علاج کے طریقوں کے منفی اثرات کو ختم کرنا یا کم سے کم کرنا ہے، جیسے کیموتھراپی یا ریڈیونیوکلائڈز کی نظامی انتظامیہ۔کینسر کی قسم، مقام، تابکاری کی خوراک، اور دیگر عوامل پر منحصر ہے، یہاں تک کہ تابکاری تھراپی سے بھی صحت مند بافتوں کے لیے زیادہ موروثی خطرہ ہو سکتا ہے۔گلیوبلاسٹوما کے علاج میں 6,7,8,9 سرجری کامیابی کے ساتھ بنیادی کینسر کو دور کرتی ہے، لیکن میٹاسٹیسیس کی عدم موجودگی میں بھی، بہت سے چھوٹے کینسر کی دراندازی موجود ہو سکتی ہے۔اگر انہیں مکمل طور پر نہیں ہٹایا جاتا ہے تو، نئے کینسر والے ماس نسبتاً کم وقت میں بڑھ سکتے ہیں۔اس تناظر میں، مذکورہ بالا صحت سے متعلق ادویات کی حکمت عملیوں کا اطلاق مشکل ہے کیونکہ ان دراندازیوں کا پتہ لگانا اور بڑے علاقے میں پھیلانا مشکل ہے۔یہ رکاوٹیں درست ادویات کے ساتھ کسی بھی تکرار کو روکنے میں حتمی نتائج کو روکتی ہیں، اس لیے بعض صورتوں میں نظامی ترسیل کے طریقوں کو ترجیح دی جاتی ہے، حالانکہ استعمال ہونے والی دوائیوں میں زہریلا پن بہت زیادہ ہو سکتا ہے۔اس مسئلے پر قابو پانے کے لیے، علاج کا مثالی طریقہ یہ ہوگا کہ کم سے کم ناگوار حکمت عملیوں کا استعمال کیا جائے جو صحت مند بافتوں کو متاثر کیے بغیر کینسر کے خلیات پر انتخابی طور پر حملہ کر سکیں۔اس دلیل کی روشنی میں، الٹراسونک وائبریشنز کا استعمال، جو کینسر اور صحت مند خلیوں کو مختلف طریقے سے متاثر کرتے ہوئے دکھایا گیا ہے، دونوں یونی سیلولر سسٹمز اور میسو اسکیل ہیٹروجنیئس کلسٹرز میں، ایک ممکنہ حل کی طرح لگتا ہے۔
میکانکی نقطہ نظر سے، صحت مند اور کینسر والے خلیات دراصل مختلف قدرتی گونجنے والی تعدد کے حامل ہوتے ہیں۔یہ خاصیت کینسر کے خلیوں کے cytoskeletal ڈھانچے کی میکانکی خصوصیات میں oncogenic تبدیلیوں سے منسلک ہے 12,13، جبکہ ٹیومر کے خلیے اوسطاً، عام خلیات سے زیادہ خراب ہوتے ہیں۔اس طرح، محرک کے لیے الٹراساؤنڈ فریکوئنسی کے بہترین انتخاب کے ساتھ، منتخب علاقوں میں پیدا ہونے والی کمپن زندہ کینسر والے ڈھانچے کو نقصان پہنچا سکتی ہے، جس سے میزبان کے صحت مند ماحول پر اثر کم ہوتا ہے۔ان میں ابھی تک پوری طرح سے سمجھ میں نہ آنے والے اثرات میں الٹراساؤنڈ (اصولی طور پر lithotripsy14 سے بہت ملتی جلتی) کی وجہ سے ہائی فریکوئنسی کمپن کی وجہ سے بعض سیلولر ساختی اجزاء کی تباہی اور مکینیکل تھکاوٹ سے ملتے جلتے رجحان کی وجہ سے سیلولر نقصان شامل ہو سکتا ہے، جس کے نتیجے میں سیلولر ڈھانچہ تبدیل ہو سکتا ہے۔ .پروگرامنگ اور میکانوبیولوجی.اگرچہ یہ نظریاتی حل بہت موزوں معلوم ہوتا ہے، لیکن بدقسمتی سے اسے ان صورتوں میں استعمال نہیں کیا جا سکتا جہاں اینیکوک حیاتیاتی ڈھانچے الٹراساؤنڈ کے براہ راست اطلاق کو روکتے ہیں، مثال کے طور پر، ہڈیوں کی موجودگی کی وجہ سے انٹراکرینیل ایپلی کیشنز میں، اور چھاتی کے ٹیومر کے کچھ بڑے بڑے حصے ایڈیپوز میں واقع ہوتے ہیں۔ ٹشو۔توجہ ممکنہ علاج کے اثر کی جگہ کو محدود کر سکتی ہے۔ان مسائل پر قابو پانے کے لیے، الٹراساؤنڈ کو مقامی طور پر خاص طور پر ڈیزائن کیے گئے ٹرانسڈیوسرز کے ساتھ لاگو کیا جانا چاہیے جو شعاع زدہ جگہ تک ممکنہ حد تک کم جارحانہ طریقے سے پہنچ سکتے ہیں۔اس بات کو ذہن میں رکھتے ہوئے، ہم نے ایک جدید تکنیکی پلیٹ فارم بنانے کے امکان سے متعلق خیالات کو استعمال کرنے کے امکان پر غور کیا جسے "سوئی ہسپتال"15 کہا جاتا ہے۔"سوئی میں ہسپتال" کے تصور میں ایک طبی سوئی میں مختلف افعال کے امتزاج کی بنیاد پر، تشخیصی اور علاج کے استعمال کے لیے ایک کم سے کم حملہ آور طبی آلہ تیار کرنا شامل ہے۔جیسا کہ ہسپتال کے سوئی کے سیکشن میں مزید تفصیل سے بات کی گئی ہے، یہ کمپیکٹ ڈیوائس بنیادی طور پر 16، 17، 18، 19، 20، 21 فائبر آپٹک پروبس کے فوائد پر مبنی ہے، جو اپنی خصوصیات کی وجہ سے، معیاری 20 میں داخل کرنے کے لیے موزوں ہیں۔ طبی سوئیاں، 22 lumens.Lab-on-Fiber (LOF)23 ٹیکنالوجی کے ذریعے فراہم کی گئی لچک کا فائدہ اٹھاتے ہوئے، فائبر مؤثر طریقے سے چھوٹے اور استعمال کے لیے تیار تشخیصی اور علاج کے آلات کے لیے ایک منفرد پلیٹ فارم بن رہا ہے، جس میں فلوڈ بایپسی اور ٹشو بایپسی آلات شامل ہیں۔بائیو مالیکیولر ڈٹیکشن 24,25 میں، ہلکی رہنمائی کے ساتھ مقامی دوائیوں کی ترسیل 26,27، ہائی پریسجن لوکل الٹراساؤنڈ امیجنگ 28، تھرمل تھراپی 29,30 اور سپیکٹروسکوپی پر مبنی کینسر کے ٹشو کی شناخت31۔اس تصور کے اندر، "ہسپتال میں سوئی" ڈیوائس پر مبنی لوکلائزیشن اپروچ کا استعمال کرتے ہوئے، ہم دلچسپی کے علاقے میں الٹراساؤنڈ لہروں کو اکسانے کے لیے سوئیوں کے ذریعے الٹراساؤنڈ لہروں کے پھیلاؤ کا استعمال کرتے ہوئے رہائشی حیاتیاتی ڈھانچے کے مقامی محرک کو بہتر بنانے کے امکان کی چھان بین کرتے ہیں۔.اس طرح، کم شدت والے علاج کے الٹراساؤنڈ کو براہ راست خطرے کے علاقے پر لاگو کیا جا سکتا ہے جس میں نرم بافتوں میں خلیات اور چھوٹے ٹھوس فارمیشنوں کے لیے کم سے کم حملہ آور ہوتے ہیں، جیسا کہ مذکورہ بالا انٹراکرینیل سرجری کے معاملے میں، کھوپڑی میں ایک چھوٹا سا سوراخ ڈالنا ضروری ہے۔ سوئیحالیہ نظریاتی اور تجرباتی نتائج سے متاثر ہو کر جو تجویز کرتے ہیں کہ الٹراساؤنڈ بعض کینسروں کی نشوونما کو روک سکتا ہے یا اس میں تاخیر کر سکتا ہے، 32,33,34 مجوزہ نقطہ نظر کم از کم اصولی طور پر، جارحانہ اور علاج کے اثرات کے درمیان اہم تجارت کو دور کرنے میں مدد کر سکتا ہے۔ان باتوں کو ذہن میں رکھتے ہوئے، موجودہ مقالے میں، ہم کینسر کے لیے کم سے کم ناگوار الٹراساؤنڈ تھراپی کے لیے ہسپتال میں سوئی کے آلے کے استعمال کے امکان کی چھان بین کرتے ہیں۔مزید واضح طور پر، نمو پر منحصر الٹراساؤنڈ فریکوئنسی سیکشن کا تخمینہ لگانے کے لیے کروی ٹیومر ماسز کے بکھرے ہوئے تجزیے میں، ہم لچکدار میڈیم میں اگنے والے کروی ٹھوس ٹیومر کے سائز کی پیشین گوئی کرنے کے لیے اچھی طرح سے قائم ایلسٹوڈائنامک طریقوں اور صوتی بکھرنے والی تھیوری کا استعمال کرتے ہیں۔سختی جو ٹیومر اور میزبان بافتوں کے درمیان پیدا ہوتی ہے جس کی وجہ مادے کی نمو کی وجہ سے دوبارہ تشکیل دی جاتی ہے۔اپنے نظام کو بیان کرنے کے بعد، جسے ہم "سوئی میں ہسپتال" سیکشن کہتے ہیں، "ہسپتال میں سوئی" کے حصے میں، ہم پیش گوئی کی گئی فریکوئنسیوں پر طبی سوئیوں کے ذریعے الٹراسونک لہروں کے پھیلاؤ کا تجزیہ کرتے ہیں اور ان کا عددی ماڈل مطالعہ کرنے کے لیے ماحول کو روشن کرتا ہے۔ مرکزی ہندسی پیرامیٹرز (اصل اندرونی قطر، لمبائی اور سوئی کی نفاست)، جو آلہ کی صوتی طاقت کی ترسیل کو متاثر کرتی ہے۔درست ادویات کے لیے انجینئرنگ کی نئی حکمت عملیوں کو تیار کرنے کی ضرورت کے پیش نظر، یہ خیال کیا جاتا ہے کہ مجوزہ مطالعہ کینسر کے علاج کے لیے ایک نئے آلے کو تیار کرنے میں مدد کر سکتا ہے جو الٹراساؤنڈ کے استعمال کی بنیاد پر ایک مربوط تھراگنوسٹک پلیٹ فارم کے ذریعے فراہم کیا جاتا ہے جو الٹراساؤنڈ کو دوسرے حل کے ساتھ مربوط کرتا ہے۔مشترکہ، جیسے کہ ایک ہی سوئی کے اندر ٹارگٹڈ ڈرگ ڈیلیوری اور ریئل ٹائم تشخیص۔
