الوسم: الموجات

كانت أولى مساعي البحث في الموجات الصوتية منذ عام 1822 عندما سعى عالم الفيزياء السويسري ( دانيل كولادين ) لحساب سرعة الصوت عن طريق جرسه المائي في مياه بحيرة (جنيفا ) . والتي مهدت لوضع ( نظرية الصوت ) في عام 1877 بجهود العالم ( لورد ريليه ) والتي شرحت الأساسيات الفيزيائية لموجات الصوت وانتقاله وارتداده . وتوالت الأبحاث حتى كان تصميم وانشاء أول نظام( Sound Navigation & Ranging ) Sonar عامل في الولايات المتحدة عام 1914 على يد العالم فسندن لأغراض الملاحة البحرية ولتحديد أماكن المارينز الألماني في الحرب العالمية الأولى.

ولم توظف الموجات فوق الصوتية لخدمة الأغراض الطبية حتى بداية الأربعينات على يد دكتور الأعصاب والطبيب النفسي النمساوي ( كارل ثيودو ) والذي يعتبر أول طبيب استخدم الموجات فوق الصوتية في التشخيص الطبي وقد واجه في ذلك صعوبات بسبب امتصاص عظام الجمجمة لمعظم طاقة الموجات فوق الصوتية.

وبعد حصيلة جهود مكثفة للفيزيائيين والمهندسين الميكانيكيين والكهربائيين والبيولوجيين بالتعاون مع الأطباء ومبرمجي الكمبيوتر والباحثين ودعم الحكومات,ابتدأ التشخيص بالموجات فوق الصوتية ليأخذ محله في عيادات الأعصاب والقلب والعيون ولتتطور الموجات منA-Mode محدودة الاستخدام الىB-Modeوالتي سعى العالم ( دوغلاس هوري ) كفني أشعة لاستغلالها في التشخيص لقدرتها على اختراق الأنسجة بهدف الدراسة التشريحية لأعضاء الجسم في جامعة ( كولورادو) في دنغر بالتعاون مع زميله أخصائي الكلى ( جوزيف هوملس ) والذي بدوره تبنى الأبحاث الطبية على هذا الصعيد وقام بتوجيهها وبتعاون العلماء والمهندسين ( بيلز و بوساكوني ) كان أول جهاز ألتراساوند ثنائي الأبعاد يعمل بنظامB-Modeعام 1951

وتوالت الأجهزة التي تعمل في هذا النظام الا أنها جميعا كانت كبيرة الحجم وعلى المريض أن ينغمس كليا أو جزئيا في الماء في وضعية السكون لفترة زمنية طويلة الأمر الذي جعله غير عملي ويستحيل وجوده في عيادات الاختصاص.

وفي أواخر عام 1955 بدأ العالم بتطوير هذه الأجهزة لتصبح أكثر حساسية وأقل حجما وأكثر سهولة في طريقة الفحص حتى توصلوا للذراع المعدني المتحرك والذي يوضع على المكان المخصص للفحص , كما تم تطوير جهاز الألتراساوند المهبلي و الشرجي عام 1955 والذي يعمل بنظامA-Mode بجهود العالمين ( وايلد ) و ( ريد ) الا أنه في هذه المرحلة لم يحقق الغرض الفعلي حتى تم تطويره لاحقا , كل هذه التطورات والتي مرت بنجاح باهر وأخذت محلها في جزء كبير من العالم كالولايات المتحدة الأمريكية, والنمسا, واليابان, والمملكة المتحدة , مهدت الطريق وفتحت المجال لدخول جهاز الالتراساوند إلى تخصص النسائية والتوليد وهكذا كانت الانطلاقة.

