Development and Validation of a Risk Prediction Model for Contrast-induced Acute Kidney Injury after Percutaneous Coronary Intervention in Patients with Acute Myocardial Infarction

doi:10.12114/j.issn.1007-9572.2023.0139

Abstract

Abstract:

Background

Early reperfusion therapy for acute myocardial infarction (AMI) is an effective approach to reduce mortality in AMI patients. Percutaneous coronary intervention (PCI) is one of the reperfusion therapy modalities, and contrast-induced acute kidney injury (CI-AKI) after PCI has become one of the common causes of AKI.

Objective

To investigate the risk factors for the development of CI-AKI in AMI patients after PCI, establish a risk prediction model for CI-AKI based on risk factors and evaluate its validity.

Methods

The clinical data of 1 274 patients who attended the Affiliated Hospital of Xuzhou Medical University diagnosed of AMI and treated with PCI were collected consecutively from 2019 to 2021. According to the chronological order of admission, the included patients were divided into the training group (January 2019 to March 2021, 900 cases) and validation group (April 2021 to December 2021, 374 cases) in a ratio of approximately 7∶3; and divided into the CI-AKI and non-CI-AKI groups according to the diagnostic criteria of CI-AKI. Independent risk factors were screened using univariable Logistic regression analysis, Lasso regression, cross-validation, multivariable Logistic regression analysis, and a nomogram for predicting the risk of CI-AKI was plotted. Their discriminatory power, calibration ability, and clinical application value were evaluated by calculating concordance statistic (C-statistic), plotting calibration curve and decision curve.

Results

Among the 900 patients in the training group, 109 patients (12.1%) developed CI-AKI after PCI; among the 374 patients in the validation group, 27 patients (7.2%) developed CI-AKI. Multivariable Logistic regression analysis showed that LVEF〔OR=0.903, 95%CI (0.873, 0.934) 〕, platelet distribution width〔OR=1.158, 95%CI (1.053, 1.274) 〕, MPVLR〔OR=1.047, 95%CI (1.016, 1.079) 〕, NHR〔OR=1.072, 95%CI (1.021, 1.124) 〕, Scr〔OR=1.006, 95%CI (1.002, 1.011) 〕, and diuretics〔OR=2.321, 95%CI (1.452, 3.709) 〕 were independent influencing factors for CI-AKI after PCI in AMI patients (P<0.05). A prediction model containing 6 risk factors of LVEF, platelet distribution width, MPVLR, NHR, Scr and diuretics was constructed and a nomogram for predicting the risk of CI-AKI was plotted. The C-statistic was 0.794〔95%CI (0.766, 0.820) 〕 for the training group and 0.799〔95%CI (0.774, 0.855) 〕 for the validation group, and the calibration plots showed good consistency between the predicted and actual results; the decision curve and clinical impact curve showed clinical application value of nomogram.

Conclusion

The CI-AKI risk prediction model including LVEF, platelet distribution width, MPVLR, NHR, Scr, and diuretics has good discrimination and accuracy, which can intuitively and independently screen high-risk population and has high predictive value for the development of CI-AKI after PCI in AMI patients.

Key words: Acute myocardial infarction, Percutaneous coronary intervention, Acute kidney injury, Contrast-induced acute kidney injury, Nomograms, Risk prediction model

摘要：

背景

急性心肌梗死（AMI）早期再灌注治疗是降低AMI患者死亡率的有效方法。经皮冠状动脉介入治疗（PCI）是再灌注治疗的方式之一，PCI术后出现对比剂急性肾损伤（CI-AKI）已成为急性肾损伤的常见原因之一。

目的

探讨AMI患者行PCI术后发生CI-AKI的危险因素，基于危险因素建立关于CI-AKI的风险预测模型，并评价其有效性。

方法

连续收集2019—2021年于徐州医科大学附属医院初诊为AMI并行PCI的1 274例患者的临床资料。依据入院时间顺序按约7∶3的比例分为训练组（2019年1月—2021年3月，900例）和验证组（2021年4—12月，374例）；并根据CI-AKI的诊断标准将训练组患者分为CI-AKI组（109例）和non-CI-AKI组（791例）。使用单因素Logistic回归、Lasso回归、交叉验证及多因素Logistic回归筛选独立危险因素，并构建CI-AKI风险列线图，通过计算C-统计量、绘制校准曲线和决策曲线评价其鉴别力、校准能力和临床应用价值。