الٹراسونک (الٹراساؤنڈ) محرک کا استعمال کرتے ہوئے مقامی ٹھوس ٹیومر کے علاج کے لیے میکانکی حکمت عملی فراہم کرنے کی تاثیر متعدد کاغذات کا مقصد رہا ہے جو نظریاتی اور تجرباتی طور پر سنگل سیل سسٹمز 10، 11، 12 پر کم شدت والے الٹراسونک وائبریشنز کے اثر کے ساتھ کام کرتے ہیں۔ , 32, 33, 34, 35, 36 viscoelastic ماڈلز کا استعمال کرتے ہوئے، کئی تفتیش کاروں نے تجزیاتی طور پر یہ ثابت کیا ہے کہ ٹیومر اور صحت مند خلیے مختلف تعدد ردعمل ظاہر کرتے ہیں جن کی خصوصیت US 10,11,12 کی حد میں ہوتی ہے۔یہ نتیجہ بتاتا ہے کہ، اصولی طور پر، ٹیومر کے خلیوں پر میکانی محرکات کے ذریعے انتخابی حملہ کیا جا سکتا ہے جو میزبان ماحول کو محفوظ رکھتے ہیں۔یہ طرز عمل کلیدی شواہد کا براہ راست نتیجہ ہے کہ زیادہ تر معاملات میں ٹیومر کے خلیے صحت مند خلیوں سے زیادہ کمزور ہوتے ہیں، ممکنہ طور پر ان کی 37,38,39,40 کے پھیلاؤ اور منتقلی کی صلاحیت کو بڑھانا۔سنگل سیل ماڈلز کے ساتھ حاصل کردہ نتائج کی بنیاد پر، مثلاً مائیکرو اسکیل پر، کینسر کے خلیات کی سلیکٹیوٹی کو بھی میسو اسکیل پر متضاد سیل مجموعوں کے ہارمونک ردعمل کے عددی مطالعہ کے ذریعے ظاہر کیا گیا ہے۔کینسر کے خلیات اور صحت مند خلیات کی مختلف فیصد فراہم کرتے ہوئے، کثیر سیلولر ایگریگیٹس سینکڑوں مائیکرو میٹر سائز میں درجہ بندی کے مطابق بنائے گئے تھے۔ان مجموعوں کے میسولیول پر، دلچسپی کی کچھ خوردبین خصوصیات کو مرکزی ساختی عناصر کے براہ راست نفاذ کی وجہ سے محفوظ کیا جاتا ہے جو واحد خلیات کے مکینیکل رویے کو نمایاں کرتے ہیں۔خاص طور پر، ہر ایک خلیہ تناؤ پر مبنی فن تعمیر کا استعمال کرتا ہے تاکہ مختلف prestressed cytoskeletal ڈھانچے کے ردعمل کی نقل کی جا سکے، اس طرح ان کی مجموعی سختی 12,13 کو متاثر کرتی ہے۔مندرجہ بالا ادب کے نظریاتی پیشین گوئیوں اور ان وٹرو تجربات نے حوصلہ افزا نتائج دیے ہیں، جو اس بات کی نشاندہی کرتے ہیں کہ ٹیومر ماسز کی کم شدت والے علاج الٹراساؤنڈ (LITUS) کے لیے حساسیت کا مطالعہ کرنے کی ضرورت ہے، اور ٹیومر ماس کی شعاع ریزی کی فریکوئنسی کا اندازہ بہت اہم ہے۔سائٹ پر درخواست کے لیے LITUS کی پوزیشن۔
تاہم، بافتوں کی سطح پر، انفرادی جزو کی ذیلی میکروسکوپک وضاحت لامحالہ ختم ہو جاتی ہے، اور ٹیومر کے بافتوں کی خصوصیات کو ترتیب وار طریقوں کا استعمال کرتے ہوئے بڑے پیمانے پر بڑھنے اور تناؤ کی وجہ سے دوبارہ تشکیل دینے کے عمل کا پتہ لگایا جا سکتا ہے۔ ترقی41.42 کے پیمانے پر ٹشو کی لچک میں تبدیلیاں۔درحقیقت، یونی سیلولر اور مجموعی نظاموں کے برعکس، ٹھوس ٹیومر ماس نرم بافتوں میں بڑھتے ہیں جس کی وجہ غیر معمولی بقایا تناؤ کے بتدریج جمع ہونے کی وجہ سے ہوتا ہے، جو مجموعی طور پر انٹراٹیمورل سختی میں اضافے کی وجہ سے قدرتی میکانکی خصوصیات کو تبدیل کر دیتا ہے، اور ٹیومر سکلیروسیس اکثر ایک فیصلہ کن عنصر بن جاتا ہے۔ ٹیومر کا پتہ لگانا.
ان تحفظات کو ذہن میں رکھتے ہوئے، یہاں ہم ٹیومر اسفیرائڈز کے سونوڈینامک ردعمل کا تجزیہ کرتے ہیں جو ایک عام بافتوں کے ماحول میں بڑھتے ہوئے لچکدار کروی شمولیت کے طور پر بنائے گئے ہیں۔زیادہ واضح طور پر، ٹیومر کے مرحلے کے ساتھ منسلک لچکدار خصوصیات کا تعین پچھلے کام میں کچھ مصنفین کے ذریعہ حاصل کردہ نظریاتی اور تجرباتی نتائج کی بنیاد پر کیا گیا تھا۔ان میں سے، متضاد میڈیا میں ویوو میں اگنے والے ٹھوس ٹیومر اسفیرائڈز کے ارتقاء کا مطالعہ ٹیومر کے بڑے پیمانے پر ہونے اور اس سے منسلک انٹراٹومورل تناؤ کی ترقی کی پیشین گوئی کرنے کے لیے انٹراسپیس ڈائنامکس کے ساتھ مل کر غیر لکیری مکینیکل ماڈل 41,43,44 کا استعمال کرتے ہوئے کیا گیا ہے۔جیسا کہ اوپر ذکر کیا گیا ہے، نمو (مثلاً، غیر لچکدار اسٹریچنگ) اور بقایا تناؤ ٹیومر کے مواد کی خصوصیات کی ترقی پسند دوبارہ تشکیل کا سبب بنتا ہے، اس طرح اس کے صوتی ردعمل کو بھی بدلتا ہے۔یہ نوٹ کرنا ضروری ہے کہ ریفری میں۔41 ٹیومر میں ترقی اور ٹھوس تناؤ کے شریک ارتقاء کو جانوروں کے ماڈلز میں تجرباتی مہمات میں دکھایا گیا ہے۔خاص طور پر، مختلف مراحل پر چھاتی کے ٹیومر کی سختی کا موازنہ اس سختی کے ساتھ جو سلیکو میں اسی طرح کے حالات کو ایک ہی جہتوں کے ساتھ کروی محدود عنصر کے ماڈل پر دوبارہ پیدا کرکے اور پیش گوئی شدہ بقایا تناؤ کے میدان کو مدنظر رکھتے ہوئے اس کے مجوزہ طریقہ کی تصدیق کرتا ہے۔ ماڈل کی درستگی.اس کام میں، پہلے حاصل کردہ نظریاتی اور تجرباتی نتائج کو ایک نئی ترقی یافتہ علاج کی حکمت عملی تیار کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔خاص طور پر، اسی ارتقائی مزاحمتی خصوصیات کے ساتھ پیش گوئی شدہ سائز کا حساب یہاں لگایا گیا تھا، جو اس طرح تعدد کی حدود کا اندازہ لگانے کے لیے استعمال کیے گئے تھے جس میں میزبان ماحول میں سرایت شدہ ٹیومر ماس زیادہ حساس ہوتے ہیں۔اس مقصد کے لیے، ہم نے الٹراسونک محرکات کے جواب میں بکھرنے کے عام طور پر قبول شدہ اصول کے مطابق صوتی اشارے کو مدنظر رکھتے ہوئے مختلف مراحل میں ٹیومر ماس کے متحرک رویے کی چھان بین کی اور اسفیرائیڈ کے ممکنہ گونج والے مظاہر کو اجاگر کیا۔ .ٹیومر اور میزبان پر انحصار کرتے ہوئے ٹشوز کے درمیان سختی میں نمو پر منحصر فرق۔
