急性穿支動(dòng)脈腦梗死患者早期神經(jīng)功能惡化列線圖的建立與驗(yàn)證

步紅靜，馬娜，張盼盼，劉遠(yuǎn)洪

目的 探討急性穿支動(dòng)脈腦梗死（penetrating artery infarction，PAI）患者早期神經(jīng)功能惡化（early neurological deterioration，END）的危險(xiǎn)因素、建立列線圖模型并對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià)。

方法 回顧性納入2021年1月—2023年2月 陽市人民醫(yī)院急性外側(cè)豆紋動(dòng)脈及腦橋旁正中動(dòng)脈腦梗死患者，入院后5 d內(nèi)NIHSS評(píng)分增加≥2分的患者納入急性腦梗死后END組；入院后5 d內(nèi)NIHSS評(píng)分增加＜2分的患者納入非END組。按7∶3的比例將數(shù)據(jù)集隨機(jī)劃分為訓(xùn)練集和測試集，測試集用來評(píng)估模型性能。在訓(xùn)練集中，用R（4.2.3）軟件行單因素分析，對(duì)于P＜0.10的變量采用最小絕對(duì)收縮和選擇運(yùn)算（least absolute shrinkage and selection operator，LASSO）回歸、logistic回歸分析篩選出PAI患者發(fā)生END的獨(dú)立危險(xiǎn)因素，最后構(gòu)建列線圖預(yù)測模型。分別對(duì)訓(xùn)練集和測試集采用ROC曲線及其AUC評(píng)估模型的區(qū)分度，采用決策曲線分析（decision curve analysis，DCA）評(píng)估模型的臨床實(shí)用性，采用校準(zhǔn)圖評(píng)估模型準(zhǔn)確度。

結(jié)果 共納入400例急性外側(cè)豆紋動(dòng)脈或腦橋旁正中動(dòng)脈腦梗死患者，其中男性261例（65.25%），年齡64（56～70）歲；END組135例（33.75%），非END組265例（66.25%）。訓(xùn)練集中急性PAI患者280例，94例（33.57%）發(fā)生END；測試集120例，41例（34.17%）發(fā)生END。訓(xùn)練集中11個(gè)變量（P＜0.10）進(jìn)入LASSO回歸，篩選出5個(gè)變量：入院時(shí)舒張壓、糖尿病病史、吸煙史、中性粒細(xì)胞與淋巴細(xì)胞比值、梗死灶最大直徑。多因素logistic回歸分析顯示，中性粒細(xì)胞與淋巴細(xì)胞比值（OR 40.85，95%CI 13.34～196.43，P＜0.01）、糖尿病病史（OR 24.10，95%CI 6.92～106.30，P＜0.01）、吸煙史（OR 6.16，95%CI 1.54～28.39，P=0.01）、梗死灶最大直徑（OR 4.93，95%CI 1.35～19.82，P=0.02）是PAI患者發(fā)生END的獨(dú)立危險(xiǎn)因素，納入列線圖。采用Bootstrap法進(jìn)行內(nèi)部驗(yàn)證，分別繪制訓(xùn)練集及測試集的ROC曲線、校準(zhǔn)曲線、DCA曲線。訓(xùn)練集和測試集ROC的AUC分別為0.88、0.87；校準(zhǔn)圖預(yù)測值與實(shí)際值一致性較好、DCA曲線顯示預(yù)測模型臨床實(shí)用性較高。

結(jié)論 中性粒細(xì)胞與淋巴細(xì)胞比值、吸煙史、糖尿病病史、梗死灶最大直徑是急性PAI患者發(fā)生END的獨(dú)立危險(xiǎn)因素，列線圖預(yù)測模型具有一定的臨床實(shí)用價(jià)值。

卒中是導(dǎo)致中國人口死亡的首要原因[1]，其防治工作被列為健康中國行動(dòng)的重要內(nèi)容，也被認(rèn)為是《“健康中國2030”規(guī)劃綱要》的重要組成部分[2]。急性腦梗死后早期神經(jīng)功能惡化（early neurological deterioration，END）對(duì)患者預(yù)后具有十分重要的影響[3]，且大部分患者的原因尚不明確[4]。

