腹部機會CT預測血液透析并發(fā)致死性心血管疾病的價值

秦美佳,魏景洋,佟靖雯,孫宗澤,張 卓,梁 爽

(1.牡丹江醫(yī)學院;2.牡丹江醫(yī)學院附屬第二醫(yī)院,黑龍江 牡丹江 157011)

全球范圍內(nèi)慢性腎臟病(chronic kidney disease,CKD)的發(fā)病率不斷增長,在世界范圍內(nèi)已成為非常重要的公共衛(wèi)生問題[1]。CKD患者需要持續(xù)進行血液透析(hemodialysis,HD)以清除體內(nèi)的代謝廢物、維持電解質和酸堿平衡。但長期的HD治療會導致的多種并發(fā)癥,其中心血管疾病(cardiovascular disease,CVD)是HD患者的常見并發(fā)癥,同時也是導致患者死亡的主要原因[2]。早期識別HD患者并發(fā)CVD死亡的危險因素,對改善患者預后,提高生存率尤為重要。機會CT作為一種機會性篩查手段,通過提取并分析已有CT圖像中能夠反映身體成分的影像學指標,為包括如CVD及骨質疏松癥在內(nèi)的多種疾病提供基于定量分析的風險預測[3]。該篩查手段基于HD患者常規(guī)CT平掃圖像,避免了額外的檢查,減少不必要的檢查輻射,進一步提高平掃CT的掃描價值。本研究基于常規(guī)CT圖像對腹部多種身體成分進行定量分析,探究致死性CVD發(fā)生的相關風險因素,以期為HD患者進行基于多指標分析的綜合風險判斷。

1 材料與方法

1.1 研究對象選擇2018年6月至2019年10月間在牡丹江醫(yī)學院附屬第二醫(yī)院、牡丹江醫(yī)學院附屬紅旗醫(yī)院腎內(nèi)科和內(nèi)分泌科接受HD治療的患者,按照納入及排除標準進行篩選。經(jīng)3年隨訪,記錄隨訪期間因CVD導致死亡的患者,將該類人群設為死亡組,生存人群設為生存組。隨訪期間資料缺失及其他原因死亡的對象被排除到實驗之外。納入標準:(1)患者年齡≥18 周歲;(2)患者透析時間≥3個月;(3)具有完整清晰的影像學資料、基線數(shù)據(jù)、臨床病史資料;排除標準:(1)腹膜透析;(2)患者具有惡性腫瘤、器官移植、活動性感染病史、冠心病或心臟起搏器、心臟除顫器植入史;(3)目前出現(xiàn)胸痛、心悸等擬診為CVD的癥狀。所有入選的研究對象均遵循知情同意原則、簽署知情同意書,并獲醫(yī)學倫理學委員會批準。

1.2 方法

1.2.1 臨床資料收集 調(diào)閱血液透析患者入院病案,獲取包括性別、年齡、體重、身高、體重指數(shù)在內(nèi)的基線指標及包括高血壓腎病史、吸煙史、心血管病家族史、糖尿病史、骨質疏松癥病在內(nèi)的臨床病史資料。

1.2.2 腹部機會CT篩查及觀測指標提取 各研究中心均采用64排及以上CT配置機器進行進行掃描,共計應用研究CT設備3臺。于血液透析患者隨訪開始前進行腹部CT平掃,在CT掃描前敘述檢查過程并獲得患者理解與配合,緩解患者情緒,患者取仰臥位,叮囑患者深吸氣后屏住呼吸配合檢查。掃描范圍自膈頂至雙側髂前上棘連線。管電壓120 Kv,管電流200～275 mA,層厚5 mm,層距5 mm,螺距0.95,重建層厚0.625 mm,層距0.625 mm。

于PACS系統(tǒng)內(nèi)調(diào)閱2018年6月至2019年10月期間血液透析人群的常規(guī)腹部CT平掃圖像,進行各影像學定量觀測指標的提取工作。

1.2.2.1 腹主動脈鈣化積分 將腹部CT圖像從圖像存儲與傳輸系統(tǒng)(PACS)導入Mask-RCNN算法軟件,進行腹主動脈部位鈣化成分的識別與分割,并應用Agaston半定量積分法計算L1-L4水平的腹主動脈鈣化積分。

1.2.2.2 脂肪組織 將CT圖像從PACS導入3D U-Net軟件識別并分割患者腹部脂肪。參考平面設置為L1水平,3D U-Net系統(tǒng)基于全自動分割場景自動勾勒計算腹部內(nèi)臟脂肪面積(visceral fat area,VFA)與皮下脂肪面積(Subcutaneous fat area,SFA),輔以手動調(diào)整以消除區(qū)域錯誤識別。同時計算VFA/SFA。