اس طرح، تجرباتی اعداد و شمار کی بنیاد پر میزبان کے ارد گرد کے لچکدار ماحول میں ٹیومر ماسز کو رداس \(a\) کے لچکدار دائروں کے طور پر بنایا گیا تھا جس میں دکھایا گیا تھا کہ کس طرح کروی شکلوں میں بڑے مہلک ڈھانچے کی حالت میں اضافہ ہوتا ہے۔شکل 1 کا حوالہ دیتے ہوئے، کروی نقاط کا استعمال کرتے ہوئے \(\{r,\theta,\varphi \}\) (جہاں \(\theta\) اور \(\varphi\) بالترتیب بے ضابطگی زاویہ اور ایزیموت زاویہ کی نمائندگی کرتے ہیں، ٹیومر ڈومین صحت مند جگہ میں سرایت شدہ علاقے پر قبضہ کرتا ہے \({\mathcal {V}}_{T}=\{ (r,\theta,\varphi):r\le a\}\) غیر محدود علاقہ \({\mathcal { V} __{H} = \{ (r,\theta,\varphi):r > a\}\)۔بہت سے لٹریچرز 45,46,47,48 میں اچھی طرح سے قائم ایلسٹوڈائنامک بنیادوں پر مبنی ریاضی کے ماڈل کی مکمل وضاحت کے لیے ضمنی معلومات (SI) کا حوالہ دیتے ہوئے، ہم یہاں ایک ایسے مسئلے پر غور کرتے ہیں جس کی خصوصیت ایک محور ہم آہنگی موڈ ہے۔اس مفروضے سے یہ ظاہر ہوتا ہے کہ ٹیومر اور صحت مند علاقوں کے اندر تمام متغیرات ازیموتھل کوآرڈینیٹ \(\varphi\) سے آزاد ہیں اور اس سمت میں کوئی تحریف نہیں ہوتی ہے۔نتیجتاً، نقل مکانی اور تناؤ کے شعبوں کو دو اسکیلر پوٹینشل \(\phi = \hat{\phi}\left( {r,\theta} \right)e^{{ – i \omega {\kern 1pt } سے حاصل کیا جا سکتا ہے۔ t }}\) اور \(\chi = \hat{\chi }\left( {r,\theta } \right)e^{{ – i\omega {\kern 1pt} t }}\), وہ ہیں بالترتیب ایک طول البلد لہر اور قینچ کی لہر سے متعلق ہے، اتفاقی وقت t اضافے کے درمیان \(\theta \) اور واقعہ لہر کی سمت اور پوزیشن ویکٹر کے درمیان زاویہ \({\mathbf {x))\) ( جیسا کہ شکل 1 میں دکھایا گیا ہے) اور \(\omega = 2\pi f\) کونیی فریکوئنسی کی نمائندگی کرتا ہے۔خاص طور پر، واقعہ کے میدان کو ہوائی جہاز کی لہر \(\phi_{H}^{(in)}\) (ایس آئی سسٹم میں بھی متعارف کرایا گیا ہے، مساوات میں (A.9)) جسم کے حجم میں پھیلا ہوا ہے۔ قانون کے اظہار کے مطابق
جہاں \(\phi_{0}\) طول و عرض کا پیرامیٹر ہے۔کروی لہر کے فنکشن کا استعمال کرتے ہوئے واقعہ ہوائی جہاز کی لہر (1) کی کروی توسیع معیاری دلیل ہے:
جہاں \(j_{n}\) پہلی قسم کی ترتیب کا کروی بیسل فعل ہے \(n\)، اور \(P_{n}\) Legendre polynomial ہے۔سرمایہ کاری کے دائرے کی واقعہ کی لہر کا ایک حصہ ارد گرد کے درمیانے درجے میں بکھرا ہوا ہے اور واقعے کے میدان کو اوور لیپ کرتا ہے، جب کہ دوسرا حصہ کرہ کے اندر بکھرا ہوا ہے، جو اس کی کمپن میں حصہ ڈالتا ہے۔ایسا کرنے کے لیے، لہر کی مساوات کے ہارمونک حل \(\nabla^{2} \hat{\phi } + k_{1}^{2} {\mkern 1mu} \hat{\phi } = 0\,\ ) اور \ (\ nabla^{2} {\mkern 1mu} \hat{\chi } + k_{2}^{2} \hat{\chi } = 0\), مثال کے طور پر Eringen45 کے ذریعہ فراہم کردہ (SI بھی دیکھیں ) ٹیومر اور صحت مند علاقوں کی نشاندہی کر سکتا ہے.خاص طور پر، بکھری ہوئی توسیعی لہریں اور میزبان میڈیم \(H\) میں پیدا ہونے والی آئسوولومک لہریں اپنی متعلقہ ممکنہ توانائیوں کو تسلیم کرتی ہیں:
ان میں، پہلی قسم کی کروی ہینکل فنکشن \(h_{n}^{(1)}\) کو باہر جانے والی بکھری ہوئی لہر پر غور کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے، اور \(\alpha_{n}\) اور \(\beta_{ n}\ ) نامعلوم گتانک ہیں۔مساوات میںمساوات (2)–(4) میں، اصطلاحات \(k_{H1}\) اور \(k_{H2}\) جسم کے مرکزی حصے میں بالترتیب ( SI دیکھیں)۔ٹیومر اور شفٹوں کے اندر کمپریشن فیلڈز کی شکل ہوتی ہے۔
جہاں \(k_{T1}\) اور \(k_{T2}\) ٹیومر کے علاقے میں طول بلد اور ٹرانسورس لہر نمبروں کی نمائندگی کرتے ہیں، اور نامعلوم گتانک ہیں \(\gamma_{n} {\mkern 1mu}\) , \(\ eta_{n} {\mkern 1mu}\)۔ان نتائج کی بنیاد پر، غیر صفر شعاعی اور محیطی نقل مکانی کے اجزاء زیر غور مسئلہ میں صحت مند خطوں کی خصوصیت ہیں، جیسے \(u_{Hr}\) اور \(u_{H\theta}\) (\(u_{ H\ varphi }\ ) توازن کے مفروضے کی اب ضرورت نہیں ہے) — تعلق سے حاصل کیا جا سکتا ہے \(u_{Hr} = \partial_{r} \left( {\phi + \partial_{r} (r\chi ) } \right) + k_}^{2 } {\mkern 1mu} r\chi\) اور \(u_{H\theta} = r^{- 1} \partial_{\theta} \left({\phi + \partial_{r } ( r\chi ) } \right)\) بنا کر \(\phi = \phi_{H}^{(in)} + \phi_{H}^{(s)}\) اور \ (\chi = \chi_ {H}^ {(s)}\) (تفصیلی ریاضیاتی اخذ کے لیے SI دیکھیں)۔اسی طرح، \(\phi = \phi_{T}^{(s)}\) اور \(\chi = \chi_{T}^{(s)}\) کو تبدیل کرنے سے {Tr} = \partial_{r} \left( {\phi + \partial_{r} (r\chi)} \right) + k_{T2}^{2} {\mkern 1mu} r\chi\) اور \(u_{T\theta} = r^{-1}\partial _{\theta }\left({\phi +\partial_{r}(r\chi )}\right)\)۔
(بائیں) ایک صحت مند ماحول میں اگنے والے ایک کروی ٹیومر کی جیومیٹری جس کے ذریعے ایک واقعہ کا میدان پھیلتا ہے، (دائیں) ٹیومر کے رداس کے ایک فنکشن کے طور پر ٹیومر-میزبان سختی کے تناسب کے مطابق ارتقاء، رپورٹ کردہ ڈیٹا (کیروٹینوٹو ایٹ ال۔ 41 سے اخذ کردہ) کمپریشن ٹیسٹوں میں وٹرو کو چھاتی کے ٹھوس ٹیومر سے حاصل کیا گیا تھا جن کو MDA-MB-231 خلیوں کے ساتھ ٹیکہ لگایا گیا تھا۔
لکیری لچکدار اور آئسوٹروپک مواد کو فرض کرتے ہوئے، صحت مند اور ٹیومر والے خطوں میں غیر صفر تناؤ والے اجزاء، یعنی \(\sigma_{Hpq}\) اور \(\sigma_{Tpq}\) - عمومی ہُک کے قانون کی پابندی کریں، اس بات کو دیکھتے ہوئے کہ مختلف Lamé moduli ہیں، جو میزبان اور ٹیومر کی لچک کو نمایاں کرتے ہیں، اسے \(\{ \mu_{H},\,\lambda_{H} \}\) اور \(\{ \mu_{T},\, \lambda_ {T} \ }\) (SI میں دکھائے گئے تناؤ کے اجزاء کے مکمل اظہار کے لیے مساوات (A.11) دیکھیں)۔خاص طور پر، حوالہ 41 کے اعداد و شمار کے مطابق اور شکل 1 میں پیش کیا گیا، بڑھتے ہوئے ٹیومر نے بافتوں کی لچک میں تبدیلی ظاہر کی۔اس طرح، میزبان اور ٹیومر کے علاقوں میں نقل مکانی اور تناؤ کا تعین مکمل طور پر نامعلوم مستقلوں کے سیٹ تک ہوتا ہے \({{ \varvec{\upxi}}__{n} = \{ \alpha_{n} ,{\mkern 1mu } \ beta_{ n} {\mkern 1mu} \gamma_{n} ,\eta_{n} \}\ ) نظریاتی طور پر لامحدود ابعاد رکھتا ہے۔ان گتانک ویکٹرز کو تلاش کرنے کے لیے، ٹیومر اور صحت مند علاقوں کے درمیان مناسب انٹرفیس اور باؤنڈری کنڈیشنز متعارف کرائے گئے ہیں۔ٹیومر ہوسٹ انٹرفیس \(r = a\) پر کامل بائنڈنگ فرض کرتے ہوئے، نقل مکانی اور دباؤ کے تسلسل کے لیے درج ذیل شرائط کی ضرورت ہوتی ہے۔
سسٹم (7) لامحدود حل کے ساتھ مساوات کا ایک نظام بناتا ہے۔اس کے علاوہ، ہر باؤنڈری کی حالت بے ضابطگی \(\theta\) پر منحصر ہوگی۔باؤنڈری ویلیو کے مسئلے کو مکمل الجبری مسئلہ تک کم کرنے کے لیے \(N\) بند نظاموں کے سیٹوں کے ساتھ، جن میں سے ہر ایک نامعلوم \({{\varvec{\upxi}}__{n} = \{ \alpha_ {n}، { \mkern 1mu} \beta_{n} {\mkern 1mu} \gamma_{n}, \eta_{n} \__{n = 0,…,N}\) (\ ( N \ کے ساتھ) to \infty \)، نظریاتی طور پر)، اور مثلثی اصطلاحات پر مساوات کے انحصار کو ختم کرنے کے لیے، انٹرفیس کی شرائط کو Legendre polynomials کی orthogonality کا استعمال کرتے ہوئے کمزور شکل میں لکھا جاتا ہے۔خاص طور پر، مساوات (7)1,2 اور (7)3,4 کو \(P_{n} \left( {\cos \theta} \right)\) اور \(P_{n}^{ سے ضرب کیا جاتا ہے۔ 1} \left( { \cos\theta}\right)\) اور پھر ریاضیاتی شناخت کا استعمال کرتے ہوئے \(0\) اور \(\pi\) کے درمیان ضم کریں:
اس طرح، انٹرفیس کی حالت (7) ایک چوکور الجبری مساوات کا نظام لوٹاتی ہے، جسے میٹرکس کی شکل میں \({\mathbb{D}}_{n} (a) \cdot {{\varvec{\upxi }} کے طور پر ظاہر کیا جا سکتا ہے۔ } _{ n} = {\mathbf{q}}_{n} (a)\) اور کرمر کے اصول کو حل کرکے نامعلوم \({{\varvec{\upxi}}__{n}\ ) حاصل کریں۔
کرہ کی طرف سے بکھرے ہوئے توانائی کے بہاؤ کا اندازہ لگانے اور میزبان میڈیم میں پھیلنے والے بکھرے ہوئے فیلڈ کے ڈیٹا کی بنیاد پر اس کے صوتی ردعمل کے بارے میں معلومات حاصل کرنے کے لیے، ایک صوتی مقدار دلچسپی کا حامل ہے، جو کہ ایک نارملائزڈ بِسٹاٹک سکیٹرنگ کراس سیکشن ہے۔خاص طور پر، بکھرنے والا کراس سیکشن، \(s) کی نشاندہی کرتا ہے، بکھرے ہوئے سگنل کے ذریعے منتقل ہونے والی صوتی طاقت اور واقعے کی لہر کے ذریعے منتقل ہونے والی توانائی کی تقسیم کے درمیان تناسب کو ظاہر کرتا ہے۔اس سلسلے میں، شکل کے فعل کی وسعت \(\left| {F_{\infty} \left(\theta \right)} \right|^{2}\) صوتی میکانزم کے مطالعہ میں کثرت سے استعمال ہونے والی مقدار ہے۔ تلچھٹ میں اشیاء کے مائع یا ٹھوس بکھرنے میں سرایت۔مزید واضح طور پر، شکل کے فنکشن کے طول و عرض کو تفریق بکھرنے والے کراس سیکشن \(ds\) فی یونٹ رقبہ کے طور پر بیان کیا گیا ہے، جو واقعہ کی لہر کے پھیلاؤ کی سمت سے معمول سے مختلف ہے:
جہاں \(f_{n}^{pp}\) اور \(f_{n}^{ps}\) موڈل فنکشن کی نشاندہی کرتے ہیں، جو طول بلد لہر کی طاقتوں کے تناسب اور بکھری ہوئی لہر کے نسبت سے مراد ہے ریسیونگ میڈیم میں واقع P-wave کو بالترتیب درج ذیل اظہار کے ساتھ دیا گیا ہے۔
جزوی لہر کے افعال (10) کا آزادانہ طور پر ریزونینٹ سکیٹرنگ تھیوری (RST) 49,50,51,52 کے مطابق مطالعہ کیا جا سکتا ہے، جو مختلف طریقوں کا مطالعہ کرتے وقت ہدف کی لچک کو کل آوارہ فیلڈ سے الگ کرنا ممکن بناتا ہے۔اس طریقہ کار کے مطابق، موڈل فارم فنکشن کو دو مساوی حصوں کے مجموعہ میں گلایا جا سکتا ہے، یعنی \(f_{n} = f_{n}^{(res)} + f_{n}^{(b)}\ ) بالترتیب گونجنے والے اور غیر گونجنے والے پس منظر کے طول و عرض سے متعلق ہیں۔گونجنے والے موڈ کی شکل کا فنکشن ہدف کے ردعمل سے متعلق ہے، جبکہ پس منظر عام طور پر بکھرنے والے کی شکل سے متعلق ہوتا ہے۔ہر موڈ کے لیے ہدف کے پہلے فارمینٹ کا پتہ لگانے کے لیے، موڈل ریزوننس شکل فنکشن کا طول و عرض \(\left| {f_{n}^{(res)} \left( \theta \right)} \right|\ ) ایک لچکدار میزبان مواد میں ناقابل تسخیر دائروں پر مشتمل ایک سخت پس منظر کو فرض کرتے ہوئے شمار کیا جاتا ہے۔یہ مفروضہ اس حقیقت سے حوصلہ افزائی کرتا ہے کہ، عام طور پر، بقایا کمپریسیو تناؤ کی وجہ سے ٹیومر کے بڑے پیمانے پر بڑھنے کے ساتھ سختی اور کثافت دونوں میں اضافہ ہوتا ہے۔اس طرح، ترقی کی شدید سطح پر، مائبادی کا تناسب \(\rho_{T} c_{1T} /\rho_{H} c_{1H}\) زیادہ تر میکروسکوپک ٹھوس ٹیومر کے لیے 1 سے زیادہ ہونے کی امید ہے ٹشوزمثال کے طور پر، Krouskop et al.53 نے پروسٹیٹ ٹشوز کے لیے کینسر اور نارمل ماڈیولس کا تناسب تقریباً 4 بتایا، جب کہ چھاتی کے بافتوں کے نمونوں کے لیے یہ قدر بڑھ کر 20 ہو گئی۔یہ تعلقات لامحالہ ٹشو کی صوتی رکاوٹ کو تبدیل کرتے ہیں، جیسا کہ elastography analysis54,55,56 سے بھی ظاہر ہوتا ہے، اور اس کا تعلق ٹیومر کے زیادہ پھیلاؤ کی وجہ سے ہونے والے مقامی بافتوں کے گاڑھا ہونے سے ہو سکتا ہے۔اس فرق کو تجرباتی طور پر مختلف مراحل میں بڑھنے والے چھاتی کے ٹیومر بلاکس کے سادہ کمپریشن ٹیسٹوں کے ساتھ بھی دیکھا گیا ہے، اور مواد کی دوبارہ تشکیل کو غیر لکیری طور پر بڑھنے والے ٹیومر 43,44 کے پیش گوئی کرنے والے کراس اسپیسز ماڈل کے ساتھ اچھی طرح سے پیروی کیا جا سکتا ہے۔حاصل کردہ سختی کے اعداد و شمار کا براہ راست تعلق فارمولے کے مطابق ٹھوس ٹیومر کے جوان کے ماڈیولس کے ارتقاء سے ہے \(E_{T} = S\left( {1 – \nu ^{2} } \right)/a\sqrt \ varepsilon\ )( رداس کے ساتھ دائرے \(a\)، سختی \(S\) اور Poisson کا تناسب \(\nu\) دو سخت پلیٹوں 57 کے درمیان، جیسا کہ شکل 1 میں دکھایا گیا ہے)۔اس طرح، مختلف نمو کی سطحوں پر ٹیومر اور میزبان کی صوتی رکاوٹ کی پیمائش حاصل کرنا ممکن ہے۔خاص طور پر، تصویر 1 میں 2 kPa کے برابر نارمل ٹشو کے ماڈیولس کے مقابلے میں، تقریباً 500 سے 1250 mm3 کے حجم کی حد میں چھاتی کے ٹیومر کے لچکدار ماڈیولس کے نتیجے میں تقریباً 10 kPa سے 16 kPa تک اضافہ ہوا، جو کہ رپورٹ کردہ ڈیٹا کے مطابق۔حوالہ جات 58، 59 میں یہ پایا گیا کہ چھاتی کے بافتوں کے نمونوں میں دباؤ 0.25–4 kPa ہے جس میں پری کمپریشن غائب ہو جاتا ہے۔یہ بھی فرض کریں کہ تقریباً ناقابل دبانے والے بافتوں کا Poisson کا تناسب 41.60 ہے، جس کا مطلب ہے کہ حجم بڑھنے کے ساتھ ساتھ ٹشو کی کثافت نمایاں طور پر تبدیل نہیں ہوتی ہے۔خاص طور پر، اوسط بڑے پیمانے پر آبادی کی کثافت \(\rho = 945\, {\text{kg}}\,{\text{m}}^{ – 3}\)61 استعمال کیا جاتا ہے۔ان خیالات کے ساتھ، سختی مندرجہ ذیل اظہار کا استعمال کرتے ہوئے پس منظر کے موڈ پر لے جا سکتی ہے:
جہاں نامعلوم مستقل \(\widehat{{{\varvec{\upxi))))_{n} = \{\delta_{n} ,\upsilon_{n} \}\) تسلسل کو مدنظر رکھتے ہوئے شمار کیا جا سکتا ہے۔ bias ( 7 )2,4، یعنی الجبری سسٹم کو حل کرکے \(\widehat{{\mathbb{D}}}__{n} (a) \cdot \widehat{({\varvec{\upxi}} } } _{n } = \widehat{{\mathbf{q}}__{n} (a)\) نابالغوں میں شامل\(\widehat{{\mathbb{D}}}} {n} (a) = \ { { \ mathbb{D}}_{n} (a)\}_{{\{ (1,3),(1,3)\} }}\) اور متعلقہ آسان کالم ویکٹر\(\widehat {{\mathbf {q}}}}{n} (а)\) مساوات (11) میں بنیادی معلومات فراہم کرتا ہے، بیک سکیٹرنگ ریزوننٹ موڈ فنکشن \(\left| {f_{n}^{{)۔ \بائیں n}^{pp(b)} \left( \theta \right)} \right|\) اور \( \left|{f_{n}^{{\left( {res} \right)\,ps} } \بائیں تھیٹا \right)} \right|\) بالترتیب P-wave excitation اور P- اور S-wave کی عکاسی سے مراد ہے۔مزید، پہلے طول و عرض کا تخمینہ \(\theta = \pi\)، اور دوسرے طول و عرض کا تخمینہ \(\theta = \pi/4\) لگایا گیا تھا۔مختلف ساخت کی خصوصیات کو لوڈ کرکے۔شکل 2 سے پتہ چلتا ہے کہ تقریباً 15 ملی میٹر قطر تک ٹیومر اسفیرائڈز کی گونج والی خصوصیات بنیادی طور پر 50-400 kHz کے فریکوئنسی بینڈ میں مرکوز ہوتی ہیں، جو کہ گونجنے والے ٹیومر کی حوصلہ افزائی کے لیے کم تعدد الٹراساؤنڈ استعمال کرنے کے امکان کی نشاندہی کرتی ہے۔خلیاتبہت کچھ۔اس فریکوئنسی بینڈ میں، RST تجزیہ سے 1 سے 6 تک کے لیے سنگل موڈ فارمینٹ کا انکشاف ہوا، جس کو شکل 3 میں نمایاں کیا گیا ہے۔ یہاں، pp- اور ps- بکھری ہوئی لہریں پہلی قسم کے فارمیٹس کو ظاہر کرتی ہیں، جو بہت کم تعدد پر ہوتی ہیں، جو اس سے بڑھ جاتی ہیں۔ موڈ 1 کے لیے تقریباً 20 kHz سے n = 6 کے لیے تقریباً 60 kHz، کرہ کے رداس میں کوئی خاص فرق نہیں دکھا رہا ہے۔اس کے بعد ریزوننٹ فنکشن ps زوال پذیر ہوتا ہے، جب کہ بڑے طول و عرض پی پی فارمیٹس کا مجموعہ تقریباً 60 کلو ہرٹز کا وقفہ فراہم کرتا ہے، جو کہ موڈ نمبر میں اضافے کے ساتھ زیادہ فریکوئنسی شفٹ کو ظاہر کرتا ہے۔تمام تجزیے Mathematica®62 کمپیوٹنگ سافٹ ویئر کا استعمال کرتے ہوئے کیے گئے تھے۔