ومن رواد تسخير الالتراساوند لخدمة هذا التخصص الدكتور الانجليزي( ايان دونالد ) والذي له مساعي رائدة على هذا الصعيد حيث ابتدأ طريقه بتشخيص التكتلات البطنية سواء أكانت ألياف أو أورام أو حتى أكياس وخرج بورقة عمل كانت من أعظم الاشراقات الطبية خلال العشرة

أعوام المنصرمة بتعاونه مع العالم الفني ( توم براون ) والدكتور ( جون ماكفيكار ) في 7 / 6 / 1958 وعام 1959 استطاع أن يلتقط أصداء واضحة لرأس الجنين ومن بعدها أصبحت أبعاد محيط رأس الجنين هي الوسيلة المعتمدة لدراسة نمو الجنين . و بعد مرور سنوات قليلة كان بالامكان دراسة الحمل منذ البداية حتى النهاية , وتشخيص كثيرا من المشاكل كتعدد التوائم والتشوهات الخلقية والمشاكل التي تصاحب المشيمة.

ولم يكن قبل عام 1972 بالامكان رؤية ودراسة الحويصلات بنظامB-Mode على يد العالم النمساوي( Kratochwil )وهكذا أصبح التصوير بالموجات فوق الصوتية في مجال الأمراض النسائية والتوليد مضمارا للتنافس بين الاختصاصيين وتزايدت الأبحاث وأوراق البحث من ورقة بحث واحدة للدكتور (ايان دونالد) عام 1958الى 296 ورقة عمل في عام 1978.

وبهذه الجهود المكثفة استطاع الأطباء تشخيص كيس حمل بعمر 5 أسابيع في عام 1963 , وتحديد نبض الجنين بعمر 7 أسابيع عام 1965وفي السبعينات أصبح بالإمكان قياس محيط رأس الجنين ومحيط صدره والتي لعبت دورا جوهريا في متابعة نمو الجنين وتطوره واكتشاف أي إعاقة في النمو, وحساب طول الجنين ومحيط البطن الذي استطاع العلماء من خلاله أخذ فكرة عن وزن الجنين وظروف تغذيته.

كما تم تشخيص فتحات الظهر ( Spina Bifida )واختفاء جمجمة الرأس في الأجنة( Anencephaly )في الأسبوع السابع عشر من الحمل. كل تلك التطورات لم تكن لتكون لولا إيجادB-Modeودخول درجات اللون الرمادي على أجهزة الالتراساوند بعد أن كانت في اللون الأبيض والأسود, وهذه الدرجية في اللون أعطت وضوح في الصورة وأصبح تركيز العلماء على زيادة هذه الدرجية لزيادة الدقة في الفحص.

ومع الثمانينات حدثت ثورة حقيقية في عالم الموجات فوق الصوتية وهي ما يسمى( Real time scanner )أي التصوير الحي ( ثنائي الأبعادB-Mode ) والذي عن طريقه تم التعرف على حياة الجنين الفعلية, وحركاته, وتصرفاته, ونبضات القلب, والتنفس في رحم الأم. وكان أول جهاز فعال في هذا المجال عام 1985 في ألمانيا , وكانت الثمانينات هي ميدان التنافس للشركات المصنعة لأجهزة الالتراساوند لتقديم أدق الصور وأوضحها. وهكذا اتضحت معالم علم جديد في تخصص النسائية والتوليد ( تشخيص وسلامة الجنين) .

كما تم تطوير جهاز الالتراساوند المهبلي والشرجي , والذي صمم لأول مرة على يد( ريد ) و( وايلد ) عام 1955, وقد أستغرق هذا التطوير حوالي العشرين عاما ليصبح فعالا وليحقق طموحات العلماء في كشف الأعضاء الداخلية للحوض ولينتشر بين الأوساط الطبية.

وكان عام 1985 هو العام الذي احتضن أكثر أجهزة الالتراساوند المهبلي فعالية وأعظمها فائدة ,وقد تزامن تطويره مع أولى تقنيات أطفال الأنابيب في النمسا.

ومن التقنيات التي استغرقت زمنا طويلا حتى سخرت للاستعمال الفعلي الدوبلار( ( Doppler و( M-Mode ) فمبدأ الدوبلار كان أول وصف وضع له بجهود العالم النمساوي ( كريستيان دوبلار ) عام 1842 وبدأ بتطبيقه اليابانيون عام 1955 لدراسة حركات وصمامات القلب. وفي عام 1962 وباستخدام الدوبلار تتبع العلماء تدفق الدم ونبضات الجنين وتطورت الأجهزة في تقصي التدفقات الدموية لتصبح ثنائية الأبعاد وتمكن من المتابعة الحية الملونة لسير الدم(( Real time Color Flow Imaging .

