کیا اگلی نسل کے پیرووسکائٹ ڈٹیکٹر کلینیکل ایکس رے امیجنگ کو بہتر بنا سکتے ہیں؟

پیرووسکائٹ پر مبنی ایکس رے ڈٹیکٹر کے پاس تشخیصی امیجنگ کے شعبے کو پیش کرنے کے لیے بہت کچھ ہے: کم پیداواری لاگت، براہ راست تبدیلی، اعلی جذب کی کارکردگی اور موجودہ ڈٹیکٹروں کے لیے اعلیٰ مقامی ریزولوشن۔ لیکن جب کہ پچھلے مطالعات میں ان فوائد کا مظاہرہ کیا گیا ہے، محققین نے ابھی تک اس بات کا تعین نہیں کیا ہے کہ آیا وہ کلینیکل ایپلی کیشنز میں بہتری کا ترجمہ کرتے ہیں۔

اس صلاحیت کی مزید گہرائی میں تحقیق کرنے کے لیے، ایکس رے کینسر امیجنگ اینڈ تھراپی تجرباتی (XCITE) کینیڈا میں وکٹوریہ یونیورسٹی کی لیب نے اگلی نسل کے پیرووسکائٹ ڈیٹیکٹرز پر ورچوئل کلینیکل ٹرائلز کیے ہیں جو عام ایکس رے امیجنگ ڈیوائسز میں ضم کیے گئے ہیں، ان کے نتائج کی رپورٹنگ طب اور حیاتیات میں طبیعیات.

ٹیم نے پیرووسکائٹ کرسٹل میتھیلیمونیم لیڈ برومائڈ (MAPbBr₃)، جو ہائی چارج کیریئر کی نقل و حرکت اور طویل کیریئر کی زندگیوں کو یکجا کرتا ہے، جس سے یہ واقعہ ایکس رے فوٹونز کے لیے انتہائی حساس ہوتا ہے۔ درحقیقت، کچھ MAPbBr₃ کرسٹل کیڈمیم زنک ٹیلورائیڈ (CZT) کے مساوی کارکردگی دکھاتے ہیں، جو کہ فوٹوون کاؤنٹنگ سی ٹی جیسی جدید طبی امیجنگ تکنیکوں میں استعمال ہونے والا ایک امید افزا مواد ہے۔

اس بات کا تعین کرنے کے لیے کہ کون سی امیجنگ ایپلی کیشنز پیرووسکائٹ ڈٹیکٹر کے مطابق ہو سکتی ہیں، محققین نے MAPbBr کی توانائی جمع کرنے کی کارکردگی (EDE، جذب شدہ توانائی کا حصہ) کا حساب لگانے کے لیے TOPAS Monte Carlo (MC) سمولیشن کا استعمال کیا۔₃40 اور 15 ملی میٹر کے درمیان کرسٹل موٹائی اور 20 keV سے 6 MeV تک بیم کی توانائیوں کے لیے۔

انہوں نے نتائج کا موازنہ چار دیگر ڈیٹیکٹر مواد سے کیا: بے ساختہ سیلینیم (a-Se)، جو عام طور پر میموگرافی کے لیے استعمال ہوتا ہے۔ سیزیم آئیوڈائڈ (CsI)، کلو وولٹیج (kV) CT کے لیے معیاری ڈٹیکٹر مواد؛ gadolinium oxysulphide (GOS)، جیسا کہ kV اور megavoltage (MV) امیجنگ میں استعمال ہوتا ہے۔ اور CZT.

MAPbBr میں لیڈ مواد کی وجہ سے₃, پیرووسکائٹ نے میموگرافک انرجی رینج میں تمام ڈٹیکٹروں کی سب سے زیادہ توانائی جذب کی نمائش کی۔ MV امیجنگ کے لیے، صرف CZT کے پاس اعلی EDE تھا، جبکہ kV امیجنگ کے لیے، perovskite نے عام طور پر دوسروں کی طرح اچھی کارکردگی کا مظاہرہ نہیں کیا۔ ان نتائج کی بنیاد پر، ٹیم نے مطالعہ کرنے کے لیے تین امیجنگ سسٹمز کا انتخاب کیا: کوننگ کے لیے وقف شدہ بریسٹ سی ٹی سکینر، اور ویریئن کے ٹروبیم کے وی اور ایم وی کونی بیم سی ٹی (سی بی سی ٹی) سسٹم۔

"ای ڈی ای سمیولیشنز نے بریسٹ سی ٹی کو شامل کرنے کی ترغیب دی، جو کہ ایک زیادہ طاق امیجنگ سسٹم ہے جسے ہم دوسری صورت میں نقل نہیں کرتے،" پہلے مصنف کی وضاحت کرتا ہے۔ جیریکو او کونل. "kV- اور MV-CBCT سسٹمز کو قطع نظر اس میں شامل کیا گیا ہوگا، کیونکہ یہ ریڈیو تھراپی کے ورک فلو کے کلیدی حصے ہیں۔"

ورچوئل کلینیکل ٹرائلز

O'Connell اور ساتھیوں نے Fastcat ہائبرڈ MC سمولیشن کا استعمال ہر ایپلیکیشن کے لیے perovskite ڈیٹیکٹر ڈیزائن کو بہتر بنانے کے لیے کیا۔ جاسوسی کوانٹم کارکردگی (DQE، ایک ان پٹ سگنل کو آؤٹ پٹ امیج میں تبدیل کرنے کی کارکردگی) کو زیادہ سے زیادہ کرتے ہوئے، انہوں نے چھاتی کے CT، kV- اور MV-C کے لیے پیرووسکائٹ کرسٹل کے لیے 0.30، 0.86 اور 1.99 ملی میٹر کی بہترین موٹائی کا حساب لگایا۔ بالترتیب اس کے بعد انہوں نے ان ڈیوائس مخصوص ڈٹیکٹروں کو ورچوئل کلینیکل ٹرائلز کی ایک سیریز میں استعمال کیا۔

