Quantitative susceptibility mapping
مقداری حساسیت کی نقشہ سازی (کیو ایس ایم) مقناطیسی گونج امیجنگ (ایم آر آئی) میں روایتی حساسیت وزن والی امیجنگ سے مختلف ایک نیا برعکس طریقہ کار فراہم کرتی ہے۔ کیو ایس ایم میں ووکسیل کی شدت بنیادی ٹشو کی ظاہری مقناطیسی حساسیت کے لکیری متناسب ہے، جو آئرن، کیلشیم، گیڈولینیم، اور سپر پیرا میگنیٹک آئرن آکسائڈ (ایس پی آئی او) نینو ذرات سمیت مخصوص بائیو مارکروں کی کیمیائی شناخت اور مقدار کے لیے مفید ہے۔ کیو ایس ایم فیز امیجز کا استعمال کرتا ہے، مقناطیسی میدان کو حساسیت کے ماخذ کے الٹا مسئلے سے حل کرتا ہے، اور تین جہتی حساسیت کی تقسیم پیدا کرتا ہے۔ اس کی مقداری نوعیت اور بعض قسم کے مواد کے لیے حساسیت کی وجہ سے، ممکنہ کیو ایس ایم ایپلی کیشنز میں دماغی مائکروبلڈز اور نیوروڈیجینریٹو بیماری کی معیاری مقداری سطح بندی، ایم آر آئی میں اضافے کے برعکس درست گیڈولینیم کی مقدار، اور نینو میڈیسن میں ٹارگٹڈ تھرانوسٹک ڈرگ بائیو ڈسٹری بیوشن کی براہ راست نگرانی شامل ہے۔ پس منظر ایم آر آئی میں، مرکزی پولرائزیشن B0 فیلڈ کے ساتھ غیر فیرومیگنیٹک بائیو میٹریل حساسیت سے متاثر مقامی فیلڈ ڈائپول دانا کے ساتھ حجم کی حساسیت کی تقسیم کا ارتقاء ہے: اس مقامی ارتقاء کو فورئیر ڈومین میں نقطہ وار ضرب کے طور پر ظاہر کیا جا سکتا ہے: جب حساسیت کی تقسیم معلوم ہو تو یہ فورئیر اظہار فیلڈ پرٹربیشن کی پیش گوئی کرنے کا ایک موثر طریقہ فراہم کرتا ہے۔ تاہم، فیلڈ ٹو سورس الٹا مسئلہ میں فورئیر ڈومین میں B0 کے حوالے سے جادوئی زاویے پر شنک کی سطحوں کے جوڑے پر صفر سے تقسیم شامل ہے۔ نتیجتا، شنک کی سطح پر مقامی تعدد پر حساسیت کا کم تعین کیا جاتا ہے، جو اکثر دوبارہ تعمیر شدہ کیو ایس ایم میں شدید دھاریوں والے نمونوں کا باعث بنتا ہے۔ تکنیکیں ڈیٹا کا حصول اصولی طور پر، ڈیٹا کے حصول کے لیے کسی بھی 3D گریڈینٹ ایکو سیکوینس کا استعمال کیا جا سکتا ہے۔ عملی طور پر، اعتدال پسند طویل ایکو ٹائم کے ساتھ ہائی ریزولوشن امیجنگ کو کافی حساسیت کے اثرات حاصل کرنے کے لیے ترجیح دی جاتی ہے، حالانکہ زیادہ سے زیادہ امیجنگ پیرامیٹرز کا انحصار مخصوص ایپلی کیشنز اور فیلڈ کی طاقت پر ہوتا ہے۔ ایک ملٹی ایکو حصول B1 انہوموجینیٹی کی شراکت کے بغیر درست B0 فیلڈ پیمائش کے لیے فائدہ مند ہے۔ بہاؤ معاوضہ شریانی خون میں حساسیت کی پیمائش کی درستگی کو مزید بہتر بنا سکتا ہے، لیکن مکمل بہاؤ معاوضہ ملٹی ایکو ترتیب وضع کرنے میں کچھ تکنیکی مشکلات ہیں۔ پس منظر کے میدان کو ہٹانا انسانی دماغ کی مقداری حساسیت کی نقشہ سازی میں، دماغ کے اندر صرف مقامی حساسیت کے ذرائع دلچسپی کے حامل ہیں۔ تاہم، مقامی ذرائع سے متاثر مقناطیسی میدان لامحالہ دوسرے ذرائع جیسے مرکزی فیلڈ انہوموجینیٹی (نامکمل شمنگ) اور ایئر ٹشو انٹرفیس سے متاثر فیلڈ سے آلودہ ہوتا ہے، جس کی حساسیت کا فرق مقامی ذرائع کے مقابلے میں زیادہ شدت کا آرڈر ہوتا ہے۔ لہذا، مرحلے کی تصاویر پر واضح تصور اور کیو ایس ایم پر عین مطابق مقدار کے لیے غیر حیاتیاتی پس منظر کے میدان کو ہٹانے کی ضرورت ہے۔ مثالی طور پر، پس منظر کے میدان کو براہ راست ایک علیحدہ حوالہ اسکین سے ماپا جا سکتا ہے، جہاں دلچسپی کے نمونے کو اسی شکل کے ساتھ یکساں فینٹم سے تبدیل کیا جاتا ہے جبکہ اسکینر کو یکساں رکھا جاتا ہے۔ تاہم، طبی استعمال کے لیے، اس طرح کا نقطہ نظر ناممکن ہے اور پروسیسنگ کے بعد کے طریقوں کو ترجیح دی جاتی ہے۔ روایتی ہیورسٹک طریقے، بشمول ہائی پاس فلٹرنگ، بیک گراؤنڈ فیلڈ کو ہٹانے کے لیے مفید ہیں، حالانکہ وہ مقامی فیلڈ کے ساتھ چھیڑ چھاڑ بھی کرتے ہیں اور مقداری درستگی کو کم کرتے ہیں۔ پس منظر کے میدان کو ہٹانے کے حالیہ طریقے براہ راست یا بالواسطہ طور پر اس حقیقت کا استحصال کرتے ہیں کہ پس منظر کا میدان ایک ہم آہنگ فعل ہے۔ دو حالیہ طریقے جو جسمانی اصولوں پر مبنی ہیں، پروجیکشن آن ڈائپول فیلڈز (پی ڈی ایف) اور نفیس ہارمونک آرٹیفیکٹ ریڈکشن آن فیز ڈیٹا (ایس ایچ اے آر پی)، نے تخمینہ شدہ مقامی فیلڈ پر بہتر برعکس اور اعلی درستگی کا مظاہرہ کیا۔ دونوں طریقے پس منظر کے میدان کو کسی نامعلوم پس منظر کی حساسیت کی تقسیم سے پیدا ہونے والے مقناطیسی میدان کے طور پر ماڈل بناتے ہیں، اور اسے مقامی میدان سے تقریبا آرتھوگونالیٹی یا ہارمونک پراپرٹی کا استعمال کرتے ہوئے الگ کرتے ہیں۔ پس منظر کے میدان کو لیپلیس کی مساوات کو آسان باؤنڈری ویلیوز کے ساتھ حل کرکے بھی براہ راست شمار کیا جا سکتا ہے، جیسا کہ لیپلاشین باؤنڈری ویلیو (ایل بی وی) طریقہ کار میں دکھایا گیا ہے۔ فیلڈ ٹو سورس الٹا فیلڈ ٹو سورس الٹا مسئلہ مختلف متعلقہ فوائد اور حدود کے ساتھ کئی طریقوں سے حل کیا جا سکتا ہے۔ ملٹیپل اورینٹیشن سیمپلنگ (کوسموس) کے ذریعے حساسیت کا حساب، کوسموس متعدد سمتوں سے زیادہ سیمپلنگ کے ذریعے الٹا مسئلہ حل کرتا ہے۔ کوسموس اس حقیقت کو استعمال کرتا ہے کہ فورئیر ڈومین میں صفر شنک کی سطح B0 فیلڈ کے حوالے سے جادوئی زاویے پر طے ہوتی ہے۔ لہذا، اگر کسی شے کو B0 فیلڈ کے حوالے سے گھمایا جاتا ہے، تو شے کے فریم میں، B0 فیلڈ کو گھمایا جاتا ہے اور اس طرح شنک ہوتا ہے۔ نتیجتا، کون کی وجہ سے جن اعداد و شمار کا حساب نہیں لگایا جا سکتا وہ نئی سمتوں پر دستیاب ہو جاتے ہیں۔ کوسموس ایک ماڈل سے پاک حساسیت کی تقسیم کو فرض کرتا ہے اور ماپا ڈیٹا پر مکمل وفاداری رکھتا ہے۔ اس طریقہ کار کو ان وٹرو، ایکس ویو اور فینٹم تجربات میں بڑے پیمانے پر توثیق کی گئی ہے۔ ویوو ہیومن برین امیجنگ سے حاصل کردہ مقداری حساسیت کے نقشوں نے بھی دماغی اناٹومی کے بارے میں پچھلے علم کے ساتھ اعلی درجے کا اتفاق ظاہر کیا۔ عام طور پر کوسموس کے لیے تین سمتوں کی ضرورت ہوتی ہے، جو طبی ایپلی کیشنز کے لیے عملیت کو محدود کرتی ہیں۔ تاہم، جب دیگر تکنیکوں کی انشانکن کے لیے دستیاب ہو تو یہ ایک حوالہ معیار کے طور پر کام کر سکتا ہے۔ مورفولوجی فعال ڈائپول انورژن (ایم ای ڈی آئی) ایم آر آئی کا ایک انوکھا فائدہ یہ ہے کہ یہ نہ صرف مرحلے کی تصویر بلکہ شدت کی تصویر بھی فراہم کرتا ہے۔ اصولی طور پر، شدت کی تصویر پر برعکس تبدیلی، یا مساوی طور پر کنارے، ٹشو کی قسم کی بنیادی تبدیلی سے پیدا ہوتا ہے، جو حساسیت کی تبدیلی کی ایک ہی وجہ ہے۔ اس مشاہدے کا ترجمہ ریاضی میں ایم ای ڈی آئی میں کیا جاتا ہے، جہاں کیو ایس ایم میں کناروں کو جو اسی شدت کی تصویر میں موجود نہیں ہیں، وزن والے معمول کو کم سے کم کرنے کے مسئلے کو حل کرکے الگ کیا جاتا ہے۔ ایم ای ڈی آئی کی فینٹم، ان وٹرو اور ایکس ویو تجربات میں بھی بڑے پیمانے پر توثیق کی گئی ہے۔ ویوو انسانی دماغ میں، ایم ای ڈی آئی کے حساب سے کیو ایس ایم نے اعدادوشمار کے لحاظ سے اہم فرق کے بغیر کوسموس کے مقابلے میں اسی طرح کے نتائج دکھائے۔ ایم ای ڈی آئی کے لیے صرف ایک زاویے کے حصول کی ضرورت ہوتی ہے، اس لیے یہ کیو ایس ایم کا زیادہ عملی حل ہے۔ تھریش ہولڈڈ کے-اسپیس ڈویژن (ٹی کے ڈی) فورئیر ڈومین میں کم طے شدہ ڈیٹا صرف شنک کے مقام اور اس کے قریب ہی ہوتا ہے۔ کے-اسپیس میں اس خطے کے لیے، ڈائپول دانا کی مقامی تعدد کو تقسیم کے لیے پہلے سے طے شدہ غیر صفر قدر پر مقرر کیا جاتا ہے۔ اس کے-اسپیس خطے میں ڈیٹا کی بازیابی کے لیے مزید جدید حکمت عملیوں کی تحقیقات بھی جاری تحقیق کا موضوع ہے۔ تھریشولڈ کے-اسپیس ڈویژن کے لیے صرف ایک زاویے کے حصول کی ضرورت ہوتی ہے، اور عمل درآمد میں آسانی کے ساتھ ساتھ تیز حساب کی رفتار سے فائدہ ہوتا ہے۔ تاہم، کیو ایس ایم میں دھاری دار نمونے اکثر موجود ہوتے ہیں اور کوسموس کے حساب سے کیو ایس ایم کے مقابلے میں حساسیت کی قیمت کو کم سمجھا جاتا ہے۔ ممکنہ طبی ایپلی کیشنز آئرن سے کیلسیفیکیشن کو الگ کرنا ویو اور فینٹم تجربات میں اس بات کی تصدیق کی گئی ہے کہ کورٹیکل ہڈیاں، جن کی بڑی ساخت کیلسیفیکیشن ہے، پانی کے مقابلے میں ڈائیمیگنیٹک ہیں۔ لہذا، اس ڈائمگنیٹزم کو لوہے کے ذخائر سے کیلسیفیکیشن کو الگ کرنے کے لیے استعمال کرنا ممکن ہے جو عام طور پر مضبوط پیرا میگنیٹزم کا مظاہرہ کرتے ہیں۔ یہ کیو ایس ایم کو ٹی 2 * وزن والی تصاویر پر الجھن زدہ ہائپوائنٹیننس کے نتائج کی تشخیص کے لیے مسئلہ حل کرنے کے آلے کے طور پر کام کرنے کی اجازت دے سکتا ہے۔ برعکس ایجنٹ کی مقدار خارجی حساسیت کے ذرائع کے لیے، حساسیت کی قیمت نظریاتی طور پر متضاد ایجنٹ کے ارتکاز کے متناسب متناسب ہوتی ہے۔ یہ گیڈولینیم یا ایس پی آئی او کے ارتکاز کی ان ویو کوانٹیفیکیشن کے لیے ایک نیا طریقہ فراہم کرتا ہے۔ حوالہ جات مقناطیسی گونج امیجنگ