楊慧茹，張雪君，張淑萍，郭 麗，蔡建平

（1.天津醫(yī)科大學(xué)醫(yī)學(xué)影像學(xué)院，天津300203；2.天津市津南區(qū)咸水沽醫(yī)院放射科，天津300350）

糖尿?。―M）作為腦梗死的一種獨(dú)立危險(xiǎn)因素，已得到大家的公認(rèn)，臨床研究顯示，糖尿病患者合并腦梗死的危險(xiǎn)性是非糖尿病患者的2～4倍[1]，文獻(xiàn)報(bào)道糖尿病并發(fā)腦梗死的發(fā)生率為16.4%～18.6%[2]，且預(yù)后不良[3]。與非糖尿病性腦梗死相比，糖尿病性腦梗死在發(fā)病年齡、性別、既往一過性腦缺血缺氧發(fā)作（TIA）等方面無差別，而在梗死類型和部位上具有特點(diǎn)，對于梗死灶大小，以往的研究多關(guān)注梗死面積，即在一個(gè)層面上衡量梗死灶的前后徑及左右徑，而忽略了上下徑對梗死體積的影響。本研究在探討梗死面積的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)觀察梗死灶的體積，旨在揭示糖尿病合并腦梗死血糖水平與梗死灶體積的關(guān)系。

1 資料與方法

1.1 對象與分組 腦梗死患者220例，均系天津市津南區(qū)咸水沽醫(yī)院2009年10月～2010年6月的住院患者，發(fā)病<120h，符合第四屆全國腦血管病會(huì)議制定的腦梗死診斷標(biāo)準(zhǔn)，均經(jīng)頭顱CT或MRI檢查確診為腦梗死。

分組情況：（1）糖尿病合并腦梗死（DACI）組：120例，男67例，女53例，年齡45～83歲，平均（63± 17）歲，發(fā)病前已確診為糖尿病，均符合WHO1999年推薦的DM診斷標(biāo)準(zhǔn)。入院時(shí)血糖4.6～17.48mmol/L，平均(8.00±7.78)mmol/L。（2）非糖尿病腦梗死（NDACI）組：100例，為同期住院患者，男63例，女37例，年齡35～84歲，平均（71±25）歲，入院前無糖尿病史，如入院后空腹血糖<5.9mmol/L方可入選。入院時(shí)空腹血糖4.03～5.85mmol/L，平均（4.91±1.58）mmol/L。

DACI組患者根據(jù)入院時(shí)血糖水平分為：A組：38例，空腹血糖<8.0mmol/L；B組：45例，8.0mmol/ L≤空腹血糖≤10.0mmol/L；C組：37例，空腹血糖> 10.0mmol/L。DACI組與NDACI組在年齡等方面的構(gòu)成無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，而血糖水平的構(gòu)成存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。

1.2 方法

1.2.1 血糖的測定 所有患者均于入院時(shí)急診檢測空腹血糖（靜脈血漿血糖，氧化酶法，正常值3.9～5.9mmol/L，>5.9mmol/L為血糖升高），入院后24h內(nèi)測定清晨空腹血糖、餐后2h血糖及糖化血紅蛋白。1.2.2影像學(xué)檢查 所有患者采用GE lightspeed ultra 8層螺旋CT掃描儀，行常規(guī)頭顱平掃，范圍自聽眶線至顱頂，層厚10mm，層距10mm。檢查時(shí)間為發(fā)病24h之內(nèi)，未發(fā)現(xiàn)責(zé)任病灶者24h后復(fù)查頭顱CT或MRI。圖像分析采用24h后圖像，以避免半暗帶對梗死體積的影響。MRI檢查采用GE Signa 0.2T磁共振掃描儀，行常規(guī)MR掃描，用標(biāo)準(zhǔn)頭線圈，掃描參數(shù)：軸位T1WI，TR 1738ms，TE 33ms, FOV24cm×18cm，矩陣256×160；層厚8mm，層間距2mm。軸位T2WI，TR 4600ms，TE 87.5ms，F(xiàn)OV 24cm×18cm，矩陣256×192；層厚8mm，層間距2mm。軸位SE-EPI，TR 10000ms，TE 158ms，F(xiàn)OV 30cm×30cm，矩陣64×96；層厚10mm，層間距0。矢狀位T1WI，TR 1743ms，TE 45ms，F(xiàn)OV 24cm× 24cm，矩陣256×160；層厚6mm，層間距2mm。冠狀位T2WI，TR 4700ms，TE 98ms，F(xiàn)OV 24cm×18cm，矩陣256×192；層厚8mm，層間距2mm。