چھاتی کے CT ٹرائل کے لیے، محققین نے پہلے سے طے شدہ CsI ڈیٹیکٹر اور اسی پکسل پچ (0.194 ملی میٹر) کے ساتھ ایک پیرووسکائٹ ڈیٹیکٹر کا استعمال کرتے ہوئے مائیکرو کیلکیفیکیشنز کے ساتھ چھاتی کا پریت نقل کیا۔ پیرووسکائٹ ڈیٹیکٹر نے مائیکرو کیلکیفیکیشنز میں 87٪ کے برعکس اضافہ کیا، واضح طور پر ایک کیلسیفائیڈ زخم کو تصور کیا جو CsI ڈیٹیکٹر کا استعمال کرتے ہوئے خراب طور پر بیان کیا گیا تھا۔ یہ چھاتی کے کینسر کی اسکریننگ میں اس طرح کے ڈھانچے کی زیادہ درست شناخت کے قابل بناتا ہے جب پیرووسکائٹ ڈیٹیکٹر کا استعمال کرتے ہوئے، جو CsI سے کم قیمت پر تیار کیا جا سکتا ہے۔

کے وی اور ایم وی سی بی سی ٹی ورچوئل ٹرائلز میں، محققین نے ایک XCAT ہیڈ فینٹم کی تصویر کشی کی۔ دونوں صورتوں میں، پیرووسکائٹ ڈٹیکٹر نے پہلے سے طے شدہ ڈٹیکٹر کے مقابلے تصویر کے معیار کو ڈرامائی طور پر بہتر کیا۔ کے وی امیجز میں، ہڈیوں کی ٹھیک خصوصیات اور ٹشو کنٹراسٹ میں مقامی ریزولوشن میں ڈرامائی طور پر پیرووسکائٹ ڈیٹیکٹر کا استعمال کرتے ہوئے بہتری لائی گئی، جس سے دماغ اور کھوپڑی میں CNR میں بالترتیب 8% اور 13% اضافہ ہوا، CsI ڈیٹیکٹر کے مقابلے میں۔

MV امیج نے کھوپڑی کے ایک ایسے علاقے پر توجہ مرکوز کی ہے جس میں چاندی کی بھرائی ہوتی ہے جو عام طور پر kV امیجز میں بڑے اسٹریکنگ نوادرات تیار کرتی ہے۔ GOS ڈیٹیکٹر کے مقابلے پیرووسکائٹ ڈیٹیکٹر کی اعلی کارکردگی کے نتیجے میں CNR میں ڈرامائی بہتری آئی اور اس نے جبڑے کی دھاتی نوادرات سے پاک تصویر کو فعال کیا۔ محققین نے بتایا کہ پیرووسکائٹ ڈیٹیکٹر کے ساتھ MV-CBCT امیجز میں بہتر کنٹراسٹ ریڈیو تھراپی مشینوں پر بغیر kV آن بورڈ امیجر کے مریضوں کی امیجنگ کو قابل بنا سکتا ہے، جیسا کہ کم اور درمیانی آمدنی والے ممالک میں زیادہ تر سسٹمز کا معاملہ ہے۔

گرافین پر تھری ڈی پرنٹنگ پیرووسکائٹس انتہائی حساس ایکس رے ڈیٹیکٹر بناتی ہے۔

بریسٹ CT، kV-CBCT اور MV-CBCT مشینوں پر آپٹمائزڈ پیرووسکائٹ ڈیٹیکٹرز کے موجودہ ڈیٹیکٹرز کو تبدیل کرنے سے ان سسٹمز کے DQE میں بالترتیب 12.1%، 9.5% اور 86.1% بہتری آئی ہے۔ "Perovskite ڈیٹیکٹر بریسٹ CT اور kV-CBCT ایپلی کیشنز میں موجودہ ڈٹیکٹرز سے بہتر کارکردگی کا مظاہرہ کرتے ہیں، اور CNR اور DQE کے لحاظ سے موجودہ MV-CBCT ڈیٹیکٹرز سے کہیں بہتر ہیں،" محققین نے نتیجہ اخذ کیا۔

اس کے بعد، ٹیم تجرباتی طور پر ورچوئل ٹرائلز کی تصدیق کے لیے پروٹو ٹائپ پیرووسکائٹ پر مبنی فلیٹ پینل ڈٹیکٹر بنانے کا ارادہ رکھتی ہے۔ "ہم یہ بتاتے ہوئے پرجوش ہیں کہ ہم نے ایک پروٹوٹائپ پکسلیٹڈ ڈیٹیکٹر حاصل کرنے کے لیے کرسٹل بھیجے ہیں۔ اے وائی سینسرز"O'Connell بتاتا ہے طبیعیات کی دنیا. "پروٹوٹائپ ڈیٹیکٹر کی تجرباتی خصوصیات کے لئے دیکھتے رہیں۔"

• SEO سے چلنے والا مواد اور PR کی تقسیم۔ آج ہی بڑھا دیں۔
• پلیٹو بلاک چین۔ Web3 Metaverse Intelligence. علم میں اضافہ۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• ماخذ: https://physicsworld.com/a/could-next-generation-perovskite-detectors-improve-clinical-x-ray-imaging/