مختلف سائز کے بریسٹ ٹیومر کے ماڈیول سے حاصل کردہ بیک سکیٹر فارم کے افعال کو تصویر 1 میں دکھایا گیا ہے، جہاں اکاؤنٹ موڈ سپرپوزیشن کو مدنظر رکھتے ہوئے سب سے زیادہ بکھرنے والے بینڈز کو نمایاں کیا گیا ہے۔
منتخب طریقوں کی گونجیں \(n = 1\) سے \(n = 6\) تک، مختلف ٹیومر سائز (\(\ بائیں | {f_{ n}} سے سیاہ منحنی خطوط) پر P- لہر کے جوش اور انعکاس پر شمار کیے جاتے ہیں۔ {{\ left( {res} \,pp}} \left( \pi \right)} \right| = \left| {f_{n}^{pp} \left ( \pi \ right) – f_{n }^{pp(b)} \left( \pi \right)} \right|\)) اور P-wave excitation اور S-wave انعکاس (موڈل شکل کے فنکشن کے ذریعہ دیے گئے سرمئی رنگ کے منحنی خطوط \( \left | { f_{n }^{{\left( {res} \right)\,ps}} \left( {\pi /4} \right)} \right| = Left| {f_{n} ^{ ps} \left( {\pi /4} \right) – f_{n}^{ps(b)} \left( {\pi /4} \right)} \right |\))۔
دور دراز کے پھیلاؤ کے حالات کا استعمال کرتے ہوئے اس ابتدائی تجزیے کے نتائج بڑے پیمانے پر مائکرو وائبریشن تناؤ کے اثر کا مطالعہ کرنے کے لیے درج ذیل عددی نقلوں میں ڈرائیو کے لیے مخصوص ڈرائیو فریکوئنسی کے انتخاب کی رہنمائی کر سکتے ہیں۔نتائج سے پتہ چلتا ہے کہ زیادہ سے زیادہ تعدد کی انشانکن ٹیومر کی نشوونما کے دوران مرحلے کے لحاظ سے مخصوص ہوسکتی ہے اور اس کا تعین نمو کے نمونوں کے نتائج کو استعمال کرتے ہوئے کیا جاسکتا ہے تاکہ بیماری کے علاج میں استعمال ہونے والی بائیو مکینیکل حکمت عملیوں کو قائم کیا جاسکے تاکہ ٹشووں کی دوبارہ تشکیل کی درست پیش گوئی کی جاسکے۔
نینو ٹیکنالوجی میں نمایاں پیش رفت سائنسی برادری کو نئے حل اور طریقے تلاش کرنے کی طرف راغب کر رہی ہے تاکہ vivo ایپلی کیشنز کے لیے چھوٹے اور کم سے کم حملہ آور طبی آلات تیار کیے جا سکیں۔اس تناظر میں، LOF ٹیکنالوجی نے آپٹیکل فائبر کی صلاحیتوں کو بڑھانے کی قابل ذکر صلاحیت دکھائی ہے، جس سے لائف سائنس ایپلی کیشنز 21، 63، 64، 65 کے لیے نئے کم سے کم ناگوار فائبر آپٹک آلات تیار کیے جا سکتے ہیں۔ 2D اور 3D مواد کو یکجا کرنے کا خیال نانوسکل پر مکمل مقامی کنٹرول کے ساتھ آپٹیکل ریشوں کے 25 اور/یا سرے کے 64 اطراف میں مطلوبہ کیمیائی، حیاتیاتی اور آپٹیکل خصوصیات کے ساتھ فائبر آپٹک نانوپٹوڈس کی ایک نئی کلاس کے ظہور کا باعث بنتا ہے۔تشخیصی اور علاج کے افعال کی ایک وسیع رینج ہے۔دلچسپ بات یہ ہے کہ اپنی جیومیٹرک اور مکینیکل خصوصیات (چھوٹے کراس سیکشن، بڑے پہلو کا تناسب، لچک، کم وزن) اور مواد (عام طور پر شیشے یا پولیمر) کی حیاتیاتی مطابقت کی وجہ سے، آپٹیکل فائبر سوئیوں اور کیتھیٹرز میں داخل کرنے کے لیے موزوں ہیں۔طبی ایپلی کیشنز 20، "سوئی ہسپتال" کے ایک نئے وژن کے لیے راہ ہموار کرتے ہیں (شکل 4 دیکھیں)۔
درحقیقت، LOF ٹیکنالوجی کی طرف سے فراہم کردہ آزادی کی ڈگریوں کی وجہ سے، مختلف دھاتی اور/یا ڈائی الیکٹرک مواد سے بنائے گئے مائیکرو- اور نانو اسٹرکچرز کے انضمام کو استعمال کرتے ہوئے، آپٹیکل ریشوں کو مخصوص ایپلی کیشنز کے لیے مناسب طریقے سے فعال کیا جا سکتا ہے جو اکثر گونجنے والے موڈ کی حوصلہ افزائی کو سپورٹ کرتے ہیں۔، روشنی کا میدان 21 مضبوطی سے کھڑا ہے۔ذیلی طول موج کے پیمانے پر روشنی کی روک تھام، اکثر کیمیائی اور/یا حیاتیاتی پروسیسنگ63 کے ساتھ مل کر اور حساس مواد جیسے سمارٹ پولیمر65,66 کا انضمام روشنی اور مادے کے تعامل پر کنٹرول کو بڑھا سکتا ہے، جو تھیرانوسٹک مقاصد کے لیے مفید ہو سکتا ہے۔انٹیگریٹڈ اجزاء/مواد کی قسم اور سائز کا انتخاب ظاہر ہے کہ جسمانی، حیاتیاتی یا کیمیائی پیرامیٹرز پر منحصر ہے جس کا پتہ لگایا جائے گا 21,63۔
جسم میں مخصوص جگہوں پر بھیجی جانے والی طبی سوئیوں میں ایل او ایف پروبس کا انضمام Vivo میں مقامی سیال اور ٹشو بایپسی کو قابل بنائے گا، جس سے بیک وقت مقامی علاج کی اجازت ملے گی، ضمنی اثرات کو کم کیا جائے گا اور کارکردگی میں اضافہ ہوگا۔ممکنہ مواقع میں کینسر سمیت مختلف گردش کرنے والے بائیو مالیکیولز کا پتہ لگانا شامل ہے۔بائیو مارکر یا مائیکرو آر این اے (miRNAs)67، لکیری اور غیر لکیری اسپیکٹروسکوپی کا استعمال کرتے ہوئے کینسر کے ٹشوز کی شناخت جیسے کہ رامان اسپیکٹروسکوپی (SERS)31، ہائی ریزولوشن فوٹو اکوسٹک امیجنگ 22,28,68، لیزر سرجری اور ablation69، اور مقامی ڈلیوری دوائیں لائٹ 27 کا استعمال کرتے ہوئے انسانی جسم میں سوئیوں کی خودکار رہنمائی 20۔یہ بات قابل غور ہے کہ اگرچہ آپٹیکل ریشوں کا استعمال الیکٹرانک اجزاء پر مبنی "کلاسیکی" طریقوں کے عام نقصانات سے بچتا ہے، جیسے کہ برقی رابطوں کی ضرورت اور برقی مقناطیسی مداخلت کی موجودگی، یہ مختلف LOF سینسروں کو مؤثر طریقے سے مربوط ہونے کی اجازت دیتا ہے۔ نظامواحد طبی انجکشن.نقصان دہ اثرات کو کم کرنے پر خاص توجہ دی جانی چاہیے جیسے آلودگی، نظری مداخلت، جسمانی رکاوٹیں جو مختلف افعال کے درمیان کراس اسٹالک اثرات کا باعث بنتی ہیں۔تاہم، یہ بھی سچ ہے کہ ذکر کردہ بہت سے افعال کا ایک ہی وقت میں فعال ہونا ضروری نہیں ہے۔یہ پہلو کم از کم مداخلت کو کم کرنا ممکن بناتا ہے، اس طرح ہر تحقیقات کی کارکردگی اور طریقہ کار کی درستگی پر منفی اثر کو محدود کرتا ہے۔یہ تحفظات ہمیں "ہسپتال میں سوئی" کے تصور کو ایک سادہ وژن کے طور پر دیکھنے کی اجازت دیتے ہیں تاکہ لائف سائنسز میں علاج کی سوئیوں کی اگلی نسل کے لیے ایک ٹھوس بنیاد رکھی جا سکے۔
اس مقالے میں زیر بحث مخصوص ایپلی کیشن کے حوالے سے، اگلے حصے میں ہم عددی طور پر طبی سوئی کی الٹراسونک لہروں کو انسانی بافتوں میں اپنے محور کے ساتھ پھیلاؤ کا استعمال کرتے ہوئے بھیجنے کی صلاحیت کی چھان بین کریں گے۔
الٹراسونک لہروں کے پھیلاؤ کو ایک طبی سوئی کے ذریعے پانی سے بھر کر نرم بافتوں میں داخل کیا جاتا ہے (تصویر 5a میں تصویر دیکھیں) کو محدود عنصر کے طریقہ کار (FEM)70 پر مبنی کمرشل کومسول ملٹی فزکس سافٹ ویئر کا استعمال کرتے ہوئے ماڈل بنایا گیا تھا، جہاں سوئی اور بافتوں کی ماڈلنگ کی جاتی ہے۔ لکیری لچکدار ماحول کے طور پر.