وكانت الثمانينات ومطلع التسعينات مسرحا للتقدم العظيم الذي أحرزته الشركات المصنعة لأجهزة الالتراساوند ثنائية الأبعاد كما أصبحت تلك الأجهزة عماد التأسيس لأي عيادة نسائية وتوليد , وساعد في ذلك الحجم المعقول وأذرعة الفحص والتي تشغل حيزا ضيقا على الجسم وتعطي مجالا واسعا للرؤية إضافة إلى الحركة الحرة لهذه الأجهزة.

والأهم من كل ذلك التفاصيل الدقيقة التي تمحصها تلك الأجهزة بوضوح الصورة وتحديد الملامح والتشخيص الدقيق بحيث احتلت أجهزة الالتراساوند المرتبة الأولى من بين وسائل التشخيص, والتي لم تقتصر على تشخيص الجسم فحسب بل تجاوزتها لفحص الأجهزة الداخلية للأجنة في أرحام أمهاتهم لتصبح علما بل وتخصصا قائما بذاته.

وبعد هذه المراحل العريقة في تاريخ الموجات فوق الصوتية وبعد ثورات العلم المتأججة على كل صعيد ومتطلبات العصر المتجددة مع دنوّ الألفية الثانية وارتباط الكمبيوتر الوثيق بكل التحركات البشرية مهما صغرت , غدت أجهزة الالتراساوند الثنائية الأبعاد غير مرضية- بالرغم من كل النجاح الذي حققته- وشخصت أعين العلماء نحو البعد الثالث الذي عجزت الأجهزة ثنائية الأبعاد عن سبر غوره وان كانت الفكرة تلوح في الأفق منذ السبعينات , الا أنها بدأت تتمحور وتأخذ أبعادها مع مطلع الثمانينات وأعظم ما ساند وجودها الثورات التكنولوجية في برمجة الكمبيوتر.

وفي اليابان في جامعة طوكيو كان أول تقرير حول نظام الأبعاد الثلاثية ( الطول, العرض, العمق أو الارتفاع ) عام 1984 وأول محاولة ناجحة في الحصول على صورة جنين ثلاثية الأبعاد من صورة ثنائية الأبعاد عن طريق الكمبيوتر كانت عام 1986.

وبعد تطوير أجهزة التراساوند مستقلة ثلاثية الأبعاد كانت المشكلة في الفترة الزمنية التي يستغرقها التقاط كل مقطع حيث تتجاوز العشر دقائق وهو ما يستحيل معه العمل سواء للطبيب المعالج أو المريض وبالتالي يستحيل معه التسويق. ومع الجهود المكثفة والتطوير المستمر كان أول جهاز التراساوند ثلاثي الأبعاد يأخذ محلا تجاريا في الأسواق في عام 1989Combison-330 ) )في النمسا واستمر العالم وخصوصا في اليابان, والنمسا, وبريطانيا, وكندا وحتى الصين في دفع عجلة التطور هذه حتى بدأت الأبحاث حول رباعي الأبعاد في لندن عام 1996 عندما بزغت فكرة التصوير ثلاثي الأبعاد الحي وليكون للبعد الرابع وهو البعد الزمني , دوره في إعطاء صورة حقيقية حيّة بأسلوب عملي , وما كان ذلك ليكون لولا التطورات الهائلة في علم الكمبيوتر والسرعة الهائلة في إجراء العمليات الحاسوبية , ومن هنا كانت قصة البداية.

في الطب هى نوع من الأشعة التشخيصية ويطلق عليها اسم السونار أيضاً، باستخدام موجات فوق صوتية عالية التردد، ترتد بعد ارتطامها بالأنسجة محدثة صوت وصدى هذا الصوت يتحول إلى صورة مرئية..

