پرويز پروين، با همكاري برخي از محققان دانشكده‌ي فيزيك دانشگاه صنعتي اميركبير در مقاله‌اي علمي به بررسي نتايج تجربي خردسازي سنگهاي مجاري ادرار توسط سنگ شكن ليزري در مدلهاي خارج از بدن پرداخته‌اند. اين مقاله در ابتدا عنوان مي‌كند: آستانه‌ي انرژي ايجاد پلاسما در سنگ‌هاي مجاري ادراري متفاوت است، اما داراي رفتاري مشابه به ازاي تغييرات چگالي انرژي مي‌باشد؛ در آزمايش‌هايي بر روي انوع سنگ‌هاي مجاري ادرار، فرآيند خردسازي بررسي و مشاهده شد كه «سنگ‌هاي تر» داراي آستانه‌ي چگالي انرژي تخريبي تا چند مرتبه كمتري هستند. لازم به ذكر است: معمولا دو روش سنگ شكني ESWL و سنگ شكن ليزري متداول است؛ در روش اول كه غيرتهاجمي است از امواج اولتراسوند كانوني براي خرد كردن سنگ استفاده مي‌شود . دستگاه‌هاي ESWL بر اساس سه مكانيزم الكتروهيدروليك، پيزوالكتريك و الكترومغناطيس كار مي‌كنند. سيستم الكترو هيدورليك: دستگاه مولد امواج شوك ، در كانون محفظه‌اي كه نيمه‌اي از يك بيضي است و توليد امواج ضربه‌اي مي‌كند و عموما منبع الكترودي است كه با تخليه‌ي الكتريكي جرقه‌هايي‌ در داخل و كانون محفظه ايجاد مي‌كند . اين جرقه، خود پلاسمايي است كه در اثر انبساط ناگهاني، امواج كشسان واگرايي را بوجود مي‌آورد؛ اين امواج به صورت جبهه‌هاي كروي از كانون دور مي‌شود و در برخورد به سطح بيضي از آن منعكس مي‌شوند و در كانون دوم (محل سنگ) همگرا مي‌شوند. همچنين‌، ژنراتور با يك الكترود زيرآبي توليد بار الكتريكي با ولتاژ 16 تا30 مي‌كند كه موجب ايجاد بخار انفجار 20000 در مولكول‌هاي آب موجود بين دو قطب الكترود مي‌گردد؛ اين امر سبب توليد امواج ضربه‌اي در تمام جهات مي‌شود و در نهايت در كانون دوم بيضي همگرا مي‌شوند، در اين سيستم ناحيه كانوني بسيار كوچك است . سيستم پيزوالكتريك: امواج كشسان توسط سراميك‌هاي پيزوالكتريك كه بر روي سطح كروي چيده شده‌اند بوجود مي‌آيند، اين سراميك‌ها بصورت همفاز مرتعش ‌شده و به علت شكل كروي سطح مذكور به طور مستقيم و بدون استفاده از محيطي واسطه در مركز كانوني مي‌شوند. بنابراين، امواج ضربه‌اي ايجاد شده، به علت خاصيت خطي اين سراميك‌ها كاملا پايا بوده و داراي فرم و شكل كنترل شده‌اي هستند، مولد‌هاي پيزوالكتريك به علت فرم كروي واحد درمان امواج شوكي را از ناحيه وسيع‌تر از سطح بدن عبور مي‌دهند و انرژي در واحد سطح كمتري از منسوج عبور مي‌كند و درد كمتري ايجاد مي‌نمايند . سيستم الكترومغناطيسي: مولدها كويلهاي الكترومغناطيسي هستند كه بر يك پايه‌ي ثابت درون محفظه‌اي استوانه‌اي نصب شده‌اند، در محفظه، صفحه‌اي فلزي نيز قرار دارد كه با عايقي از قسمت كويل جدا شده است . با شارژ خازني با ظرفيت به نسبت بالا، اين كويل الكترومغناطيسي انگيخته شده و ميدان مغناطيسي حاصل از آن، جريانهاي گردابي را در صفحه فلزي القا مي‌كند . اين نيروي دافعه‌ي قوي صفحه‌ي فلزي را به ارتعاش در مي‌آورد؛ ارتعاش اين صفحه در آب موج ضربه‌اي به وجود مي‌آورد و در نهايت اين امواج پس از پيمودن طول استوانه و عبور از لنزهاي اكوستيكي ، بر روي نقشه‌اي واقع بر محور تقارن استوانه ( ناحيه كانوني) متمركز مي‌شود، ناحيه‌ي كانوني اين مولدها نسبت به مولدهاي الكتروهيدروليك از ابعاد كوچكتري برخوردار