کھوپڑی دے آر پار، چانن تے آواز نال دماغ نوں کم کردیاں ویکھنا

Functional MRI نے انسانی دماغ نوں کم کردیاں ویکھن دا طریقہ بدل دتا اے۔ پر ایہ گھٹ آکسیجن والے لہو نوں صرف اسدھے طور اُتے، پانی دے سالماں اُتے اوہدے اثر راہیں، محسوس کردی اے، تے ایہنوں اک بھارا، مہنگا، رولے والا، بند سپر کنڈکٹنگ مقناطیس چاہیدا اے۔ دوجے اوزار اک خوبی دے بدلے دوجی چھڈدے نیں: بجلی والیاں ریکارڈنگاں تیز ہوندیاں نیں پر تھاں دے حساب نال دھندلیاں؛ نیڑے والی انفراریڈ لو لہو نوں ویکھدی اے پر اینی کھلردی اے پئی تکھیاں تصویراں نہیں دے سکدی۔

فوٹو اکوسٹک ٹوموگرافی (photoacoustic tomography) اک ہور راہ دیندی اے۔ لیزر دیاں نکیاں دھڑکناں ٹشو اندر جاندیاں نیں؛ جدوں ہیموگلوبن چانن جذب کردا اے، اوہ الٹراساؤنڈ دیاں لہراں بناؤندا اے، جنہاں نوں سینسر پھڑ کے 3D تصویر دوبارہ بناؤندے نیں۔ ودھ آکسیجن تے گھٹ آکسیجن والا ہیموگلوبن وکھرے رنگ جذب کردے نیں، ایس لئی دو لیزر اوہناں نوں وکھرا کر سکدے نیں۔ مشین MRI سکینر توں نکی، سستی تے چپ چاپ اے، تے ایہدے وچ کوئی مقناطیس نہیں۔

مسئلہ ایہ سی: بالغاں وچ دماغ دی فنکشنل فوٹو اکوسٹک تصویر کشی صرف اوہناں لوکاں وچ کم کیتی سی جنہاں دی کھوپڑی دا کجھ حصہ اپریشن پچھوں نہیں سی۔ ہڈی چانن تے آواز دوویں مدھم کردی اے، لہراں نوں ونگا کردی اے، تے گونجاں بناؤندی اے۔ تے کسے ذہنی یا حرکت والے کم نال سگنل وچ آؤن والیاں تبدیلیاں بس کجھ فیصد ہوندیاں نیں — جیہناں نوں ملی میٹر دے اک ٹوٹے جناں ہلدا سر سوکھیاں ای ڈوب سکدا اے۔

3,072 کناں والا کٹورا

California Institute of Technology دے Yilin Luo، Rui Cao، Manxiu Cui، Lihong Wang تے ساتھیاں نے، University of Southern California وچ Danny Wang دی ٹیم نال رل کے، دوواں مسئلیاں نال نجٹھیا۔

اوہناں نے سر دے دوالے ادھے گولے ورگے کٹورے وچ الٹراساؤنڈ دے 3,072 سینسر جڑے — ہن تیک سب توں ودھ چینلاں دی گنتی — ہر اک دا اپنا ایمپلیفائر۔ ایہ گھٹ فریکوئنسی، 1 MHz، اُتے سندے نیں، جیہڑی ہڈی نوں سوکھیاں پار کردی اے۔
ٹیم دے پچھلے سسٹم دے مقابلے، کھوپڑی پار سگنل تے شور دے تناسب (signal-to-noise) وچ اندازاً ودھارا تقریباً 273 گنا اے، جیہڑا اوس کھوپڑی دا توڑ کرن لئی کافی اے جیہڑی سگنل نوں لگ بھگ سو گنا مدھم کردی اے۔
دو لیزر، 1,064 تے 755 نینو میٹر اُتے، واری واری چلدے نیں۔ ہر دھڑکن اک پوری 3D تصویر دیندی اے، سکنٹ وچ 20 حجم، بنا کسے ہلن والے پرزے دے — ایس لئی سکین کرن نال کوئی دھندلاپن نہیں۔
ہر رضاکار نے اپنا خاص 3D پرنٹ کیتا ہیلمٹ پایا، جیہڑا اوہدے سر دے 3D سکین توں بنایا گیا سی۔ ساڈھے ست منٹ دی بیٹھک وچ سر دی حرکت عام طور اُتے تقریباً 0.1 ملی میٹر تے 0.1 درجے دے اندر رہی۔