الموجات فوق الصوتية تستعمل بكثرة لتشخيص أمراض القلب والكُلى والاضطرابات الأخرى. (إلى اليمين) يصدر محول طاقة فوق صوتي، موجات فوق صوتية، ويغير الصدى المرتد إلى نبضات كهربائية. ويقوم حاسوب بتحويل بيانات مثل اتجاه الصدى وشدة النبض إلى صورة لكُلى المريض (إلى اليسار).

تقنية الموجات فوق السمعيه في معالجة الاصابأت والكشف عن وجود الكسور ..

استخدامها في الكشف عن سرطان الثدي ..

وايضا في الكشف عن اورام الكبد ..

من الاستخدامات المهمة للموجات فوق السمعيه هو استخدامها في الطب وبالذات في الكشف عن الجنين في بطن أمه وهل هو حي أم ميت ، حيث أنه عندما يسلط الطبيب مصدر تلك الموجات على رحم الام تنعكس تلك الموجات وعندما يكون قلب الجنين ينبض فان زمن انعكاس أو ارتداد تلك الموجات يختلف تبعا لانقباض عضلة قلب الجنين وانبساطها وذلك يعود لتغيير بسيط في المسافة التي تقطعها الموجة قبل ان ترتد ، مما يعطي الجهاز المستقبل للموجات المنعكسة الفرصة لتسجيل تلك النبضات وبالتالي تظهر على شاشة الطبيب حركة القلب أي أن الجنين يكون حيا ، لكن لو كان الجنين ميتا فإن الموجات ترتد في نفس الزمن

صورة موجات فوق صوتية لجنين داخل الرحم

صورة موجات فوق صوتية لجنين داخل الرحم في أسبوعه الرابع عشر

صورة ثلاثية الأبعاد لجنين عمره 29 أسبوع

السُّونار جهاز استشعار، يستخدم الموجات الصوتية لتحديد مواقع الأشياء تحت سطح الماء، ويسمى أيضًا المسبار البحري. ويستعمل هذا الجهاز في الطائرات والسفن الحربية، لتحديد مواقع الغواصات المعادية. كما يستعمل في السفن العاديّة لمعرفة عمق المياه من تحتها.

صيد الأسماك و تحديد مواقعها

قارب صيد يستعمل جهاز السونار للكشف عن سرب من الأسماك. يرسل الجهاز نبضة من الموجات الصوتية ويستقبل أصداء من الأسماك ومن قاع المحيط. وإلى اليسار عداد يبين عمق سرب الأسماك.

تحديد موقع الفريسة و معرفة وجود الحواجز

تعتمد بعض الخفافيش على الرؤية وحاسة الشم لتتعرف على اتجاهها لتجد الطعام في الليل المظلم. وتتعرف بعض الخفافيش على اتجاهها عن طريق إصدار الصوت واتباع الصدى. فهذه الأصداء الصوتية تحدث نتيجة لسلاسل من الأصوات ذات الترددات القصيرة والعالية التي تحدثها الخفافيش باستمرار أثناء طيرانها. وعن طريق هذه الأصداء الصوتية، تتعرف الحيوانات على الاتجاه والمسافة للأهداف في المنطقة. هذه العملية الخاصة بأصداء الصوت تسمى تحديد موقع الصدى.

للدلافين نظام طبيعي للموجات الصوتية يسمى تحديد موقع الصدى، يساعدها في تحديد موقع الأشياء تحت سطح الماء أثناء عومها.
يعرف الدلفين موقع مثل هذه الأشياء عن طريق إصدار سلسلة من أصوات الطقطقة والصفير، وتصدر هذه الأصوات عن جسم الدلفين عن طريق جزء بطيخي الشكل، وهو عضو في أعلى الرأس، يتكون من نسيج دهني خاص يوجه الأصوات إلى الأمام. وتنتج الأصداء عند انعكاس الأصوات من جسم ما أمام الدلفين ويحدد الحيوان مكان هذا الشيء عن طريق إصغائه إلى الأصداء.