列線圖是將多個(gè)風(fēng)險(xiǎn)因素轉(zhuǎn)化為連續(xù)評(píng)分系統(tǒng)的圖形統(tǒng)計(jì)工具，可使臨床醫(yī)生對(duì)預(yù)測模型的結(jié)果快速解讀，對(duì)患者進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。目前，列線圖廣泛應(yīng)用于預(yù)測癌癥預(yù)后，如胃癌、結(jié)直腸癌等[5-7]。急性穿支動(dòng)脈腦梗死（penetrating artery infarction，PAI）后易發(fā)生END，發(fā)生率高達(dá)17%～75%[8]。既往列線圖預(yù)測PAI患者發(fā)生END的影響因素研究較少，且大多數(shù)為單因素研究[9]，全面性和深度較為局限。因此，本研究旨在探討急性PAI（外側(cè)豆紋動(dòng)脈或腦橋旁正中動(dòng)脈）患者發(fā)生END的危險(xiǎn)因素，建立列線圖預(yù)測模型并對(duì)預(yù)測模型進(jìn)行評(píng)估。

1 研究對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象 回顧性納入濮陽市人民醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科2021年1月—2023年2月收治的急性PAI患者。納入標(biāo)準(zhǔn)：①急性發(fā)病，癥狀發(fā)生后72 h內(nèi)入院，存在神經(jīng)功能缺損[10]；②年齡18～85歲；③腦梗死診斷符合《中國急性缺血性腦卒中診治指南2018》[11]；④經(jīng)頭顱DWI證實(shí)病變在腦橋旁正中動(dòng)脈或外側(cè)豆紋動(dòng)脈供血區(qū)。排除標(biāo)準(zhǔn)：①同時(shí)存在的腦橋旁正中動(dòng)脈或外側(cè)豆紋動(dòng)脈供血區(qū)以外的腦梗死；②臨床資料不完整；③接受溶栓或血管內(nèi)治療；④伴嚴(yán)重感染或心臟、肝臟、腎臟功能不全；⑤診斷為嚴(yán)重癡呆及精神疾病。

1.2 基線資料收集 一般資料收集包括性別、年齡、BMI、穿支動(dòng)脈梗死部位（腦橋旁正中動(dòng)脈或外側(cè)豆紋動(dòng)脈）、入院時(shí)收縮壓和舒張壓、既往史（高血壓、糖尿病、冠心病、血脂異常、卒中、吸煙、飲酒、抗血小板治療、雙聯(lián)抗血小板用藥）。

實(shí)驗(yàn)室指標(biāo)包括入院24 h內(nèi)抽血檢查。收集患者中性粒細(xì)胞與淋巴細(xì)胞比值、空腹血糖、TG、糖化血紅蛋白、HDL-C、LDL-C、尿酸、胱抑素C、D-二聚體、Hcy、纖維蛋白原等指標(biāo)。影像學(xué)指標(biāo)包括入院48 h內(nèi)行頭顱MRI檢查，收集患者DWI檢查的梗死灶最大直徑[14]；收集患者DWI檢查的梗死灶最大面積。收集患者入院第1天NIHSS評(píng)分。根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)將END定義為患者入院后5 d內(nèi)NIHSS評(píng)分較基線NIHSS評(píng)分增加≥2分[8，15-16]。變量篩選、列線圖建立與評(píng)價(jià)流程圖如圖1所示。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析采用R（4.2.3）軟件。按7∶3的比例將數(shù)據(jù)集隨機(jī)劃分為訓(xùn)練集和測試集。在訓(xùn)練集中，采用Kolmogorov-Smirnov檢驗(yàn)進(jìn)行數(shù)據(jù)的正態(tài)性分析。正態(tài)分布的連續(xù)變量以表示，兩組間比較采用t檢驗(yàn)；非正態(tài)分布的連續(xù)變量以M（P25～P75）表示，兩組間比較采用Wilcoxon秩和檢驗(yàn)。分類變量以例和率（%）表示，兩組間比較采用χ2檢驗(yàn)。預(yù)測模型的建立及驗(yàn)證：將訓(xùn)練集中P＜0.1的變量進(jìn)入最小絕對(duì)收縮和選擇運(yùn)算（least absolute shrinkage and selection operator，LASSO）回歸的進(jìn)行10折交叉驗(yàn)證篩選預(yù)測變量，隨后采用多因素logistic回歸分析最終篩選出急性PAI發(fā)生END的獨(dú)立危險(xiǎn)因素，采用R（4.2.3）軟件及rms包建立列線圖。在訓(xùn)練集和測試集中，使用Bootstrap法（1000次）進(jìn)行內(nèi)部驗(yàn)證，并繪制出校準(zhǔn)圖評(píng)估模型的一致性；繪制ROC曲線，以AUC值評(píng)估模型的區(qū)分度。繪制DCA曲線評(píng)估模型臨床實(shí)用性。P＜0.05表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 基線資料比較 共納入400例急性PAI（外側(cè)豆紋動(dòng)脈或腦橋旁正中動(dòng)脈腦梗死）患者，其中男性261例（65.25%），年齡64（56～70）歲；END組135例（33.75%），非END組265例（66.25%）。訓(xùn)練集中急性PAI患者280例，94例（33.57%）發(fā)生END；測試集120例，41例（34.17%）發(fā)生END。