1.2.2.3 椎骨衰減值 基于PACS的基礎功能,將最大的橢圓ROI放置在除去皮質骨的中央部分區(qū)域的椎體小梁骨以測量L1椎體的CT衰減值。

1.2.2.4 肌肉衰減值將CT圖像從PACS中導入OsiriX軟件(v7.5.1,Pix meo,Switzerland)以實現(xiàn)對腹部肌肉的自動識別與分割。參考平面設置為L3水平,測量該水平軸位CT圖像中骨骼肌平均衰減值(muscle radiation attenuation,MRA)。

1.2.3 隨訪方法 進行為期3年的隨訪觀察,經(jīng)由電話、微信、QQ及會面等方式進行,每30天隨訪1次;根據(jù)隨訪結果記錄發(fā)生致死性CVD(因心源性猝死、心肌梗死、心力衰竭和其他心血管因素導致的死亡)。排除因腦血管意外、感染、其他原因死亡和隨訪脫落的實驗對象。

1.3 統(tǒng)計學方法采用SPSS 22.0軟件進行統(tǒng)計分析。計量資料以“均數(shù)±標準差”表示,組間比較采用t檢驗;定性資料以頻數(shù)或構成比描述,組間比較采用卡方檢驗,提取發(fā)生CVD的HD患者定量影像學數(shù)據(jù)與臨床變量,應用COX進行回歸分析,獲得能夠預測致死性CVD的風險因素,并報告相對危險度(RR)和95%置信區(qū)間(CI),P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 入組患者發(fā)病及生存情況分析在排除隨訪內(nèi)容缺失及其他原因導致死亡的患者后,最終經(jīng)隨訪發(fā)現(xiàn)96例HD患者3年內(nèi)生存73例,3年內(nèi)生存率為76.04%,因CVD導致死亡23例,死亡率為20.18%;其中11人死于心力衰竭,占總死亡人數(shù)的47.83%;8人死于心肌梗死,占總死亡人數(shù)的34.78%;4人死于心率失常,占總死亡人數(shù)的17.39%;平均存活時間為(25.17±5.94)月。

2.2 患者臨床基本情況分析將3年隨訪中因CVD導致死亡的人群劃分為死亡組,生存人群設為生存組,進行基線、臨床病史的組間比較(表1),兩組患者在性別、年齡、體重指數(shù)及臨床病史方面均無差別 (P>0.05),兩組具有可比性。

表1 兩組患者臨床基本情況分析表

2.3 HD患者致死性CVD影響因素的單因素分析與生存組相比,死亡組的透析時間、腹主動脈鈣化積分、內(nèi)臟脂肪組織面積、皮下脂肪組織面積較高,而L1椎體衰減值和骨骼肌平均衰減值明顯低于生存組(P<0.05),見表2。

表2 HD患者致死性CVD影響因素的單因素分析

2.4 COX回歸分析經(jīng)COX回歸分析(表3),結果顯示吸煙史、糖尿病史、透析時間、腹主動脈鈣化積分、內(nèi)臟脂肪組織面積、L1椎骨衰減值是HD患者發(fā)生致死性CVD的重要預測因素(P<0.05)。

表3 對HD患者發(fā)生致死性CVD的各因素進行COX回歸分析

3 討論

CVD是導致HD人群死亡的主要原因之一,流行病學研究調(diào)查顯示,約有45%接受HD治療的患者死于心血管并發(fā)癥,遠高于健康人群[4]。目前臨床多采取Framingham風險評分來預測個體未來發(fā)生CVD風險及制定相應干預措施。但該評分高估了國人CVD的發(fā)病風險[5]。機會性CT能夠進一步挖掘影像學圖像的價值,為多種疾病提供基于定量分析的風險預測。尤其對于需要進行HD治療的患者而言,腹部CT圖像更容易獲取,可以通過分析HD患者腹部常規(guī)CT檢查的各項身體成分進而預測CVD的發(fā)生風險[6]。

