楊慧茹，張雪君，張淑萍，郭 麗，蔡建平

（1.天津醫(yī)科大學醫(yī)學影像學院，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立危險因素，已得到大家的公認，臨床研究顯示，糖尿病患者合并腦梗死的危險性是非糖尿病患者的2～4倍[1]，文獻報道糖尿病并發(fā)腦梗死的發(fā)生率為16.4%～18.6%[2]，且預后不良[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，對于梗死灶大小，以往的研究多關注梗死面積，即在一個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上，重點觀察梗死灶的體積，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議制定的腦梗死診斷標準，均經頭顱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診斷標準。入院時血糖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。入院時空腹血糖4.03～5.85mmol/L，平均（4.91±1.58）mmol/L。

DACI組患者根據入院時血糖水平分為：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成無統(tǒng)計學差異，而血糖水平的構成存在統(tǒng)計學差異。

1.2 方法

1.2.1 血糖的測定 所有患者均于入院時急診檢測空腹血糖（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。檢查時間為發(fā)病24h之內，未發(fā)現(xiàn)責任病灶者24h后復查頭顱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，用標準頭線圈，掃描參數：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 測量在相關的CT及MRI圖像上進行，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，其他序列作為參考。

由于手工測量具有一定的主觀性，結果的可重復性較差，測量精度不高，為了更加準確地對治療效果進行評價，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行測量，對含有梗死區(qū)域的圖像進行Live-Wire算法分割，在用戶指定一個邊界點后，動態(tài)規(guī)劃將找到這個點到圖像中其他點的最短路徑。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算法對每個斷面進行分割獲得各個斷層圖像的邊緣，計算當前截面的面積，利用層厚來獲得梗死部分的體積，利用體積計算公式得到梗死灶體積：

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

1.3 統(tǒng)計學處理 采用SPSS 11.5軟件包，所有數據均采用±s表示，4組間的均數比較采用方差分析，率的比較采用χ2檢驗。P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

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)計學意義（χ2=5.88，P<0.05）；DACI A、B、C 3組梗死部位的比較無統(tǒng)計學意義，（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（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，密度及信號不均，如何界定梗死灶的邊緣成為困擾影像醫(yī)師定量計算梗死灶大小的一個難題。圖像分割是指把感興趣的目標從背景中分離出來，是圖像處理到圖像分析過程中至關重要的一步。Mortensen等[4]在文獻中對live wire算法作了詳細的介紹。它的算法的基本思想如下：把圖像當作一個連通圖，圖像中的像素當作圖中的節(jié)點，相鄰像素間的邊當作連接節(jié)點的邊。在邊上定義一個代價函數，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之間的最短路徑當作物體的邊界。一般用Dijkstra算法來找連通圖中兩點之間的最短路徑。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，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確地表示目標的邊緣，顯示強邊緣特征的像素有較低的局部代價。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,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，并用病人數據進行了驗證，與Pullitono[5]提出的腦梗死體積計算公式（腦梗死體積＝長×寬×CT掃描層面數×層厚÷2）所得結果基本一致，與之相比，因為本方法測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系。

3.2 糖尿病并發(fā)腦梗死的病理基礎 糖尿病能導致動脈粥樣硬化、微血管病變及血液高凝狀態(tài)，是腦血管病的獨立危險因素之一。糖尿病易合并脂質代謝紊亂及高血壓，動脈粥樣硬化是引起腦梗死的重要原因，文獻報道糖尿病并發(fā)動脈粥樣硬化的發(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紊亂密切相關。血糖升高時，血管內皮細胞功能受損可增加血管活性物質如內皮素、前列腺素的釋放，減少擴血管活性物質的釋放[7]，表達更多的粘附因子，而且此時糖易與體內某些蛋白發(fā)生非酶促反應，生成糖基化合物，增加局部血小板、白細胞在血管壁的附著，并合成花生四烯酸、血小板凝栓質2等活性物質，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制包括：細胞能量衰竭、乳酸酸中毒、谷氨酸鹽的釋放、細胞內鈣的蓄積、脂質過氧化作用、一氧化氮的神經毒性、中性粒細胞浸潤、炎癥反應的作用、糖皮質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胞的基本結構，導致細胞死亡，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致腦梗死的原因，又是高血糖促使腦組織神經損傷進展惡化的結果。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特點有著明顯的不同。

3.3 糖尿病與腦梗死類型的相互關系 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，導致腦微血管內皮細胞受損，單核細胞和血小板粘附，并促進細胞內膽固醇合成，同時使低密度脂蛋白粘附在細胞壁上，血液高凝促進血栓形成，形成動脈因子的作用，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)于雙側基底節(jié)區(qū)、腦干及丘腦等部位，椎基底動脈系統(tǒng)受累占39%，且因基底動脈系統(tǒng)的硬化程度高于頸內動脈系統(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系 本組病例顯示糖尿病梗死組的大病灶多（41.9%），累及多個腦葉的大體積腦梗死DACI組明顯多于NDACI組，達16.7%。與以往一些學者報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脈粥樣硬化有關。以往學者研究大多認為血糖水平對梗死灶大小有一定影響，如Li等[10]學者的動物實驗顯示，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]用皮下血糖感應器對腦梗死患者進行長達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大更多，而且高血糖是和梗死體積的改變是獨立相關的。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展的真正的決定因素之一。Zhu等[13]的實驗證明：高血糖可以通過下調VEGF(血管內皮生長因子)的性質并且同時上調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：新診斷的2型糖尿病患者在發(fā)病9年時，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，我們推測頸動脈粥樣硬化附壁血栓形成脫落，動脈-動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]研究檢測結果證實糖尿病患者容易出現(xiàn)頸動脈內-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脈內-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－動脈血栓栓塞也是糖尿病合并大面積腦梗死的另一個不可忽視的因素。

在小梗死灶中，腔隙性腦梗死是糖尿病患者的多見類型。這是因為供應大腦深部白質及腦干的深穿支小動脈為終末動脈缺少側支循環(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%，結論與文獻報道一致。

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，提示我們在臨床工作中應加強對急性腦梗死患者血糖的檢測，早期干預，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后及生存質量。

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