2.2 訓(xùn)練集中END組患者和非END組患者臨床資料比較 單因素結(jié)果分析顯示，納入訓(xùn)練集的患者年齡、入院時(shí)舒張壓、糖尿病病史、吸煙史、入院第1天NIHSS評(píng)分、中性粒細(xì)胞與淋巴細(xì)胞比值、Hcy、纖維蛋白原、梗死灶最大直徑差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），其他資料無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＞0.05）（表1）。

表1 訓(xùn)練集中END組患者和非END組患者基線特征Table 1 Baseline characteristics of patients in the END group and non-END group in the training set

2.3 訓(xùn)練集患者發(fā)生END的預(yù)測因素篩選 將訓(xùn)練集中P＜0.10的變量進(jìn)行LASSO回歸分析，通過交叉驗(yàn)證得到最優(yōu)模型時(shí)λ=0.03。圖2A為篩選變量的系數(shù)路徑圖，圖2B為交叉驗(yàn)證圖。結(jié)果顯示，11個(gè)變量最終產(chǎn)生了5個(gè)非0系數(shù)的預(yù)測因素：入院時(shí)舒張壓、糖尿病病史、吸煙史、中性粒細(xì)胞與淋巴細(xì)胞比值、梗死灶最大直徑。

圖2 使用LASSO回歸篩選變量的結(jié)果Figure 2 Results of variable screening by using LASSO regression

2.4 多因素logistic分析END的危險(xiǎn)因素 以急性PAI患者是否發(fā)生END為因變量，單因素和LASSO回歸篩選的5個(gè)因素為自變量進(jìn)行多因素logistic回歸分析，進(jìn)入logistic回歸之后，最終結(jié)果顯示糖尿病病史、吸煙史、中性粒細(xì)胞與淋巴細(xì)胞比值、梗死灶最大直徑是急性PAI患者發(fā)生END的獨(dú)立危險(xiǎn)因素（P＜0.05）（表2）。

表2 END相關(guān)危險(xiǎn)因素的logistic分析Table2 Logistic analysis of risk factors associated with END

2.5 列線圖的建立與驗(yàn)證

2.5.1 列線圖的建立 基于糖尿病病史、吸煙史、中性粒細(xì)胞與淋巴細(xì)胞比值、梗死灶最大直徑，建立急性PAI患者發(fā)生END的預(yù)測模型（圖3）。

圖3 急性PAI患者發(fā)生END的風(fēng)險(xiǎn)列線圖Figure 3 A nomogram of END in patients with acute PAI

2.5.2 預(yù)測模型的驗(yàn)證與評(píng)價(jià) 采用Bootstrap自抽樣法進(jìn)行1000次重抽樣，繪制訓(xùn)練集和測試集ROC曲線（圖4），得到訓(xùn)練集AUC0.88（95%CI0.83～0.89），測試集AUC0.87（95%CI0.83～0.89），表明模型具有良好的區(qū)分度。4項(xiàng)獨(dú)立危險(xiǎn)因素ROC曲線見圖5，中性粒細(xì)胞與淋巴細(xì)胞比值（AUC0.98，95%CI0.96～0.99）、糖尿病病史（AUC0.83，95%CI0.78～0.88）、吸煙史（AUC0.69，95%CI0.64～0.74）、梗死灶最大直徑（AUC0.57，95%CI0.50～0.65），對(duì)END的影響程度依次為中性粒細(xì)胞與淋巴細(xì)胞比值＞糖尿病病史＞吸煙史＞梗死灶最大直徑。

圖4 訓(xùn)練集ROC曲線（A）和測試集ROC曲線（B）Figure 4 ROC curve (A) for the training set and ROC curve (B) for the test set

