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चिकित्सा भौतिकी: अल्ट्रासाउंड, एक्स-रे, सीटी और विकिरण सुरक्षा

अल्ट्रासाउंड शरीर में ध्वनि के स्पंद भेजकर गूँज का समय नापता है: गहराई = चाल × समय ÷ 2। एक्स-रे शरीर से गुज़रती हैं और हड्डी उन्हें ज़्यादा रोकती है, इसलिए छाया-चित्र बनता है। सीटी सब कोणों के एक्स-रे चित्र जोड़कर कटान की तस्वीरें बनाता है। एक्स-रे आयनकारी हैं, इसलिए कम समय, ज़्यादा दूरी और ढाल से मात्रा घटाई जाती है। अल्ट्रासाउंड ध्वनि है, आयनकारी नहीं।

🎬 कदम-दर-कदम कहानी

  1. प्रोब शरीर में ध्वनि का एक स्पंद भेजता है। वह अंग से टकराकर गूँज बनकर लौटता है। गूँज जितनी देर से लौटे, अंग उतना गहरा है।
  2. एक्स-रे शरीर से गुज़रती हैं। हड्डी उन्हें मांस से ज़्यादा रोकती है, इसलिए फिल्म पर हड्डी की सफ़ेद छाया बनती है।
  3. सीटी मशीन में एक्स-रे नली और डिटेक्टर शरीर के चारों ओर घूमते हैं। हर कोण के चित्र जुड़कर पतले कटान की तस्वीर बनाते हैं।
  4. विकिरण से बचने के लिए: समय कम रखो, दूर रहो और स्रोत व आपके बीच सीसे की ढाल रखो।
  5. अब खुद खेलो: चारों में से कोई भी चुनो और स्लाइडर चलाओ। याद रखो कि अल्ट्रासाउंड में विकिरण नहीं होता।

टिप: 3D दृश्य को घुमाने के लिए खींचें। ज़ूम के लिए दो उंगलियाँ इस्तेमाल करें।

🤔 आम शंकाएँ और उनके जवाब

गहराई के लिए 2 से भाग क्यों देते हैं?

स्पंद अंग तक नीचे जाता है और ऊपर लौटता है। नापे गए समय में दोनों यात्राएँ आती हैं, इसलिए आधा समय नीचे जाने का है। अंग को खिसकाकर स्पंद की यात्रा देखो।

एक्स-रे में हड्डी सफ़ेद क्यों है?

फिल्म वहाँ काली होती है जहाँ एक्स-रे पहुँचती हैं। हड्डी ज़्यादा एक्स-रे रोकती है, इसलिए उसके पीछे फिल्म तक कम पहुँचती हैं और वह जगह सफ़ेद रहती है। 3D में हड्डी की मोटाई बदलकर देखो।

सीटी एक्स-रे से अलग कैसे है?

घूमते छल्ले से सब कोणों के चित्र मिलते हैं, इसलिए कंप्यूटर सिर्फ़ सपाट छाया नहीं, कटान की तस्वीर बना पाता है।

दूरी के साथ मात्रा इतनी जल्दी क्यों घटती है?

बाहर जाते हुए विकिरण बड़े क्षेत्र में फैलता है, इसलिए हर हिस्से को कम मिलता है। दूरी दुगुनी हो तो एक-चौथाई। मात्रा की संख्या देखो।

किस स्कैन में विकिरण का खतरा नहीं है?

अल्ट्रासाउंड में, क्योंकि वह सिर्फ़ ध्वनि है। खुला खेल में चारों की तुलना करो।

अल्ट्रासाउंड

अल्ट्रासाउंड वह ध्वनि है जिसकी आवृत्ति हमारे सुनने की सीमा से ऊपर (20 kHz से ज़्यादा) होती है; मेडिकल स्कैनर में लाखों हर्ट्ज़ की होती है। प्रोब शरीर में छोटे स्पंद भेजता है। जब स्पंद दो ऊतकों की सीमा तक पहुँचता है तो उसका कुछ भाग गूँज बनकर लौटता है।

स्कैनर गूँज के लौटने का समय t नापता है। स्पंद जाकर लौटता है, इसलिए गहराई = चाल × t ÷ 2। मुलायम ऊतक में चाल लगभग 1 540 m/s होती है। बहुत से स्पंदों से चलती तस्वीर बनती है।

अल्ट्रासाउंड आयनकारी नहीं है, इसलिए बच्चे, हृदय और यकृत के लिए काम आता है। यह हड्डी और हवा से ठीक से नहीं गुज़रता। विस्तार से देखें अनायनकारी इमेजिंग।

