استرین محیطی (GCS) چیست، چگونه اندازه‌گیری می‌شود و چه کاربردی دارد

اصطلاح استرین محیطی سراسری (Global Circumferential Strain یا به اختصار GCS) یکی دیگر از شاخص‌های پیشرفته در تحلیل تغییر شکل قلب است که برخلاف استرین طولی، بر نحوه کوتاه شدن فیبرهای عضلانی در راستای دایره‌ای یا افقی تمرکز دارد. این پارامتر، توانایی قلب را در فشرده‌سازی خون به سمت مرکز از طریق تنگ شدن قطر بطن ارزیابی می‌کند.

استرین محیطی سراسری نشان‌دهنده درصد تغییر در طول محیط بطن چپ در طول فاز انقباضی است. اگر بطن چپ را مانند یک استوانه یا مخروط در نظر بگیریم، این شاخص اندازه‌گیری می‌کند که محیط این استوانه چقدر منقبض و جمع می‌شود. این نوع حرکت، نقش بسیار مهمی در افزایش فشار داخل بطن و پرتاب خون به سمت سرخرگ آئورت ایفا می‌کند.

ساختار ماهیچه‌ای قلب از لایه‌های مختلفی تشکیل شده است که فیبرهای آن‌ها در جهت‌های متفاوتی قرار گرفته‌اند. در حالی که لایه‌های داخلی مسئول حرکت طولی هستند، فیبرهای لایه میانی (Mid-myocardium) عمدتاً به صورت دایره‌ای و محیطی آرایش یافته‌اند. بنابراین، استرین محیطی به طور خاص سلامت و کارایی لایه میانی عضلات قلب را مورد ارزیابی قرار می‌دهد.

مشابه استرین طولی، مقدار عددی GCS نیز در گزارش‌های پزشکی به صورت منفی بیان می‌شود. این علامت منفی به معنای “کوتاه شدن” محیط در زمان انقباض است. برای مثال، اگر محیط بطن در حالت استراحت ۲۰ سانتی‌متر باشد و در زمان انقباض به ۱۶ سانتی‌متر برسد، استرین محیطی نشان‌دهنده این میزان تغییر نسبت به حالت اولیه است که به صورت درصد گزارش می‌گردد.

یکی از نکات کلیدی در فیزیولوژی قلب، همکاری این شاخص با سایر حرکات دیواره است. برای اینکه پمپاژ خون به طور موثر انجام شود، قلب باید هم‌زمان از طول کوتاه شود (استرین طولی) و هم از اطراف جمع شود (استرین محیطی). اختلال در GCS معمولاً نشان‌دهنده آسیب به لایه‌های عمیق‌تر و میانی عضله قلب است که اغلب در مراحل پیشرفته‌تر بیماری‌ها رخ می‌دهد.

در بسیاری از بیماری‌های قلبی، ابتدا استرین طولی آسیب می‌بیند و استرین محیطی به عنوان یک سازوکار جبرانی، سعی می‌کند قدرت پمپاژ را حفظ کند. به همین دلیل است که برخی بیماران با وجود آسیب‌های اولیه، همچنان کسر تخلیه (EF) نرمالی دارند؛ زیرا GCS جورِ ضعفِ استرین طولی را می‌کشد تا زمانی که خود نیز دچار فرسودگی شود.

ارزیابی GCS معمولاً در نماهای عرضی قلب (Short Axis) انجام می‌شود. در این نما، قلب شبیه به یک دایره دیده می‌شود و نرم‌افزارهای ردیابی لکه (Speckle Tracking) می‌توانند تغییرات محیطی این دایره را در سطوح مختلف (بالا، میانه و نوک قلب) محاسبه کنند. این تحلیل چندسطحی به پزشک اجازه می‌دهد تا نقاط ضعف پنهان در لایه میانی را شناسایی کند.

در بیماری‌هایی مانند “کاردیومیوپاتی اتساعی” (Dilated Cardiomyopathy) که در آن قلب بزرگ و گشاد می‌شود، استرین محیطی به شدت افت می‌کند. در این بیماران، به دلیل کشیدگی بیش از حد فیبرهای عضلانی، قلب توانایی خود را برای “چلانده شدن” و جمع شدن از اطراف از دست می‌دهد. افت GCS در این موارد، پیش‌بینی‌کننده بسیار قوی برای احتمال بستری شدن یا نیاز به پیوند قلب است.