شکل 5b کا حوالہ دیتے ہوئے، سوئی کو ایک کھوکھلی سلنڈر (جسے "کینولا" بھی کہا جاتا ہے) سٹینلیس سٹیل سے بنایا گیا ہے، جو طبی سوئیوں کے لیے ایک معیاری مواد ہے71۔خاص طور پر، اسے ینگ کے ماڈیولس E = 205 GPa، پوسن کا تناسب ν = 0.28، اور کثافت ρ = 7850 kg m −372.73 کے ساتھ ماڈل کیا گیا تھا۔ہندسی طور پر، سوئی کی خصوصیت لمبائی L، اندرونی قطر D (جسے "کلیئرنس" بھی کہا جاتا ہے) اور دیوار کی موٹائی t ہے۔اس کے علاوہ، سوئی کی نوک کو طول بلد سمت (z) کے حوالے سے ایک زاویہ α پر مائل سمجھا جاتا ہے۔پانی کا حجم بنیادی طور پر سوئی کے اندرونی علاقے کی شکل سے مطابقت رکھتا ہے۔اس ابتدائی تجزیے میں، سوئی کو ٹشو کے ایک علاقے میں مکمل طور پر ڈوبی ہوئی تصور کی گئی تھی (غیر معینہ مدت تک توسیع کے لیے فرض کیا گیا تھا)، رداس rs کے دائرے کے طور پر بنایا گیا تھا، جو تمام نقالی کے دوران 85 ملی میٹر پر مستقل رہا۔مزید تفصیل میں، ہم کروی خطے کو بالکل مماثل پرت (PML) کے ساتھ ختم کرتے ہیں، جو کم از کم "خیالی" حدود سے منعکس ہونے والی ناپسندیدہ لہروں کو کم کرتی ہے۔اس کے بعد ہم نے رداس rs کا انتخاب کیا تاکہ کروی ڈومین باؤنڈری کو سوئی سے کافی دور رکھا جائے تاکہ کمپیوٹیشنل حل کو متاثر نہ کیا جا سکے، اور اتنا چھوٹا ہو کہ سمولیشن کی کمپیوٹیشنل لاگت کو متاثر نہ کرے۔
فریکوئنسی f اور طول و عرض A کی ایک ہارمونک طول بلد شفٹ اسٹائلس جیومیٹری کی نچلی حد پر لاگو ہوتی ہے۔یہ صورت حال نقلی جیومیٹری پر لاگو ان پٹ محرک کی نمائندگی کرتی ہے۔سوئی کی بقیہ حدود میں (ٹشو اور پانی کے ساتھ رابطے میں)، قبول شدہ ماڈل کو دو جسمانی مظاہر کے درمیان تعلق شامل سمجھا جاتا ہے، جن میں سے ایک ساختی میکانکس (سوئی کے علاقے کے لیے) سے متعلق ہے، اور دوسرا ساختی میکانکس کے لیے۔(آکیکولر ریجن کے لیے)، اس لیے متعلقہ شرائط صوتیات پر عائد کی جاتی ہیں (پانی اور ایکیکولر خطے کے لیے)74۔خاص طور پر، سوئی کی سیٹ پر لگائی جانے والی چھوٹی کمپن چھوٹی وولٹیج کی خرابی کا باعث بنتی ہے۔اس طرح، یہ فرض کرتے ہوئے کہ سوئی ایک لچکدار میڈیم کی طرح برتاؤ کرتی ہے، بے گھر ہونے والے ویکٹر U کا اندازہ ایلسٹوڈائنامک توازن مساوات (Navier)75 سے لگایا جا سکتا ہے۔سوئی کے ساختی دوغلے اس کے اندر پانی کے دباؤ میں تبدیلی کا باعث بنتے ہیں (جسے ہمارے ماڈل میں ساکن سمجھا جاتا ہے)، جس کے نتیجے میں صوتی لہریں سوئی کی طولانی سمت میں پھیلتی ہیں، بنیادی طور پر ہیلم ہولٹز مساوات 76 کی پابندی کرتی ہیں۔آخر میں، یہ فرض کرتے ہوئے کہ ٹشوز میں غیر لکیری اثرات نہ ہونے کے برابر ہیں اور یہ کہ قینچ کی لہروں کا طول و عرض دباؤ کی لہروں کے طول و عرض سے بہت چھوٹا ہے، ہیلم ہولٹز مساوات کو نرم بافتوں میں صوتی لہروں کے پھیلاؤ کے ماڈل کے لیے بھی استعمال کیا جا سکتا ہے۔اس قربت کے بعد، ٹشو کو 1000 kg/m3 کی کثافت اور 1540 m/s کی آواز کی رفتار کے ساتھ مائع77 سمجھا جاتا ہے (تعدد پر منحصر ڈیمپنگ اثرات کو نظر انداز کرتے ہوئے)۔ان دو طبعی شعبوں کو جوڑنے کے لیے، ٹھوس اور مائع کی حد پر معمول کی نقل و حرکت کے تسلسل کو یقینی بنانا ضروری ہے، ٹھوس کی باؤنڈری پر کھڑے دباؤ اور تناؤ کے درمیان جامد توازن، اور ٹینجینٹل تناؤ کی حد میں۔ مائع صفر کے برابر ہونا چاہیے۔75
اپنے تجزیے میں، ہم ٹشو کے اندر لہروں کے اخراج پر سوئی کے جیومیٹری کے اثر و رسوخ پر توجہ مرکوز کرتے ہوئے، ساکن حالات میں سوئی کے ساتھ صوتی لہروں کے پھیلاؤ کی تحقیقات کرتے ہیں۔خاص طور پر، ہم نے سوئی D کے اندرونی قطر، لمبائی L اور بیول زاویہ α کے اثر و رسوخ کی چھان بین کی، جس کی موٹائی t کو تمام معاملات کا مطالعہ کرنے کے لیے 500 µm پر رکھا گیا۔ٹی کی یہ قدر کمرشل سوئیوں کے لیے عام معیاری دیوار کی موٹائی 71 کے قریب ہے۔
عمومیت کے نقصان کے بغیر، سوئی کی بنیاد پر لاگو ہارمونک نقل مکانی کی فریکوئنسی f کو 100 kHz کے برابر لیا گیا، اور طول و عرض A 1 μm تھا۔خاص طور پر، فریکوئنسی 100 کلو ہرٹز پر سیٹ کی گئی تھی، جو سیکشن میں دیے گئے تجزیاتی تخمینوں سے مطابقت رکھتی ہے "ترقی پر منحصر الٹراساؤنڈ تعدد کا تخمینہ لگانے کے لیے کروی ٹیومر ماسز کا بکھرنے والا تجزیہ"، جہاں ٹیومر کے بڑے پیمانے پر گونج جیسا رویہ پایا گیا۔ فریکوئنسی رینج 50–400 kHz، جس میں سب سے بڑا بکھرنے والا طول و عرض 100–200 kHz کے ارد گرد کم تعدد پر مرکوز ہے (تصویر 2 دیکھیں)۔
مطالعہ کیا گیا پہلا پیرامیٹر سوئی کا اندرونی قطر D تھا۔سہولت کے لیے، اس کی تعریف سوئی کے گہا میں صوتی لہر کی لمبائی کے عددی حصے کے طور پر کی گئی ہے (یعنی پانی میں λW = 1.5 ملی میٹر)۔درحقیقت، دی گئی جیومیٹری (مثال کے طور پر ویو گائیڈ میں) کی خصوصیت والے آلات میں لہر کے پھیلاؤ کے مظاہر اکثر پروپیگیٹنگ لہر کی طول موج کے مقابلے میں استعمال ہونے والے جیومیٹری کے خصوصیت کے سائز پر منحصر ہوتے ہیں۔اس کے علاوہ، پہلے تجزیے میں، سوئی کے ذریعے صوتی لہر کے پھیلاؤ پر قطر D کے اثر کو بہتر طور پر ظاہر کرنے کے لیے، ہم نے ایک فلیٹ ٹپ پر غور کیا، زاویہ α = 90° مقرر کیا۔اس تجزیہ کے دوران، انجکشن کی لمبائی L 70 ملی میٹر پر طے کی گئی تھی.