एक्स-रे और सीटी

एक्स-रे विद्युत चुंबकीय विकिरण की बहुत छोटी तरंगें हैं, जो एक्स-रे नली में तेज़ इलेक्ट्रॉन धातु के लक्ष्य से टकराने पर बनती हैं। वे मुलायम ऊतक से आसानी से निकल जाती हैं, पर हड्डी ज़्यादा सोखती है, इसलिए शरीर के पीछे लगी फिल्म या डिटेक्टर पर हड्डी सफ़ेद दिखती है।

साधारण एक्स-रे एक सपाट छाया है। सीटी स्कैन (कंप्यूटेड टोमोग्राफी) में नली और डिटेक्टर शरीर के चारों ओर घूमते हैं। कंप्यूटर बहुत से चित्र जोड़कर अनुप्रस्थ कटान बनाता है और उन्हें 3D तस्वीर में भी रख सकता है। सीटी वे अंग और छोटे रक्तस्राव दिखाता है जो सपाट एक्स-रे में छिप जाते हैं। पूरा विवरण एक्स-रे इमेजिंग में है।

विकिरण सुरक्षा

एक्स-रे आयनकारी विकिरण हैं: वे कोशिकाओं को नुकसान पहुँचा सकती हैं। इसलिए उतनी ही इस्तेमाल करते हैं जितनी ज़रूरी हो (डॉक्टर देखता है कि फ़ायदा जोखिम से बड़ा है या नहीं) और तीन नियम मानते हैं:

कर्मचारी बैज (डोज़ीमीटर) पहनते हैं जो उन्हें मिली मात्रा दर्ज करता है। गर्भवती महिलाओं की जाँच में विशेष सावधानी रखी जाती है और अक्सर अल्ट्रासाउंड किया जाता है।

करके देखें

घर पर गूँज: किसी दीवार या बड़ी इमारत के पास ताली बजाओ और गूँज सुनो। थोड़ा दूर जाओ और देखो कि गूँज देर से आती है।

छाया: टॉर्च के सामने खिलौना रखो और पीछे हाथ। मोटी चीज़ की छाया गहरी होती है, जैसे एक्स-रे फिल्म पर हड्डी।

3D में: सुरक्षा चुनो और व्यक्ति को स्रोत से दूर खिसकाओ। हर बार दूरी दुगुनी करके मात्रा की संख्या देखो।

मुख्य सूत्र और परिभाषाएँ

हल किए गए उदाहरण

1. किसी अंग से गूँज 130 µs बाद लौटती है। ऊतक में चाल 1 540 m/s है। गहराई निकालो।

गहराई = 1 540 × 130 × 10⁻⁶ ÷ 2 = 0.2002 ÷ 2 ≈ 0.10 m = 10 cm।

2. स्रोत से 1 m पर मात्रा 36 इकाई है। 3 m पर कितनी होगी?

मात्रा ∝ 1/d²। 3 m पर वह 1/9 रह जाएगी: 36 ÷ 9 = 4 इकाई।

3. एक ढाल की अर्ध-मोटाई परत 2 mm सीसा है। 6 mm से कितना भाग निकलेगा?

6 mm यानी 3 अर्ध-मोटाई परतें। भाग = (½)³ = 1/8 = 12.5%।

आम गलतियाँ

अभ्यास क्विज़

1. अल्ट्रासाउंड क्या है?
2. एक्स-रे में हड्डी सफ़ेद क्यों दिखती है?
3. CT का पूरा रूप क्या है?
4. एक्स-रे स्रोत से दूरी दुगुनी करने पर मात्रा हो जाती है:
5. एक्स-रे से बचाव के लिए कौन-सा पदार्थ लगता है?

अभ्यास: खुद जवाब दो

अपना जवाब लिखो या चुनो, फिर जाँचें दबाओ। अटको तो संकेत देखो; जवाब देने के बाद पूरा हल दिखेगा।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न

बच्चे के लिए अल्ट्रासाउंड क्यों इस्तेमाल होता है?

यह ध्वनि से चलता है, आयनकारी विकिरण से नहीं, इसलिए कोशिकाओं को नुकसान नहीं पहुँचाता और सुरक्षित रूप से दोहराया जा सकता है।

एक्स-रे और सीटी में क्या अंतर है?

एक्स-रे एक सपाट छाया-चित्र देता है। सीटी सब कोणों से कई एक्स-रे चित्र लेकर कटान और 3D तस्वीरें बनाता है।

अस्पताल कर्मचारियों को विकिरण से कैसे बचाते हैं?

स्रोत के पास समय सीमित करते हैं, दूरी रखते हैं, सीसे की आड़ और एप्रन लगाते हैं और कर्मचारियों को मात्रा दर्ज करने वाले बैज देते हैं।

यह कहाँ पढ़ाया जाता है

फ्रांसTerminaleChemistry
चीन高三Elective 2: Physics and technology

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