فشار خون مزمن و طولانی‌مدت نیز تأثیر مستقیمی بر استرین محیطی دارد. زمانی که دیواره قلب در پاسخ به فشار بالا ضخیم می‌شود (هایپرتروفی)، ابتدا نظم فیبرهای میانی به هم می‌خورد. کاهش در مقدار GCS در این بیماران می‌تواند نشان‌دهنده شروع فرآیند فیبروز یا بافت‌مردگی میکروسکوپی باشد، حتی اگر ظاهر کلی قلب هنوز قدرتمند به نظر برسد.

در حوزه بیماری‌های مادرزادی قلب، به ویژه مواردی که بطن راست تحت فشار قرار دارد، بررسی GCS بطن چپ به درک بهتر تعامل بین دو بطن کمک می‌کند. از آنجا که دو بطن دیواره مشترکی دارند، هرگونه تغییر در استرین محیطی یکی، می‌تواند بر شکل هندسی و حرکت محیطی دیگری تأثیر بگذارد.

تکنولوژی تصویربرداری با تشدید مغناطیسی (MRI) قلب، یکی از دقیق‌ترین روش‌ها برای اندازه‌گیری استرین محیطی است. اگرچه اکوکاردیوگرافی در دسترس‌تر است، اما MRI با تکنیک‌هایی مانند “تگ‌گذاری” (Tagging) می‌تواند تغییر شکل‌های دایره‌ای را با وضوح بسیار بالایی ثبت کند که برای تحقیقات علمی و موارد پیچیده بالینی بسیار ارزشمند است.

ارتباط GCS با “چرخش قلب” (Torsion) نیز بسیار حائز اهمیت است. قلب در زمان انقباض مانند شستن و چلاندن یک حوله خیس، دچار چرخش می‌شود. استرین محیطی جزء اصلی این حرکت چرخشی است. اگر GCS کاهش یابد، توانایی قلب در ایجاد این چرخش مکانیکی و مکش خون در مرحله بعدی نیز مختل خواهد شد.

در تشخیص بیماری “تنگی زیر دریچه آئورت“، بررسی GCS می‌تواند به جراحان کمک کند تا وسعت درگیری لایه‌های میانی را برآورد کنند. این اطلاعات در تصمیم‌گیری برای وسعت جراحی و پیش‌بینی میزان بازگشت عملکرد قلب پس از عمل بسیار حیاتی است و دیدی فراتر از تصاویر دو‌بعدی ساده به جراح می‌دهد.

در مطالعات مربوط به سمیت قلبی (Cardiotoxicity) ناشی از داروهای جدید، ثابت شده است که افت GCS نسبت به افت استرین طولی، نشان‌دهنده آسیب جدی‌تر و گسترده‌تر به بافت قلب است. به عبارت دیگر، وقتی استرین محیطی شروع به کاهش می‌کند، یعنی آسیب از لایه‌های سطحی فراتر رفته و به بدنه اصلی ماهیچه قلب رسیده است.

یکی از چالش‌های فنی در اندازه‌گیری GCS، حفظ صفحه تصویربرداری ثابت در طول ضربان است. از آنجا که قلب در حین حرکت جابجا می‌شود، اندازه‌گیری دقیق محیط دایره‌ای نیازمند مهارت بالای کارشناس تصویربرداری است. با این حال، با ورود هوش مصنوعی به نرم‌افزارهای قلبی، این خطاهای اندازه‌گیری به طور چشمگیری کاهش یافته است.

در نهایت، استرین محیطی سراسری (GCS) قطعه‌ای مهم از پازل عملکرد قلب است که لایه‌های میانی و قدرت فشردگی قلب را توصیف می‌کند. ترکیب این شاخص با استرین طولی، به پزشکان اجازه می‌دهد تا تصویری سه‌بعدی و کامل از سلامت مکانیکی قلب داشته باشند و درمان‌ها را پیش از وقوع نارسایی‌های گسترده، بهینه کنند.