1.2.3 梗死灶體積測量 測量在相關(guān)的CT及MRI圖像上進(jìn)行，其中MRI各序列的圖像中，由于SEEPI序列圖像的變形和失真，不能作為理想的測量對象，因此，在本研究中，選擇軸位T2WI序列作為研究的重點(diǎn)，其他序列作為參考。

由于手工測量具有一定的主觀性，結(jié)果的可重復(fù)性較差，測量精度不高，為了更加準(zhǔn)確地對治療效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，本文利用交互式圖像分割算法中的live wire算法對梗死部位的體積進(jìn)行測量，對含有梗死區(qū)域的圖像進(jìn)行Live-Wire算法分割，在用戶指定一個(gè)邊界點(diǎn)后，動(dòng)態(tài)規(guī)劃將找到這個(gè)點(diǎn)到圖像中其他點(diǎn)的最短路徑。這樣就分割出有效的梗死區(qū)域的邊界，從而獲得梗死區(qū)域的面積。

首先利用live wire算法對每個(gè)斷面進(jìn)行分割獲得各個(gè)斷層圖像的邊緣，計(jì)算當(dāng)前截面的面積，利用層厚來獲得梗死部分的體積，利用體積計(jì)算公式得到梗死灶體積：

根據(jù)頭部CT或MRI檢查腦梗死灶體積≤2000mm3為小梗死灶，>2000mm3為大梗死灶，累及兩個(gè)腦葉以上的大梗死灶為大面（體）積腦梗死。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 采用SPSS 11.5軟件包，所有數(shù)據(jù)均采用±s表示，4組間的均數(shù)比較采用方差分析，率的比較采用χ2檢驗(yàn)。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 DACI組與NDACI組患者腦梗死部位的比較 DACI組前循環(huán)支配區(qū)梗死及后循環(huán)支配區(qū)梗死的發(fā)生率分別為42%（111/264）和58%（153/264），NDACI組前循環(huán)支配區(qū)梗死及后循環(huán)支配區(qū)梗死的發(fā)生率分別為63%（96/153）和37%（57/153），兩組梗死部位的比較有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（χ2=5.88，P<0.05）；DACI A、B、C 3組梗死部位的比較無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，（χ2=9.27，P>0.05），見表1。

表1 DACI組與NDACI組患者腦梗死部位的比較Tab 1 Comparison of the location of infarctions among DACI group and NDACI groups

2.2 DACI組與NDACI組腦梗死體積的比較 DACI組共檢出梗死灶264處，其中大梗死灶109處（41.9%），小梗死灶155（58.1%）處，大面（體）積腦梗死20（16.7%）處，平均體積（6786.30±2201.88）mm3[A組（4570.99±3971.51）mm3，B組（8120.77±5661.32）mm3，C組（26237.54±5111.59）mm3]；NDACI組共檢出梗死灶153處，大梗死灶38（24.8%）處，小梗死灶115（75.2%）處，大面（體）積腦梗死6（3.9%）處，平均體積（2095.67±1715.20）mm3，DACI組梗死灶體積大于NDACI組患者梗死灶體積，兩組間存在顯著性差異。且DACI組中大梗死發(fā)生率明顯高于NDACI組，兩組間存在顯著性差異，P<0.05。NDACI組及DACI各組間梗死灶的體積均數(shù)有顯著差異（F=4.32，P<0.05），血糖水平與梗死灶的體積成正相關(guān)（圖1）。

圖1 NDACI組及DACI各組梗死灶的體積Fig 1 Volume of the infarctions of DACI group and NDACI groups

3 討論

3.1 梗死體積的測量 腦梗死CT及磁共振圖像顯示的梗死灶大多邊界模糊不清，密度及信號(hào)不均，如何界定梗死灶的邊緣成為困擾影像醫(yī)師定量計(jì)算梗死灶大小的一個(gè)難題。圖像分割是指把感興趣的目標(biāo)從背景中分離出來，是圖像處理到圖像分析過程中至關(guān)重要的一步。Mortensen等[4]在文獻(xiàn)中對live wire算法作了詳細(xì)的介紹。它的算法的基本思想如下：把圖像當(dāng)作一個(gè)連通圖，圖像中的像素當(dāng)作圖中的節(jié)點(diǎn)，相鄰像素間的邊當(dāng)作連接節(jié)點(diǎn)的邊。在邊上定義一個(gè)代價(jià)函數(shù)，然后通過圖搜索來找物體的邊界，把用戶指定的物體邊界上的兩點(diǎn)之間的最短路徑當(dāng)作物體的邊界。一般用Dijkstra算法來找連通圖中兩點(diǎn)之間的最短路徑。live wire算法可以兼顧良好的邊界定位和弱邊界檢測等性能指標(biāo)，因此分割的病灶邊緣與影像醫(yī)師所界定的梗死范圍有著較高的一致性。以觀察兩組腦梗死之間梗死灶體積的差異。

