آپٹیکل بکھرنا حیاتیاتی امیجنگ کے لیے ایک حقیقی مسئلہ ہے۔ روشنی کو حیاتیاتی بافتوں میں گہرائی سے مرکوز ہونے سے روک کر، بکھرنے والے اثرات امیجنگ کی گہرائی کو تقریباً 100 مائیکرون تک محدود کرتے ہیں، اس سے آگے صرف دھندلی تصویریں تیار کرتے ہیں۔ الٹراساؤنڈ انڈسڈ آپٹیکل کلیئرنگ مائیکروسکوپی نامی ایک نئی تکنیک اس فاصلے کو چھ کے فیکٹر سے زیادہ بڑھا سکتی ہے، اس علاقے میں گیسی بلبلوں کی ایک تہہ ڈالنے کے کسی حد تک متضاد قدم کی بدولت امیج کی جا رہی ہے۔ اس بلبلے کی تہہ کو شامل کرنا اس بات کو یقینی بناتا ہے کہ نمونے کے ذریعے پھیلتے ہوئے فوٹون انحراف نہ کریں۔
آپٹیکل بکھرنا اس وقت ہوتا ہے جب روشنی اپنی طول موج سے چھوٹے ڈھانچے کے ساتھ تعامل کرتی ہے۔ واقعہ کی روشنی ڈھانچے میں الیکٹرانوں کو پریشان کرتی ہے، دو قطبی لمحات کی تشکیل کرتی ہے جو روشنی کو کئی مختلف سمتوں میں دوبارہ خارج کرتی ہے۔
"کنفوکل مائیکروسکوپی جیسی تکنیکیں زندگی کی سائنس کی تحقیق جیسے کینسر اور دماغی ٹشو امیجنگ میں بڑے پیمانے پر استعمال ہوتی ہیں، لیکن وہ اس مسئلے کی وجہ سے محدود ہیں،" بتاتے ہیں۔ جن ہو چانگ پر ڈی جی آئی ایس ٹی (Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology) کوریا میں۔ "امیجنگ کی گہرائی کی حد بنیادی طور پر آپٹیکل بکھرنے کے نتیجے میں واقعہ کے فوٹون کو ان کی اصل تبلیغ کی سمتوں سے سختی سے ہٹانے کی وجہ سے ہے۔ درحقیقت، غیر بکھرے ہوئے فوٹونز کی تعداد فوٹون کے ذریعے طے کیے گئے فاصلے کے ساتھ تیزی سے کم ہو جاتی ہے، اس لیے تقریباً 100 مائیکرون کی گہرائی کے بعد روشنی کو مضبوطی سے مرکوز نہیں کیا جا سکتا۔
جب کہ محققین نے اس حد کو حل کرنے کے لیے مختلف قسم کی لائٹ ویو فرنٹ کی شکل دینے کی تکنیک تیار کی ہے، ان میں سے کسی کو بھی سہ جہتی تصاویر لینے کے لیے استعمال نہیں کیا جا سکتا۔ ان دیگر تکنیکوں کے لیے اعلیٰ کارکردگی والے آپٹیکل ماڈیولز اور جدید ترین آپٹکس سسٹم کی بھی ضرورت ہوتی ہے۔
بلبلے کے بادل میں کوئی آپٹیکل بکھرنا نہیں ہے۔
تازہ ترین کام میں، چانگ اور ساتھیوں نے ایک نیا نقطہ نظر تیار کیا جس میں وہ امیجنگ جہاز کے سامنے واقع ٹشو کے حجم میں گیس کے بلبلے پیدا کرنے کے لیے ہائی شدت والے الٹراساؤنڈ کا استعمال کرتے ہیں۔ بلبلوں کو ٹوٹنے اور ٹشو کو ممکنہ طور پر نقصان پہنچانے سے روکنے کے لیے، محققین نے لیزر اسکیننگ مائیکروسکوپ امیجنگ کے عمل کے دوران کم شدت والے الٹراساؤنڈ کو مسلسل منتقل کیا، بلبلوں کی مسلسل روانی کو برقرار رکھا۔ انہوں نے پایا کہ جب حجم میں گیس کے بلبلوں کا ارتکاز 90% سے زیادہ ہوتا ہے، تو امیجنگ لیزر کے فوٹان گیس کے بلبلے والے علاقے کے اندر شاید ہی کوئی آپٹیکل بکھرنے کا تجربہ کرتے ہیں (جسے "بلبلا بادل" کہا جاتا ہے)۔ اس کی وجہ یہ ہے کہ عارضی طور پر بنائے گئے گیس کے بلبلے آپٹیکل بکھرنے کو اسی سمت میں کم کرتے ہیں جس طرح واقعہ کی روشنی کا پھیلاؤ ہوتا ہے، اس طرح اس کی دخول کی گہرائی میں اضافہ ہوتا ہے۔
"نتیجتاً، لیزر کو امیجنگ جہاز پر مضبوطی سے مرکوز کیا جا سکتا ہے، اس سے آگے روایتی لیزر سکیننگ مائکروسکوپی تیز تصاویر حاصل نہیں کر سکتی،" چانگ بتاتا ہے۔ طبیعیات کی دنیا. "یہ رجحان کیمیکل ایجنٹوں پر مبنی آپٹیکل کلیئرنگ کے مشابہ ہے، لہذا ہم نے اپنے نقطہ نظر کو الٹراساؤنڈ-حوصلہ افزائی آپٹیکل کلیئرنگ مائکروسکوپی (US-OCM) کا نام دیا ہے۔"