本研究在排除性別、年齡等多項因素干擾后,經(jīng)單因素分析發(fā)現(xiàn)死亡組患者透析時間、腹主動脈鈣化積分高于生存組。長期透析將不可避免的造成體內(nèi)同型半胱氨酸、終末期糖基化代謝產(chǎn)物等毒素聚集,影響HD患者健康狀態(tài)[7]。同時長期的HD治療加重了對血管內(nèi)皮細胞的損傷,促使血管平滑肌細胞向炎癥介質轉化,加重了動脈鈣化斑塊的形成。研究表明內(nèi)臟脂肪同樣參與動脈粥樣硬化改變[8],本研究死亡組人群的VFA、SFA均高于生存組,長期HD治療與過量的脂肪組織共同參與血管鈣化進程進而增加致死性CVD的發(fā)生幾率。HD在清除毒素同時導致氨基酸、蛋白質等營養(yǎng)物質的丟失及鈣磷代謝紊亂,造成骨骼及肌肉組織的過度消耗。本研究死亡組L1椎體和肌肉衰減值均小于生存組,提示相較于生存組,死亡組人群的營養(yǎng)狀態(tài)較差,更易導致不良結局的發(fā)生。

經(jīng)COX回歸分析后,發(fā)現(xiàn)吸煙史、糖尿病史、透析時間、腹主動脈鈣化積分、內(nèi)臟脂肪組織面積、L1椎骨衰減值可作為糖尿病患者動脈粥樣硬化性心血管疾病的預測因素。吸煙及糖尿病與多種并發(fā)癥相關,被普遍認為是HD患者并發(fā)CVD的經(jīng)典影響因素[9],其通過引發(fā)異常的炎癥反應及氧化應激介質加重了內(nèi)皮功能障礙,共同參與CVD的發(fā)生發(fā)展,最終導致死亡結局。隨著透析時間的延長,HD患者各項身體成分均可發(fā)生比較顯著的變化。腹主動脈作為人體重要的大動脈,其鈣化程度是提示血管鈣化的重要標志[10]。鈣化的腹主動脈順應性下降,引起心臟后負荷增加、脈壓增大、冠脈灌注下降等血流動力學改變,進一步加劇了CVD的發(fā)生概率。除此之外,研究發(fā)現(xiàn)腹主動脈鈣化與冠脈鈣化明顯相關[11]。嚴重鈣化的冠狀動脈心臟供血量下降,最終將導致心率失常,心肌梗死等不良結局,嚴重威脅患者預后。肥胖與HD患者預后相關,Takayuki等[12]的研究發(fā)現(xiàn),心血管疾病及其相關死亡率不僅受體脂總量的影響,同樣受體脂區(qū)域分布的影響,基于CT測量的VFA是HD患者心血管死亡的危險因素。VFA通過參與左室射血分數(shù)、左心房直徑等心臟功能結構變化進而影響CVD的發(fā)生,并且VFA在預測CVD死亡結局方面效果優(yōu)于冠狀動脈鈣化評分[13]。陳寶宏等[14]將VFA≥73.6 cm2作為預測HD患者CVD死亡的閾值,此基礎上VFA每增加1 cm2,死亡的風險上升3.023倍。在關于機會性CT的諸多研究中,L1椎體衰減值通常被用來預測未來骨質疏松的發(fā)生,本研究結果顯示L1椎體衰減值是HD患者發(fā)生致死性CVD的影響因素,但目前尚未有研究證實兩者間的關系。Peter等[15]分析了包括L1衰減值在內(nèi)的多項影像學指標的縱向改變,但結果顯示椎體衰減值的縱向變化尚并不能作為HD患者患CVD死亡的顯著預測因素。HD患者體內(nèi)礦物質骨代謝失調(diào),其中高鈣、高磷水平和異常水平的甲狀旁腺激素與HD患者死亡率的增加有關,這種鈣磷異常代謝狀態(tài)可能在一定程度上解釋了L1椎體衰減值與HD患者預后的關系。

基于腹部CT的身體成分機會性篩查有助于CVD的客觀評估和風險分層。目前人工智能的全自動測量已開始逐漸取代手動測量方法,這使得臨床大規(guī)模篩查成為可能。如Perry等[16]與Stacy等[17]利用半自動及全自動量化計算腹主動脈鈣化積分,且在判斷HD患者預后面效果優(yōu)于臨床應用的Framingham風險評分。隨著自動化技術的發(fā)展,將進一步縮短臨床風險評估時間,提高臨床應用的價值。

本研究具有以下幾點局限性,首先,本研究樣本量過小,需要進一步擴大研究人群。其次,隨訪時間過短,本研究的隨訪時間為3年,部分HD患者可能需要長期觀察以確定最終結局,尤其是對于并發(fā)癥較少的年輕患者。最后,本研究未使用定量CT測量L1及肌肉的衰減值,對各組織成分密度的評估可能與真實值存在一定差異。

綜上所述,HD患者發(fā)生致死性CVD受多種因素影響,其中基于機會CT的多項影像學指標,如腹主動脈鈣化積分、內(nèi)臟脂肪組織面積、L1椎體衰減值是發(fā)生致死性CVD的重要預測因素。