است . گفتني‌است: سنگ شكن ليزري شامل يك چشمه‌ي ليزري است كه معمولا از نوع حالت جامد سوييچ Q نظير HO YAG يا ND YAG و يا برخي ليزرهاي رزينه‌اي پالس فوق كوتاه مي‌باشد. امروزه، از ليزرهاي حالت جامد در سنگ شكني مجاري ادرار استفاده مي‌شود. در سنگ شكن ليزري پرتو ليزر بايد به درون بدن هدايت شود، به منظور ايجاد حداقل اثر تهاجمي، پرتو ليزر از طريق تار نوري به داخل بدن انتقال مي‌يابد. مزيت اين روش قابليت انتخابي آن است، به خصوص در جايي كه سنگ به حالت چسبيده باشد و توان آن را با استفاده از روش ESWL خرد كرد. از آنجا كه به دليل جراحت حاصل، نبايد پالس ليزر بر بافت فرود آيد؛ لذا به منظور كاهش خطاي ناشي از فرود پالس بر بافت از سيستم تفكيك زماني استفاده مي‌شود، از آنجايي كه سيگنالهاي فلورسانس بازگشتي نور از سنگ قبل از تشكيل پلاسما در مقايسه با همان سيگنال از بافت، شدت بيشتري دارند، بنابراين اگر سيگنال فلورسانس از مقدار متوسط آستانه در يك بازه زماني مشخص تجاوز نكند، آنگاه قبل از آغاز تشكيل پلاسما، فرمان قطع به “سلول ياكلز” داده مي‌شود. در اين حال، هنوز يك پالس كامل روي بافت فرود نيامده است؛ جراح پس از اطمينان از موقعيت تار نوري بر سنگ فرمان گسيل ليزر را صادر مي‌كند . برهم كنش ليزر با سنگ: در سنگ شكن ليزري برهمكنش ليزر به صورت كندگي پلاسمايي و گسيختگي نوري است . كندگي ناشي از تشكيل پلاسماي يونيزه كننده در سطح هدف حاصل مي‌شود. اين نوع كندگي بسيار تميز بوده و همراه با جرقه‌هاي آبي رنگ است. پديده‌ي كندگي القايي پلاسمايي در پزشكي كاربرد ويژه‌اي داشته و در درمان پوسيدگي دندان به كار برده شده است . در چگالي‌هاي بالاي توان ليزري پديده‌ي ديگري موسوم به گسيختگي نوري با پديده‌ي كندگي القايي پلاسمايي در رقابت است؛ آثار اين پديده بر خلاف پديده‌ي كندگي پلاسمايي كه يك پديده‌ي موضعي است، به دليل توليد امواج ضربه‌اي در سرتاسر محيط هدف منتشر مي‌گردد كه منجر به خردشدگي سنگ بر اثر ضربات ناشي از نيروهاي مكانيكي مي‌شود. اين پديده در پزشكي كاربردهاي خاصي داشته و در جراحي كاتراكت و شكستن سنگ‌هاي مجاري ادرار به كار رفته است . كار تجربي: در اين مقاله آثار كندگي به صورت موضعي بر سنگ‌هاي مجاري ادرار مطالعه شده است . در اين آزمايش‌ها يك ليزرND YAG (سوئيج Q ) به كار گرفته شده و توسط توان سنج كاليبره COHERENT با ‎آشكار سازي LMP5LP انداره‌گيري شده است . همچنين، تغييرات قطر حفره متناظر با چگالي انرژي نيز تقريبا خطري است . پديده‌ي كندگي پلاسمايي يك كندگي بسيار تميز مي‌باشد و حفره شكل گوسي متقارن را داراست كه متناظر با شكل توزيع شدت در راستاي شعاعي باريكه‌ي ليزر است و رفتار حاصله نيز به نرخ تكرار پالس وابسته است . بر آمدگي كناري حفره گوياي مولفه‌ي شوكي ( مكانيكي ) حاصله نيز نشان داده شده است كه ميزان برآمدگي در چگالي‌هاي انرژي بالاتر رو به افزايش است و بيانگر افزايش مولفه‌ي پديده‌ي شوكي در پديده‌ي كندگي پلاسمايي است . در چگالي‌هاي توان بالاتر، پديده‌ي موضعي كندگي پلاسمايي به پديده‌ي موضعي كندگي پلاسمايي به پديده‌ي گسيختگي نوري كلي تبديل مي‌شود. آناليز سنگ‌هاي مجاري ادرار: كلسيم، پتاسيم، منگنز، تركيبات فسفات، آلومينيوم، آمونيوم، كلسترول