انجیر پر۔6a اوسط آواز کی شدت کو بغیر ڈائمینشن لیس اسکیل پیرامیٹر SD کے فنکشن کے طور پر دکھاتا ہے، یعنی D = λW/SD کسی دائرے میں 10 ملی میٹر کے رداس کے ساتھ اسی سوئی کی نوک پر مرکوز ہے۔اسکیلنگ پیرامیٹر SD 2 سے 6 تک تبدیل ہوتا ہے، یعنی ہم 7.5 ملی میٹر سے 2.5 ملی میٹر تک (f = 100 kHz پر) D قدروں پر غور کرتے ہیں۔رینج میں سٹینلیس سٹیل کی طبی سوئیوں کے لیے 71 کی معیاری قیمت بھی شامل ہے۔جیسا کہ توقع کی گئی ہے، سوئی کا اندرونی قطر سوئی سے خارج ہونے والی آواز کی شدت کو متاثر کرتا ہے، جس کی زیادہ سے زیادہ قدر (1030 W/m2) D = λW/3 (یعنی D = 5 ملی میٹر) کے مساوی ہے اور کم ہونے کے ساتھ کم ہوتا ہوا رجحان قطراس بات کو مدنظر رکھا جانا چاہیے کہ قطر D ایک ہندسی پیرامیٹر ہے جو طبی ڈیوائس کی ناگواریت کو بھی متاثر کرتا ہے، اس لیے زیادہ سے زیادہ قیمت کا انتخاب کرتے وقت اس اہم پہلو کو نظر انداز نہیں کیا جا سکتا۔اس لیے، اگرچہ D میں کمی ٹشوز میں صوتی شدت کی کم ترسیل کی وجہ سے ہوتی ہے، درج ذیل مطالعات کے لیے، قطر D = λW/5، یعنی D = 3 ملی میٹر (f = 100 kHz پر 11G71 معیار سے مماثل ہے) ، آلہ کی مداخلت اور آواز کی شدت کی ترسیل کے درمیان ایک معقول سمجھوتہ سمجھا جاتا ہے (اوسط تقریباً 450 W/m2)۔
سوئی کے اندرونی قطر (a)، لمبائی (b) اور بیول زاویہ α (c) پر منحصر ہے، سوئی کی نوک سے خارج ہونے والی آواز کی اوسط شدت (فلیٹ سمجھی جاتی ہے)۔(a, c) میں لمبائی 90 ملی میٹر ہے، اور (b, c) میں قطر 3 ملی میٹر ہے۔
اگلا پیرامیٹر جس کا تجزیہ کیا جانا ہے وہ سوئی L کی لمبائی ہے۔ پچھلے کیس اسٹڈی کے مطابق، ہم ایک ترچھا زاویہ α = 90° پر غور کرتے ہیں اور لمبائی کو پانی میں طول موج کے کثیر کے طور پر چھوٹا کیا جاتا ہے، یعنی L = SL λW پر غور کریں۔ .طول و عرض کے بغیر پیمانہ پیرامیٹر SL کو 3 سے 7 سے تبدیل کیا جاتا ہے، اس طرح 4.5 سے 10.5 ملی میٹر لمبائی کی حد میں سوئی کی نوک سے خارج ہونے والی آواز کی اوسط شدت کا اندازہ لگایا جاتا ہے۔اس رینج میں تجارتی سوئیوں کے لیے مخصوص اقدار شامل ہیں۔نتائج انجیر میں دکھائے گئے ہیں۔6b، ظاہر کرتا ہے کہ انجکشن کی لمبائی، L، ٹشوز میں آواز کی شدت کی ترسیل پر بہت زیادہ اثر رکھتی ہے۔خاص طور پر، اس پیرامیٹر کی اصلاح نے تقریباً ایک ترتیب سے ٹرانسمیشن کو بہتر بنانا ممکن بنایا۔درحقیقت، تجزیہ شدہ لمبائی کی حد میں، آواز کی اوسط شدت SL = 4 (یعنی، L = 60 ملی میٹر) پر مقامی زیادہ سے زیادہ 3116 W/m2 لیتی ہے، اور دوسری SL = 6 (یعنی، L = 90) کے مساوی ہے۔ ملی میٹر)۔
بیلناکار جیومیٹری میں الٹراساؤنڈ کے پھیلاؤ پر سوئی کے قطر اور لمبائی کے اثر و رسوخ کا تجزیہ کرنے کے بعد، ہم نے بافتوں میں آواز کی شدت کی ترسیل پر بیول زاویہ کے اثر پر توجہ مرکوز کی۔فائبر ٹپ سے نکلنے والی آواز کی اوسط شدت کو زاویہ α کے فنکشن کے طور پر جانچا گیا، اس کی قدر کو 10° (تیز نوک) سے بدل کر 90° (فلیٹ ٹپ) کر دیا گیا۔اس صورت میں، سوئی کی سمجھی گئی نوک کے ارد گرد انضمام کرنے والے دائرے کا رداس 20 ملی میٹر تھا، تاکہ α کی تمام اقدار کے لیے، سوئی کی نوک کو اوسط سے شمار کیے جانے والے حجم میں شامل کیا جائے۔
جیسا کہ تصویر میں دکھایا گیا ہے۔6c، جب نوک کو تیز کیا جاتا ہے، یعنی، جب α 90° سے شروع ہو کر کم ہوتا ہے، منتقل شدہ آواز کی شدت بڑھ جاتی ہے، جو تقریباً 1.5 × 105 W/m2 کی زیادہ سے زیادہ قدر تک پہنچ جاتی ہے، جو کہ α = 50°، یعنی 2 کے مساوی ہوتی ہے۔ فلیٹ حالت کے نسبت زیادہ شدت کا آرڈر ہے۔نوک کو مزید تیز کرنے کے ساتھ (یعنی، α 50° سے نیچے)، آواز کی شدت کم ہوتی جاتی ہے، جو ایک چپٹی نوک کے مقابلے قدروں تک پہنچ جاتی ہے۔تاہم، اگرچہ ہم نے اپنے نقالی کے لیے بیول زاویوں کی ایک وسیع رینج پر غور کیا، لیکن یہ بات قابل غور ہے کہ ٹشو میں سوئی داخل کرنے کے لیے نوک کو تیز کرنا ضروری ہے۔درحقیقت، ایک چھوٹا بیول اینگل (تقریباً 10°) ٹشو میں گھسنے کے لیے درکار قوت 78 کو کم کر سکتا ہے۔
ٹشو کے اندر منتقل ہونے والی آواز کی شدت کی قدر کے علاوہ، بیول زاویہ لہر کے پھیلاؤ کی سمت کو بھی متاثر کرتا ہے، جیسا کہ تصویر 7a (فلیٹ ٹپ کے لیے) اور 3b (10° کے لیے) میں دکھائے گئے صوتی دباؤ کی سطح کے گراف میں دکھایا گیا ہے۔ )۔بیولڈ ٹِپ)، متوازی طول بلد سمت کا اندازہ ہم آہنگی کے جہاز میں کیا جاتا ہے (yz، cf. تصویر 5)۔ان دو تحفظات کی انتہا پر، آواز کے دباؤ کی سطح (جسے 1 µPa کہا جاتا ہے) بنیادی طور پر سوئی کے گہا (یعنی پانی میں) کے اندر مرتکز ہوتا ہے اور ٹشو میں پھیل جاتا ہے۔مزید تفصیل میں، فلیٹ ٹپ (تصویر 7a) کی صورت میں، آواز کے دباؤ کی سطح کی تقسیم طول بلد سمت کے حوالے سے بالکل ہم آہنگ ہے، اور جسم کو بھرنے والے پانی میں کھڑی لہروں کو پہچانا جا سکتا ہے۔لہر طول البلد پر مبنی ہے (z-axis)، طول و عرض پانی میں اپنی زیادہ سے زیادہ قدر (تقریباً 240 dB) تک پہنچ جاتا ہے اور عبوری طور پر کم ہو جاتا ہے، جو سوئی کے مرکز سے 10 ملی میٹر کے فاصلے پر تقریباً 20 ڈی بی کی کشیدگی کا باعث بنتا ہے۔جیسا کہ توقع کی جاتی ہے، ایک نوک دار نوک (تصویر 7b) کا تعارف اس توازن کو توڑ دیتا ہے، اور کھڑی لہروں کے اینٹی نوڈس سوئی کی نوک کے مطابق "انحراف" کرتے ہیں۔بظاہر، یہ توازن سوئی کی نوک کی تابکاری کی شدت کو متاثر کرتا ہے، جیسا کہ پہلے بیان کیا گیا ہے (تصویر 6c)۔اس پہلو کو بہتر طور پر سمجھنے کے لیے، صوتی شدت کا اندازہ ایک کٹ لائن آرتھوگونل کے ساتھ انجکشن کی طول بلد سمت میں کیا گیا، جو سوئی کی ہم آہنگی کے جہاز میں واقع تھی اور سوئی کی نوک سے 10 ملی میٹر کے فاصلے پر واقع تھی۔ نتیجہ شکل 7c میں)۔مزید خاص طور پر، 10°، 20° اور 30° ترچھے زاویوں (بالترتیب نیلی، سرخ اور سبز ٹھوس لکیروں) پر صوتی شدت کی تقسیم کا موازنہ فلیٹ اینڈ (سیاہ نقطے والے منحنی خطوط) کے قریب تقسیم سے کیا گیا۔