استرین سهبعدی (3D Strain) چیست، چگونه اندازهگیری میشود و چه مزایایی دارد
3D Strain
اصطلاح استرین سهبعدی (3D Strain) پیشرفتهترین سطح از تحلیل مکانیکی قلب است که محدودیتهای تصاویر دوبعدی را برطرف کرده و نمایشی کامل و واقعی از تغییر شکل عضله قلب در فضای سهبعدی ارائه میدهد.
استرین سهبعدی به معنای اندازهگیری تغییر شکل بافت قلب در یک حجم (Volume) کامل و همزمان است. در روشهای دوبعدی، ما تنها یک برش نازک از قلب را میدیدیم، اما در استرین سهبعدی، کل بطن چپ به صورت یکپارچه تصویربرداری میشود. این روش اجازه میدهد تا تمامی فیبرهای عضلانی در هر کجای قلب که باشند، به صورت همزمان تحت نظارت قرار گیرند.
یکی از بزرگترین مشکلات استرین دوبعدی، پدیده “خروج از صفحه” (Out-of-plane motion) است. از آنجا که قلب در حین ضربان حرکت چرخشی و جابجایی عمودی دارد، لکههای مورد نظر در تصاویر دوبعدی ممکن است از کادر خارج شوند و محاسبات را دچار خطا کنند. استرین سهبعدی با در بر گرفتن کل حجم قلب، این خطا را حذف کرده و لکهها را در هر جهتی که حرکت کنند، تعقیب میکند.
در استرین سهبعدی، مفاهیم طولی، محیطی و شعاعی به صورت یکپارچه محاسبه میشوند. این فناوری میتواند پارامتر جدیدی به نام “استرین کلی” (Area Strain) را تعریف کند که نشاندهنده تغییر سطح لایه داخلی قلب است. این شاخص ترکیبی، حساسترین معیار برای شناسایی نارساییهای قلبی در مراحل بسیار ابتدایی است، چرا که تغییرات همزمان در چندین جهت را نشان میدهد.
ساختار هندسی قلب انسان بسیار پیچیده است و انقباض آن شامل حرکاتی مانند کوتاه شدن، ضخیم شدن و پیچش (Twisting) است. استرین سهبعدی تنها ابزاری است که میتواند “دینامیک پیچشی” قلب را به درستی مدلسازی کند. این مدلسازی دقیق به پزشکان کمک میکند تا بفهمند انرژی پمپاژ قلب چگونه در فضای سهبعدی توزیع میشود.
تشخیص وسعت سکته قلبی با استرین سهبعدی بسیار دقیقتر انجام میشود. در روشهای قدیمی، پزشک باید چندین تصویر از زوایای مختلف میگرفت و آنها را در ذهن خود ترکیب میکرد. اما در اینجا، یک نقشه سهبعدی رنگی از کل قلب ارائه میشود که نواحی آسیبدیده را با دقت میلیمتری و بدون نیاز به حدس و گمان نمایش میدهد.
این تکنولوژی در ارزیابی “ناهماهنگی قلبی” (Dyssynchrony) بیرقیب است. استرین سهبعدی میتواند زمان دقیق انقباض هزاران نقطه از بطن چپ را با هم مقایسه کند. اگر بخشی از قلب حتی چند میلیثانیه دیرتر از بقیه منقبض شود، در نمودارهای سهبعدی به وضوح مشخص میگردد. این موضوع برای تنظیم دقیق ضربانسازهای قلبی (Pacemaker) حیاتی است.
در بیماریهای دریچهای، به ویژه نارسایی دریچه میترال، استرین سهبعدی نشان میدهد که چگونه تغییر شکل بطن بر عملکرد دریچه تأثیر میگذارد. از آنجا که دریچه میترال خود یک ساختار سهبعدی و پیچیده است، تنها یک تحلیل حجمی میتواند ارتباط متقابل بین گشادشدگی بطن و نشت دریچه را به درستی تبیین کند.
سرعت انجام آزمایش با استفاده از استرین سهبعدی به شدت کاهش مییابد. در روشهای قبلی، کارشناس باید چندین نمای مختلف را با دقت ثبت میکرد، اما در استرین سهبعدی، تنها با یک بار “ثبت حجمی” (Volume Acquisition)، تمامی اطلاعات مورد نیاز برای تحلیل کل بطن به دست میآید. این موضوع باعث راحتی بیشتر بیمار و دقت بالاتر در موارد اورژانسی میشود.
یکی از چالشهای اصلی استرین سهبعدی، نیاز به “نرخ فریم” یا سرعت تصویربرداری بسیار بالاست. برای اینکه یک حجم کامل از قلب با دقت ردیابی شود، دستگاه باید در هر ثانیه حجم عظیمی از دادههای صوتی را پردازش کند. با پیشرفت پردازندههای گرافیکی و هوش مصنوعی، امروزه این محدودیت تا حد زیادی برطرف شده و تصاویر با وضوح خیرهکنندهای تولید میشوند.
استرین سهبعدی در “کاردیومیوپاتیهای مادرزادی” که شکل قلب از حالت طبیعی خارج شده است، کاربرد فراوانی دارد. در قلبهایی که دچار دفرمه شدن هندسی هستند، مدلهای دوبعدی استاندارد کارایی ندارند. استرین سهبعدی بدون پیشفرضهای شکلی، تغییر شکل واقعی بافت را بر اساس آناتومی خاص همان بیمار محاسبه میکند.
در تحقیقات دارویی، استرین سهبعدی به عنوان معیاری برای سنجش “بازسازی معکوس” (Reverse Remodeling) استفاده میشود. وقتی بیمار داروهای جدید نارسایی قلب را مصرف میکند، پزشکان با استفاده از این تکنولوژی مشاهده میکنند که آیا حجم بطن کوچکتر شده و آیا دیوارهها دوباره هماهنگی سهبعدی خود را به دست آوردهاند یا خیر.
این فناوری همچنین در بررسی بطن راست (RV) که هندسهای بسیار پیچیده و هلالی شکل دارد، انقلابی به پا کرده است. بطن راست به دلیل شکل خاصش در تصاویر دوبعدی به خوبی دیده نمیشود، اما استرین سهبعدی میتواند کل ساختار آن را بازسازی کرده و قدرت انقباضی آن را در بیماران مبتلا به فشار خون ریوی به دقت بسنجد.
دقت استرین سهبعدی در محاسبه توده عضلانی قلب (Mass) بسیار بالاتر از روشهای دیگر است. این روش با حذف خطاهای ناشی از تخمینهای ریاضی و تکیه بر اندازهگیری مستقیم حجم، وزن واقعی عضله قلب را مشخص میکند که شاخص مهمی در تعیین شدت بیماریهای ناشی از فشار خون و هایپرتروفی است.
تلفیق استرین سهبعدی با هوش مصنوعی باعث شده است که فرآیند تحلیل “خودکار” شود. امروزه دستگاهها میتوانند به محض ثبت تصویر، بدون دخالت پزشک، تمامی شاخصهای استرین را محاسبه کرده و نقاط بحرانی قلب را شناسایی کنند. این موضوع احتمال خطای انسانی در گزارشهای پزشکی را به حداقل ممکن رسانده است.
در نهایت، استرین سهبعدی (3D Strain) قله تصویربرداری عملکردی قلب است که واقعیت فیزیکی تپش را در فضای سهبعدی شبیهسازی میکند. این ابزار نه تنها درک ما را از بیماریهای قلبی عمیقتر کرده، بلکه مسیری روشن برای تشخیصهای دقیقتر، جراحیهای موفقتر و درمانهای شخصیسازی شده در آینده فراهم ساخته است.