و پيگمنتها از مواد تشكيل دهنده‌ي اين نوع سنگ‌ها مي‌باشند و همچنين ريز كريستالهاي اگزالات پتاسيم از مواد تشكيل دهنده‌ي آنها مي‌باشند . به طور كلي چگونگي تشكيل به شرايط محيطي و زندگي افراد بستگي دارد از آنجا كه تعيين آستانه‌ي تخريب سنگ به جنس سنگ بستگي دارد، لذا براي هر نژاد و شرايط مختلف اقليمي اين آستانه‌ متفاوت است و بايد جنس سنگ را به خوبي شناخت، مواد تشكيل دهنده و درصد آنها و شبكه‌ي كريستالي سنگ‌ها با آناليزهاي XRD PIXE SEM قابل تشخيص است، آماده سازي نمونه‌ها ابتدا با پوليش سنگ و سپس با قرار دادن آنها در رزين مناسب ( پلي استر) انجام مي‌شود و به گونه‌اي كه بصورت سطوح صيقل يافته، يكنواخت تبديل شده و براي پرتودهي آماده مي‌شوند . در روش XRD و .PIXE آناليز سنگ با استفاده از طيف مواد تشكيل دهنده‌ي آن انجام مي‌گيرد . البته PIXE و PIXE به دليل نفوذ پرتون در لايه‌هاي عميق تر سنگ قادر است، مواد تشكيل دهنده در عمق سنگ را نيز تعيين كند. در روش SEM ريز كريستالهاي موجود در سنگ نيز قابل تشخيص است . نتايج انداه‌گيري PIXE اندازه‌گيري با باريكه پروتوني به قطر تقريبي ميلي‌متر3 و فواصل4 ميلي‌متر روي يك خط راست در بخش واندوگراف سازمان انرژي اتمي ايران انجام گرفته است؛ نتايج به دست آمده نشان مي‌دهد، كه ميزان عناصرCA،CR،CU،ZN از بقيه‌ي عناصر بيشتر است. قابل توجه است كه با اين روش جنس و غلظت عناصر لايه‌هاي حلقوي سنگ‌ها و طرز توزيع نحوه‌ي تقارن آنها به نحو مطلوبي با هم مقاسه مي‌شوند؛ مقايسه‌ي مقادير فازهاي مختلف در دو نقطه‌ي يك نمونه‌ي سنگ كه بوسيله‌XRD اندازه‌گيري شده است. همچنين، آناليز دو نمونه‌ي سنگ مختلف در دانشكده‌ي معدن نشان مي‌دهد كه يكي ازسنگ‌ها اگزالات كلسيمي منوهيدارت و شبكه‌ي بلوري آن MONOCRYSTAL بوده است . نمونه‌ي دوم تركيبي از مواد آلي و كلسيم اگزالات هيدرات بوده كه البته آناليز مواد آلي توسطXRD ممكن نيست؛ در اندازه‌گيريSEM لازم است سطح نمونه‌ هادي بوده و در غير اين صورت بايد نمونه با عنصري مانند طلا لايه نشاني شود . به طور كلي، براي تعيين دقيق مواد تشكل دهنده‌ي سنگ‌هاي مجاري ادرار لازم است با هر سه روش فوق آناليز صورت گيرد تا شرايط پرتودهي ليزر شامل زمان پرتودهي انرژي پالس و نرخ تكرار پالس به كمك آن بهينه سازي گردد و نهايتا عمل سنگ شكني با كيفيت بهتر انجام پذيرد . نتيجه‌گيري : در اين مقاله دريافت شده است كه آستانه‌ي انرژي ايجاد پلاسما در سنگ‌هاي مختلف ( مجاري ادرار) متفاوت است . ليكن داراي رفتاري مشابه به ازاي تغييرات چگالي انرژي مي‌باشند. در يك مجموعه آزمايش بر انواع سنگ‌هاي مجاري ادرار فرآيند خردسازي بررسي شد و سنگ‌ها به دو حالت خشك و تر به كار گرفته شد. در حالت خشك آستانه انرژي تخريب، چندين برابر بيش از حالت ديگر بود، زيرا در مدل واقعي(INVIVO) علاوه بر فرآيند توليد پلاسما القا شده ليزر، كه با امواج ضربه‌اي نيز همراه است، پديده‌ي توليد حفره، ناشي از جذب نور در سيال و ايجاد حباب باعث فشار مكانيكي مضاعفي مي‌شِود كه همراه با امواج ضربه فرآيند خردسازي را تسهيل مي‌نمايد، بديهي است كه با تغيير نوع سنگ كه بستگي به شرايط زيست محيطي دارد در مقادير فوق تغييراتي حاصل خواهد شد . انتهاي پيام