فلیٹ ٹپڈ سوئیوں سے وابستہ شدت کی تقسیم سوئی کے مرکز کے بارے میں ہم آہنگ دکھائی دیتی ہے۔خاص طور پر، یہ مرکز میں تقریباً 1420 W/m2 کی قدر لیتا ہے، ~8 ملی میٹر کے فاصلے پر تقریباً 300 W/m2 کا اوور فلو، اور پھر ~30 mm پر تقریباً 170 W/m2 کی قدر تک کم ہو جاتا ہے۔ .جیسے جیسے نوک نوکیلی ہو جاتی ہے، مرکزی لاب مختلف شدت کے مزید لابس میں تقسیم ہو جاتا ہے۔مزید خاص طور پر، جب α 30° تھا، سوئی کی نوک سے 1 ملی میٹر پر ماپنے والے پروفائل میں تین پنکھڑیوں کو واضح طور پر پہچانا جا سکتا تھا۔مرکزی حصہ تقریباً سوئی کے مرکز میں ہے اور اس کی تخمینہ قیمت 1850 W/m2 ہے، اور دائیں طرف کا اونچا مرکز سے تقریباً 19 ملی میٹر ہے اور 2625 W/m2 تک پہنچتا ہے۔α = 20° پر، 2 اہم لابس ہیں: ایک فی −12 ملی میٹر 1785 W/m2 پر اور ایک فی 14 ملی میٹر 1524 W/m2 پر۔جب نوک تیز ہو جاتی ہے اور زاویہ 10° تک پہنچ جاتا ہے، زیادہ سے زیادہ 817 W/m2 تقریباً -20 ملی میٹر تک پہنچ جاتا ہے، اور پروفائل کے ساتھ قدرے کم شدت کے مزید تین لاب نظر آتے ہیں۔
فلیٹ اینڈ (a) اور 10° بیول (b) والی سوئی کی ہم آہنگی y–z کے جہاز میں صوتی دباؤ کی سطح۔(c) صوتی شدت کی تقسیم کا تخمینہ ایک کٹ لائن کے ساتھ انجکشن کی طول بلد سمت کے ساتھ، سوئی کی نوک سے 10 ملی میٹر کے فاصلے پر اور توازن yz کے جہاز میں پڑا ہے۔لمبائی L 70 ملی میٹر اور قطر D 3 ملی میٹر ہے۔
ایک ساتھ مل کر، یہ نتائج ظاہر کرتے ہیں کہ طبی سوئیاں 100 kHz پر الٹراساؤنڈ کو نرم بافتوں میں منتقل کرنے کے لیے مؤثر طریقے سے استعمال کی جا سکتی ہیں۔خارج ہونے والی آواز کی شدت کا انحصار سوئی کے جیومیٹری پر ہوتا ہے اور اسے 1000 W/m2 (10 ملی میٹر پر) کی حد میں اقدار تک (آخری آلے کے ناگوار ہونے کی وجہ سے عائد کردہ حدود کے تابع) بہتر بنایا جا سکتا ہے۔سوئی کے نچلے حصے پر لاگو کیا جاتا ہے 1. مائکرو میٹر آفسیٹ کی صورت میں، سوئی کو مکمل طور پر لامحدود توسیع کرنے والے نرم بافتوں میں داخل سمجھا جاتا ہے۔خاص طور پر، بیول زاویہ بافتوں میں آواز کی لہروں کے پھیلاؤ کی شدت اور سمت کو سختی سے متاثر کرتا ہے، جو بنیادی طور پر سوئی کی نوک کی کٹائی کی آرتھوگنالٹی کی طرف جاتا ہے۔
غیر حملہ آور طبی تکنیکوں کے استعمال کی بنیاد پر ٹیومر کے علاج کی نئی حکمت عملیوں کی ترقی میں معاونت کے لیے، ٹیومر کے ماحول میں کم تعدد الٹراساؤنڈ کے پھیلاؤ کا تجزیہ تجزیاتی اور کمپیوٹیشنل طور پر کیا گیا۔خاص طور پر، مطالعہ کے پہلے حصے میں، ایک عارضی ایلسٹوڈائنامک حل نے ہمیں بڑے پیمانے پر تعدد کی حساسیت کا مطالعہ کرنے کے لیے معلوم سائز اور سختی کے ٹھوس ٹیومر اسفیرائڈز میں الٹراسونک لہروں کے بکھرنے کا مطالعہ کرنے کی اجازت دی۔اس کے بعد، سینکڑوں کلو ہرٹز کے آرڈر کی تعدد کا انتخاب کیا گیا، اور طبی سوئی ڈرائیو کا استعمال کرتے ہوئے ٹیومر کے ماحول میں کمپن کے دباؤ کے مقامی اطلاق کو عددی تخروپن میں مرکزی ڈیزائن کے پیرامیٹرز کے اثر و رسوخ کا مطالعہ کرکے ماڈل بنایا گیا جو صوتی کی منتقلی کا تعین کرتے ہیں۔ ماحول کے لیے آلے کی طاقت۔نتائج سے پتہ چلتا ہے کہ طبی سوئیاں مؤثر طریقے سے الٹراساؤنڈ کے ذریعے ٹشوز کو روشن کرنے کے لیے استعمال کی جا سکتی ہیں، اور اس کی شدت کا سوئی کے ہندسی پیرامیٹر سے گہرا تعلق ہے، جسے ورکنگ ایکوسٹک طول موج کہا جاتا ہے۔درحقیقت، ٹشو کے ذریعے شعاع ریزی کی شدت سوئی کے اندرونی قطر کے بڑھنے کے ساتھ بڑھتی ہے، جب قطر طول موج سے تین گنا زیادہ ہوتا ہے تو زیادہ سے زیادہ تک پہنچ جاتا ہے۔سوئی کی لمبائی نمائش کو بہتر بنانے کے لیے کچھ حد تک آزادی بھی فراہم کرتی ہے۔مؤخر الذکر نتیجہ واقعی زیادہ سے زیادہ ہوتا ہے جب سوئی کی لمبائی آپریٹنگ طول موج (خاص طور پر 4 اور 6) کے ایک مخصوص ملٹیپل پر سیٹ کی جاتی ہے۔دلچسپ بات یہ ہے کہ دلچسپی کی فریکوئنسی رینج کے لیے، مرضی کے مطابق قطر اور لمبائی کی قدریں ان کے قریب ہیں جو عام طور پر معیاری تجارتی سوئیوں کے لیے استعمال ہوتی ہیں۔بیول اینگل، جو سوئی کی نفاست کا تعین کرتا ہے، اخراج کو بھی متاثر کرتا ہے، تقریباً 50° تک پہنچتا ہے اور تقریباً 10° پر اچھی کارکردگی فراہم کرتا ہے، جو عام طور پر تجارتی سوئیوں کے لیے استعمال ہوتا ہے۔.نقلی نتائج کا استعمال ہسپتال کے انٹرانیڈل ڈائیگنوسٹک پلیٹ فارم کے نفاذ اور اصلاح کی رہنمائی کے لیے کیا جائے گا، تشخیصی اور علاج کے الٹراساؤنڈ کو دوسرے آلات کے اندر موجود علاج کے حل کے ساتھ مربوط کرنے اور دواؤں کے باہمی تعاون کو درست کرنے کے لیے استعمال کیا جائے گا۔
Koenig IR، Fuchs O، Hansen G، von Mutius E. اور Kopp MV درست دوا کیا ہے؟یورو، غیر ملکی.جرنل 50، 1700391 (2017)۔
کولنز، ایف ایس اور ورمس، ایچ۔ صحت سے متعلق ادویات میں نئے اقدامات۔N. eng.J. میڈیسن۔372، 793–795 (2015)۔
Hsu, W., Markey, MK اور Wang, MD.صحت سے متعلق میڈیسن کے دور میں بایومیڈیکل امیجنگ انفارمیٹکس: کامیابیاں، چیلنجز، اور مواقع۔جامدوائی۔آگاہ کرنا۔اسسٹنٹ پروفیسر۔20(6)، 1010–1013 (2013)۔
Garraway, LA, Verweij, J. & Ballman, KV پریسجن آنکولوجی: ایک جائزہ۔J. کلینیکلاونکول۔31، 1803–1805 (2013)۔
Wiwatchaitawee, K., Quarterman, J., Geary, S., and Salem, A. نینو پارٹیکل پر مبنی ترسیل کے نظام کا استعمال کرتے ہوئے گلیوبلاسٹوما (GBM) تھراپی میں بہتری۔AAPS PharmSciTech 22, 71 (2021)۔
Aldape K, Zadeh G, Mansouri S, Reifenberger G اور Von Daimling A. Glioblastoma: pathology, molecular mechanisms and markers.ایکٹا نیوروپیتھولوجی۔129(6)، 829–848 (2015)۔
بش، این اے او، چانگ، ایس ایم اور برجر، ایم ایس گلیوما کے علاج کے لیے موجودہ اور مستقبل کی حکمت عملی۔نیورو سرجریایڈ40، 1–14 (2017)۔