اک لاش توں لئی گئی تے جیل نال بھری انسانی کھوپڑی اُتے، سسٹم اندر رکھی لہو نال بھری نلی نوں فیر وی ویکھ سکیا، بھانویں اوہدا سگنل باہر نالوں تقریباً 300 گنا کمزور سی۔

انگلاں، بلھ تے 7 ٹیسلا دی پرکھ

24 توں 56 ورھیاں دے چار تندرست بندیاں نے اک ہتھ دیاں انگلاں ٹھکوریاں یا بلھ سکیڑے، 30 سکنٹ کم، 30 سکنٹ آرام۔ ہر اک دا مقابلے لئی اُچی فیلڈ والی 7 ٹیسلا MRI وچ سکین وی ہویا۔

طریقے نے انگلاں ٹھکورن دے جواب نوں دماغ دے متوقع حرکت تے چھوہ والے حصے وچ رکھیا، ہلدے ہتھ دے الٹ پاسے، MRI نال رلدا ہویا۔
ایہنے ہتھ تے منہ نوں وکھرا کیتا: بندے، دماغ دے پاسے تے کم دے سارے 16 جوڑاں وچ، فوٹو اکوسٹک نقشہ اوسے کم دے MRI نقشے دے دوجے کم والے نقشے نالوں ودھ نیڑے سی۔
ایہنے اپنے آپ نوں دہرایا: اک رضاکار وچ، تن مہینیاں دے وقفے والیاں دو ملاقاتاں دیاں پنج بیٹھکاں اکو حصے وچ آئیاں۔
کم دوران لیزر دے دو رنگ الٹ پاسیاں ول گئے، جیویں ودھ تے گھٹ آکسیجن والے لہو لئی اوہناں دی وکھری حساسیت توں امید سی۔ 1,064 nm اُتے چانن تے آواز والا سگنل MRI سگنل دے بہت نیڑے چلیا، 0.92 دے تعلق (correlation) نال۔

نکیاں شرطاں

فوٹو اکوسٹک نقشے اوسطاً MRI والیاں توں 11.4 ملی میٹر دور سن، تے ہر واری دماغ دی سطح ول کھسکے ہوئے۔ لکھاری کئی ممکن وجہاں گنواندے نیں جنہاں نوں اوہ اجے وکھرا نہیں کر سکدے: کھوپڑی دا ونگاپن، مشیناں وچکار تصویراں رلاؤن (registration) دیاں غلطیاں، بیٹھن لیٹن نال دماغ دا کھسکنا، تے اک بیٹھک توں دوجی تیک دے فرق۔ صرف چار لوک پرکھے گئے، سارے بندے، سادے حرکت والے کماں اُتے، تے تصویر والے حصے اُتوں وال مُنے گئے سن۔

Lihong Wang فوٹو اکوسٹک تصویر کشی دیاں تن کمپنیاں وچ مالی مفاد دسدے نیں، جنہاں بارے لکھاری کہندے نیں پئی اوہناں نے ایس کم دی مدد نہیں کیتی۔

ٹیم نوں اک اجیہا پلیٹ فارم دسدا اے جیہڑا دوجے اوزاراں — بجلی والیاں ریکارڈنگاں، دماغ نوں چھیڑنا، دماغ تے کمپیوٹر دا جوڑ (brain–computer interfaces) — دے نال رکھیا جا سکے، جنہاں نوں MRI دے مقناطیس نال جوڑنا اوکھا اے۔ ہور نکے لیزراں نال، اوہ دماغ نوں ہور قدرتی حالات وچ پڑھن دی امید رکھدے نیں۔