由于圖像的最短路徑能準(zhǔn)確地表示目標(biāo)的邊緣，顯示強(qiáng)邊緣特征的像素有較低的局部代價(jià)。本算法可以兼顧良好的邊界定位和弱邊界檢測等性能指標(biāo),將梗死灶從圖像中分割出來，利用斷層圖像求腦梗死區(qū)域體積的方法，并用病人數(shù)據(jù)進(jìn)行了驗(yàn)證，與Pullitono[5]提出的腦梗死體積計(jì)算公式（腦梗死體積＝長×寬×CT掃描層面數(shù)×層厚÷2）所得結(jié)果基本一致，與之相比，因?yàn)楸痉椒y量每一層面病灶的具體面積，因此得出的體積更加精確，以揭示糖尿病合并腦梗死急性期血糖水平與梗死灶體積的關(guān)系。

3.2 糖尿病并發(fā)腦梗死的病理基礎(chǔ) 糖尿病能導(dǎo)致動(dòng)脈粥樣硬化、微血管病變及血液高凝狀態(tài)，是腦血管病的獨(dú)立危險(xiǎn)因素之一。糖尿病易合并脂質(zhì)代謝紊亂及高血壓，動(dòng)脈粥樣硬化是引起腦梗死的重要原因，文獻(xiàn)報(bào)道糖尿病并發(fā)動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生率為48%[6]，糖尿病患者易合并腦梗死，與其糖代謝異常及血液流變學(xué)紊亂密切相關(guān)。血糖升高時(shí)，血管內(nèi)皮細(xì)胞功能受損可增加血管活性物質(zhì)如內(nèi)皮素、前列腺素的釋放，減少擴(kuò)血管活性物質(zhì)的釋放[7]，表達(dá)更多的粘附因子，而且此時(shí)糖易與體內(nèi)某些蛋白發(fā)生非酶促反應(yīng)，生成糖基化合物，增加局部血小板、白細(xì)胞在血管壁的附著，并合成花生四烯酸、血小板凝栓質(zhì)2等活性物質(zhì)，惡化局部區(qū)域的供血及供氧，形成血栓。另一方面，高血糖增加腦損傷的可能機(jī)制包括：細(xì)胞能量衰竭、乳酸酸中毒、谷氨酸鹽的釋放、細(xì)胞內(nèi)鈣的蓄積、脂質(zhì)過氧化作用、一氧化氮的神經(jīng)毒性、中性粒細(xì)胞浸潤、炎癥反應(yīng)的作用、糖皮質(zhì)激素的釋放以及近年來提出的O-聯(lián)糖基化的增加[8]、腦血管通透性基質(zhì)金屬蛋白酶（MMP）-9蛋白水平和總的MMP活性增加[9]等，這些因素的共同作用破壞了細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致細(xì)胞死亡，使血管通透性加劇，再灌注損傷明顯，加重腦組織的損害，形成缺血半暗帶。以上這些既是高血糖導(dǎo)致腦梗死的原因，又是高血糖促使腦組織神經(jīng)損傷進(jìn)展惡化的結(jié)果。與非糖尿病性腦梗死比較，糖尿病性腦梗死的梗死類型及影像學(xué)特點(diǎn)有著明顯的不同。

3.3 糖尿病與腦梗死類型的相互關(guān)系 本組資料表明：DACI組以多發(fā)腦梗死為多，單一病灶較少。糖尿病不僅有大中小動(dòng)脈粥樣硬化，而且微血管有基底膜和退行性改變。2型糖尿病患者主要特征為出現(xiàn)胰島素抵抗，胰島素抵抗是引起脂代謝異常的原發(fā)因素，導(dǎo)致腦微血管內(nèi)皮細(xì)胞受損，單核細(xì)胞和血小板粘附，并促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)膽固醇合成，同時(shí)使低密度脂蛋白粘附在細(xì)胞壁上，血液高凝促進(jìn)血栓形成，形成動(dòng)脈因子的作用，致循環(huán)障礙，形成微小血栓，多條小血管出現(xiàn)梗死，導(dǎo)致多發(fā)性腦梗死的發(fā)生。