圖5 獨(dú)立危險(xiǎn)因素的ROC曲線Figure 5 ROC curve of independent risk factors

采用圖形校準(zhǔn)法評(píng)估模型校準(zhǔn)度，校準(zhǔn)曲線顯示平均絕對(duì)誤差為0.03和0.04，表明急性PAI發(fā)生END的預(yù)測值與實(shí)際值一致性較好（圖6）。

圖6 訓(xùn)練集校準(zhǔn)曲線（A）和測試集校準(zhǔn)曲線（B）Figure 6 Calibration curve (A) for the training set and calibration curve (B) for the test set

DCA曲線顯示，訓(xùn)練集中在0.08～0.86范圍內(nèi)凈收益值較高，測試集中在0.10～0.87范圍內(nèi)凈收益值較高（圖7）。

圖7 訓(xùn)練集DCA曲線（A）和測試集DCA曲線（B）Figure 7 DCA curve (A) for the training set and DCA curve (B) for the test set

3 討論

腦梗死極易致殘、致死，給患者、家庭和社會(huì)帶來了沉重的負(fù)擔(dān)。PAI為中國缺血性卒中亞型（Chinese ischemic stroke subclassification，CISS）分型中較為常見的分型，常累及腦橋旁正中支、大腦中動(dòng)脈深穿支、脈絡(luò)膜動(dòng)脈、丘腦膝狀體動(dòng)脈及丘腦穿通動(dòng)脈[17-18]。PAI區(qū)最常位于基底節(jié)，其次為腦橋[19]。本研究建立了預(yù)測急性PAI（外側(cè)豆紋動(dòng)脈或腦橋旁正中動(dòng)脈）患者發(fā)生END的列線圖模型，為避免使用傳統(tǒng)logistic回歸分析預(yù)測因子過擬合和偏態(tài)分布的缺點(diǎn)，通過LASSO方法縮小回歸系數(shù)，最終基于多因素logistic回歸分析篩選預(yù)測因素，并繪制列線圖[20]。

炎癥反應(yīng)是腦梗死后缺血損傷的重要機(jī)制[21]。Wang[22]等發(fā)現(xiàn)中性粒細(xì)胞與淋巴細(xì)胞比值升高是急性卒中相關(guān)性肺炎的獨(dú)立危險(xiǎn)因素，可導(dǎo)致患者預(yù)后不良。Gong[23]等研究顯示中性粒細(xì)胞與淋巴細(xì)胞比值升高可能與END相關(guān)。本研究顯示中性粒細(xì)胞與淋巴細(xì)胞比值升高是PAI患者發(fā)生END的獨(dú)立危險(xiǎn)因素，且較其他因素影響更甚。有研究指出中性粒細(xì)胞與淋巴細(xì)胞比值可能是一項(xiàng)簡易指標(biāo)，可評(píng)估急性腦梗死患者病情嚴(yán)重程度，對(duì)急性腦梗死后神經(jīng)保護(hù)的治療起指導(dǎo)作用[24]。因此，應(yīng)該重視這一因素，防止急性腦梗死進(jìn)一步惡化。

約1/3的卒中患者合并糖尿病，易發(fā)生應(yīng)激性高血糖，可能導(dǎo)致END[25-27]。急性缺血性卒中患者院內(nèi)死亡風(fēng)險(xiǎn)與血糖呈正相關(guān)，END風(fēng)險(xiǎn)增加的可能有以下原因。第一，高血糖可導(dǎo)致血管內(nèi)皮細(xì)胞間黏附分子-1表達(dá)增加，破壞血管內(nèi)皮功能，加速腦梗死病程進(jìn)展。而腦梗死所致的應(yīng)激反應(yīng)可使血糖進(jìn)一步升高，最終導(dǎo)致END的發(fā)生[28]。第二，糖尿病患者的高血糖狀態(tài)可使金屬蛋白酶9的生成增加，導(dǎo)致炎癥細(xì)胞浸潤增多，血腦屏障受損；同時(shí)，高血糖狀態(tài)可降低超氧化物歧化酶活性和腦組織對(duì)大量氧自由基的清除能力[29]，增加血腦屏障的通透性，最終導(dǎo)致神經(jīng)功能缺損加重。既往研究認(rèn)為中性粒細(xì)胞與淋巴細(xì)胞比值的升高是高血糖缺血性卒中患者不良結(jié)局的獨(dú)立風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)，支持炎癥可能是促進(jìn)高血糖合并腦梗死患者神經(jīng)功能惡化的一個(gè)重要因素[30]。還有研究表明糖尿病可增加缺血性卒中的復(fù)發(fā)率[25]。本研究顯示糖尿病是急性PAI發(fā)生END的獨(dú)立危險(xiǎn)因素，因此，控制糖尿病患者的血糖水平對(duì)于減少急性PAI患者END的發(fā)生是有益的，但具體的控制水平仍需進(jìn)一步探討。