آپٹیکل کلیئرنگ کے روایتی طریقوں کے برعکس، UC-OCM آپٹیکل کلیئرنگ کو دلچسپی کے علاقے میں مقامی بنا سکتا ہے اور ببل فلکس بند ہونے کے بعد اصل آپٹیکل خصوصیات کو خطے میں بحال کر سکتا ہے۔ اس کا مطلب یہ ہے کہ تکنیک زندہ بافتوں کے لیے بے ضرر ہونی چاہیے۔
محققین کے مطابق، جو اپنے کام کی تفصیل دیتے ہیں۔ فطرت، قدرت Photonics, US-OCM کا بنیادی فائدہ یہ ہیں: امیجنگ گہرائی میں چھ سے زیادہ کے عنصر کی طرف سے ایک ریزولوشن کے ساتھ اضافہ جو روایتی لیزر مائکروسکوپی کی طرح ہے۔ تیز تصویری ڈیٹا کا حصول اور تصویر کی تعمیر نو (125 x 403 پکسلز پر مشتمل ایک فریم امیج کے لیے صرف 403 ملی سیکنڈز درکار ہیں)؛ اور 3D تصاویر حاصل کرنے میں آسان۔
اور یہ سب کچھ نہیں ہے: ٹیم نے نشاندہی کی کہ نئے طریقہ کار کو لاگو کرنے کے لیے روایتی لیزر اسکیننگ مائیکروسکوپی سیٹ اپ میں شامل کرنے کے لیے صرف ایک نسبتاً آسان صوتی ماڈیول (ایک الٹراساؤنڈ ٹرانسڈیوسر اور ایک ٹرانسڈیوسر ڈرائیونگ سسٹم) کی ضرورت ہوتی ہے۔ اس تکنیک کو دیگر لیزر اسکیننگ مائیکروسکوپی تکنیکوں جیسے ملٹی فوٹون اور فوٹو اکوسٹک مائیکروسکوپی تک بھی بڑھایا جا سکتا ہے۔
الٹراساؤنڈ اور روشنی کو یکجا کرنا آسان ہے۔
"میں ذاتی طور پر یقین رکھتا ہوں کہ ہائبرڈ ٹیکنالوجی کی ترقی تحقیق کی نئی سمتوں میں سے ایک ہے، اور الٹراساؤنڈ اور روشنی ایک دوسرے کے نقصانات کو پورا کرتے ہوئے اپنے فوائد کو زیادہ سے زیادہ کرنے کے لیے نسبتاً آسان ہیں،" چانگ کہتے ہیں۔ "الٹراساؤنڈ کے شعبے میں کام کرنے والے محققین ایک طویل عرصے سے جانتے ہیں کہ مضبوط الٹراساؤنڈ حیاتیاتی بافتوں میں گیس کے بلبلے پیدا کر سکتا ہے اور وہ بافتوں کو نقصان پہنچائے بغیر مکمل طور پر غائب ہو سکتے ہیں۔"
کیرکر بکھرنے والے ذرات کو ذیلی ایٹمی درستگی کے ساتھ تلاش کرتا ہے۔
تجربے کا خیال ٹیم کے رکن Jae Youn Hwang کے ساتھ بات چیت کے دوران آیا، جو DGIST میں آپٹکس کے ماہر ہیں۔ خیال یہ تھا کہ الٹراساؤنڈ سے چلنے والے گیس کے بلبلوں کو آپٹیکل کلیئرنگ ایجنٹ کے طور پر استعمال کیا جا سکتا ہے اگر وہ دلچسپی کے علاقے میں کسی طرح سے گھنے بھرے بلبلے بنا سکیں۔ "روایتی آپٹیکل کلیئرنگ اس حقیقت پر انحصار کرتی ہے کہ آپٹیکل بکھرنا کم سے کم ہوتا ہے جب ٹشو میں روشنی بکھرنے والوں کے اپورتی اشاریے ایک دوسرے سے ملتے جلتے ہیں،" چانگ بتاتے ہیں۔ "کیمیکل ایجنٹوں کو بکھرنے والوں کے اعلی اضطراری انڈیکس کو کم کرنے کے لئے استعمال کیا جاتا ہے تاکہ یہ خود بافتوں تک پہنچ جائے۔"
ڈی جی آئی ایس ٹی ٹیم کے مطابق، اس تکنیک کو ہائی ریزولوشن دماغی ٹشو امیجنگ، الزائمر کی بیماری کی جلد تشخیص اور اینڈوسکوپ ٹیکنالوجی کے ساتھ مل کر کینسر کے ٹشو کی درست تشخیص کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ "میں یہ بھی مانتا ہوں کہ اس مطالعہ کے بنیادی تصور کو آپٹیکل تھراپیز پر لاگو کیا جا سکتا ہے، جیسے فوٹو تھرمل اور فوٹو ڈائنامک علاج ان کی افادیت کو بہتر بنانے کے لیے کیونکہ وہ بھی محدود روشنی کی رسائی کا شکار ہیں،" چانگ کہتے ہیں۔