3.4 糖尿病與腦梗死部位的相互關(guān)系 本組資料表明：DACI組以多發(fā)腦梗死和后循環(huán)梗死為多，而NDACI組多發(fā)生完全前循環(huán)梗死或部分前循環(huán)梗死。后循環(huán)缺血是常見的缺血性腦血管病，約占缺血性腦卒中的20%；好發(fā)于雙側(cè)基底節(jié)區(qū)、腦干及丘腦等部位，椎基底動(dòng)脈系統(tǒng)受累占39%，且因基底動(dòng)脈系統(tǒng)的硬化程度高于頸內(nèi)動(dòng)脈系統(tǒng)，因此梗死部位以后循環(huán)梗死多見。

3.5 糖尿病與腦梗死體積的相互關(guān)系 本組病例顯示糖尿病梗死組的大病灶多（41.9%），累及多個(gè)腦葉的大體積腦梗死DACI組明顯多于NDACI組，達(dá)16.7%。與以往一些學(xué)者報(bào)道的糖尿病腦梗死以腔隙性和小片梗死為主不一致。這可能與糖尿病引起的大中動(dòng)脈粥樣硬化有關(guān)。以往學(xué)者研究大多認(rèn)為血糖水平對梗死灶大小有一定影響，如Li等[10]學(xué)者的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)顯示，糖尿病能增加大鼠腦梗死的體積。Bomont[11]用大鼠研究MCAO后48h STZ引起的糖尿病對梗死體積的影響，發(fā)現(xiàn)糖尿病使梗死體積增大68%。而Baird等[12]用皮下血糖感應(yīng)器對腦梗死患者進(jìn)行長達(dá)72h的連續(xù)監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)相同的組中高血糖患者梗死面積擴(kuò)大更多，而且高血糖是和梗死體積的改變是獨(dú)立相關(guān)的。這就表明高血糖不僅可以影響急性階段梗死組織的初始體積，而且還是人類早期梗死進(jìn)展的真正的決定因素之一。Zhu等[13]的實(shí)驗(yàn)證明：高血糖可以通過下調(diào)VEGF(血管內(nèi)皮生長因子)的性質(zhì)并且同時(shí)上調(diào)血管他汀的反向作用從而減弱新生血管的形成，故在缺血損傷后糖尿病組的血管發(fā)生明顯不足。但也有研究顯示糖尿病GK大鼠永久性MCAO后梗死體積減小[9]。

UKPDS[14]證實(shí)：新診斷的2型糖尿病患者在發(fā)病9年時(shí)，大血管病變與微血管病變發(fā)生率分別為20%和9%。大血管病變占所有糖尿病患者死亡原因的59%，因此，我們推測頸動(dòng)脈粥樣硬化附壁血栓形成脫落，動(dòng)脈-動(dòng)脈血栓栓塞可能是糖尿病合并大面積腦梗死的主要原因，王燕宏等[15]研究檢測結(jié)果證實(shí)糖尿病患者容易出現(xiàn)頸動(dòng)脈內(nèi)-中膜厚度增厚，伴腦梗死和不伴腦梗死的糖尿病患者之間的頸動(dòng)脈內(nèi)-中膜厚度也有明顯差異。本組病例也發(fā)現(xiàn)部分糖尿病病人中合并有房顫，因此心臟－動(dòng)脈血栓栓塞也是糖尿病合并大面積腦梗死的另一個(gè)不可忽視的因素。

在小梗死灶中，腔隙性腦梗死是糖尿病患者的多見類型。這是因?yàn)楣?yīng)大腦深部白質(zhì)及腦干的深穿支小動(dòng)脈為終末動(dòng)脈缺少側(cè)支循環(huán)，一旦發(fā)生血管病變或血栓，極易造成供血區(qū)的梗死，因此，腔隙性腦梗死多見，糖尿病患者發(fā)生于皮層下白質(zhì)的腔隙性梗死多位于基底節(jié)區(qū)，本組病例DACI組基底節(jié)區(qū)梗死灶96處，占所有梗死灶的40%，結(jié)論與文獻(xiàn)報(bào)道一致。

缺血性腦血管病的發(fā)病率逐年升高。本研究表明，腦梗死與血糖水平異常密切相關(guān)，提示我們在臨床工作中應(yīng)加強(qiáng)對急性腦梗死患者血糖的檢測，早期干預(yù)，控制血糖、血壓與血脂紊亂，積極治療糖尿病，有利于降低缺血性腦卒中的發(fā)生率以及改善腦梗死患者的預(yù)后及生存質(zhì)量。

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