吸煙是急性腦梗死的危險(xiǎn)因素之一，長時(shí)間、大量吸煙或被動(dòng)吸煙均可增加腦梗死患者的死亡和發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)[28，31]。Larsson等[32]的研究發(fā)現(xiàn)吸煙與小血管缺血性卒中相關(guān)，可能是香煙煙霧中的氧化性氣體（如一氧化碳）和有害的顆粒物（如尼古?。┑葘?dǎo)致血管內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙、脂質(zhì)氧化、血小板活化、炎癥、凝血功能增強(qiáng)及血栓形成，增加了腦梗死發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)。此外，尼古丁可提高交感神經(jīng)興奮性，減少腦血流量，加重腦組織的缺血程度，進(jìn)一步惡化神經(jīng)功能[33]。本研究發(fā)現(xiàn)吸煙史是急性PAI患者發(fā)生END的獨(dú)立危險(xiǎn)因素，戒煙有助于缺血性卒中患者降低致殘率和死亡率。

本研究發(fā)現(xiàn)梗死灶最大直徑是急性PAI患者發(fā)生END的獨(dú)立危險(xiǎn)因素。周娟等[34]的研究發(fā)現(xiàn)梗死灶直徑是急性穿支動(dòng)脈型疾病患者病情進(jìn)展的獨(dú)立危險(xiǎn)因素，與本研究結(jié)果相似。因此，梗死灶最大直徑可預(yù)測急性PAI患者是否發(fā)生END，幫助臨床醫(yī)生快速判斷是否需要再通治療[35]。

長期高血壓可導(dǎo)致腦血管壁硬化、纖維素樣變性或玻璃樣變性，減緩腦血流速度，造成腦組織缺血和缺氧；同時(shí)還可導(dǎo)致腦血管拉長、移位、扭曲和逆行，減少腦血流量，增加腦梗死的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)。既往研究表明入院舒張壓是單發(fā)皮質(zhì)下小梗死發(fā)生END的獨(dú)立危險(xiǎn)因素[36]，本研究應(yīng)用LASSO回歸篩選變量時(shí)，訓(xùn)練集中END組入院時(shí)舒張壓高于非END組；但在logistic回歸中舒張壓偏高不是急性PAI患者發(fā)生END的獨(dú)立危險(xiǎn)因素。這可能是由于在logistic回歸模型中，其他因素的影響更為顯著，導(dǎo)致入院時(shí)舒張壓這一因素沒有顯現(xiàn)出其獨(dú)立影響。另外，各因素之間存在差異也可能對(duì)結(jié)果產(chǎn)生影響。

本研究存在一些局限性。首先，本研究樣本量相對(duì)較少，并且為單中心回顧性研究。未來需要多中心、大樣本量、前瞻性的研究全面、準(zhǔn)確地揭示相關(guān)規(guī)律。其次，梗死灶最大直徑和最大面積是通過電腦測量工具測量的，可能存在一定的誤差。此外，雖然本研究收集了各種臨床急性PAI患者的數(shù)據(jù)，但是由于數(shù)據(jù)缺失太多、圖像模糊、病例資料不完整等因素，僅納入了外側(cè)豆紋動(dòng)脈或腦橋旁正中動(dòng)脈梗死的患者。未來需繼續(xù)收集其他PAI患者的相關(guān)數(shù)據(jù)，深入研究該領(lǐng)域，獲得更精確的結(jié)果。

綜上所述，本研究成功構(gòu)建了預(yù)測急性PAI患者END風(fēng)險(xiǎn)的模型并對(duì)其進(jìn)行了評(píng)價(jià)，該模型在臨床實(shí)踐中具有良好的實(shí)用性，能夠?yàn)獒t(yī)生提供直觀的診療依據(jù)，準(zhǔn)確預(yù)測急性穿支動(dòng)脈患者發(fā)生END的風(fēng)險(xiǎn)。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突。