结果

训练组900例患者中，109例（12.1%）在接受PCI后发生CI-AKI；验证组374例患者中，27例（7.2%）发生CI-AKI。多因素Logistic回归分析结果显示，左心室射血分数（LVEF）〔OR=0.903，95%CI（0.873，0.934）〕、血小板分布宽度〔OR=1.158，95%CI（1.053，1.274）〕、平均血小板体积与淋巴细胞计数比值（MPVLR）〔OR=1.047，95%CI（1.016，1.079）〕、中性粒细胞计数/高密度脂蛋白（NHR）〔OR=1.072，95%CI（1.021，1.124）〕、血肌酐（Scr）〔OR=1.006，95%CI（1.002，1.011）〕、利尿剂〔OR=2.321，95%CI（1.452，3.709）〕是AMI患者PCI术后发生CI-AKI的独立影响因素（P<0.05）。建立包含LVEF、血小板分布宽度、MPVLR、NHR、Scr、利尿剂6个危险因素的预测模型并绘制CI-AKI风险列线图。训练组的C-统计量为0.794〔95%CI（0.766，0.820）〕，验证组的C-统计量为0.799〔95%CI（0.774，0.855）〕，校准图显示，预测结果和实际结果有较好的一致性；决策曲线和临床影响曲线表明，列线图具有临床实用价值。

结论

CI-AKI风险预测模型包括LVEF、血小板分布宽度、MPVLR、NHR、Scr、利尿剂，该预测模型具有良好的区分度和准确性，可以直观、独立地筛选高危人群，对AMI患者PCI后CI-AKI的发生具有较高的预测价值。

关键词: 急性心肌梗死, 经皮冠状动脉介入治疗, 急性肾损伤, 对比剂急性肾损伤, 列线图, 风险预测模型

WANG Zhen,SHEN Guoqi,LI Yanan, et al. Development and Validation of a Risk Prediction Model for Contrast-induced Acute Kidney Injury after Percutaneous Coronary Intervention in Patients with Acute Myocardial Infarction[J]. Chinese General Practice, 2023, 26(29): 3650-3656. DOI: 10.12114/j.issn.1007-9572.2023.0139.
王珍,申国旗,李亚南等. 急性心肌梗死患者行经皮冠状动脉介入治疗术后发生对比剂急性肾损伤风险预测模型的建立与验证研究[J]. 中国全科医学, 2023, 26(29): 3650-3656. DOI: 10.12114/j.issn.1007-9572.2023.0139.

Figures/Tables 7

References 17

[1]	FÄHLING M, SEELIGER E, PATZAK A, et al. Understanding and preventing contrast-induced acute kidney injury[J]. Nat Rev Nephrol，2017,13(3):169-180. DOI：10.1038/nrneph.2016.196.
[2]	MEHRAN R, AYMONG E D, NIKOLSKY E, et al. A simple risk score for prediction of contrast-induced nephropathy after percutaneous coronary intervention：development and initial validation[J]. J Am Coll Cardiol，2004,44(7):1393-1399. DOI：10.1016/j.jacc.2004.06.068.
[3]	ALPERT J S, THYGESEN K, ANTMAN E, et al. Myocardial infarction redefined—a consensus document of The Joint European Society of Cardiology/American College of Cardiology Committee for the redefinition of myocardial infarction[J]. J Am Coll Cardiol，2000,36(3):959-969. DOI：10.1016/s0735-1097(00)00804-4.
[4]	STACUL F, VAN DER MOLEN A J, REIMER P, et al. Contrast induced nephropathy：updated ESUR Contrast Media Safety Committee guidelines[J]. Eur Radiol，2011,21(12):2527-2541. DOI：10.1007/s00330-011-2225-0.
[5]	ROSSI V A, DENEGRI A, CANDREVA A, et al. Prognostic value of inflammatory biomarkers and GRACE score for cardiac death and acute kidney injury after acute coronary syndromes[J]. Eur Heart J Acute Cardiovasc Care，2021,10(4):445-452. DOI：10.1093/ehjacc/zuab003.
[6]	PARK H S, KIM C J, HWANG B H, et al. HDL cholesterol level is associated with contrast induced acute kidney injury in chronic kidney disease patients undergoing PCI[J]. Sci Rep，2016,6:35774. DOI：10.1038/srep35774.
[7]	WANG Z Z, XIANG H, XIA S L, et al. Research progress in the modulating effect of high-density lipoprotein on neutrophil function[J]. Acta Physiol Sin，2017,69(6):852-860.
[8]	GUVEN S, KILIC D. Neutrophil to lymphocyte ratio （NLR） is a better tool rather than monocyte to high-density lipoprotein ratio （MHR） and platelet to lymphocyte ratio（PLR） in central retinal artery occlusions[J]. Ocul Immunol Inflamm，2021,29(5):997-1001. DOI：10.1080/09273948.2020.1712433.
[9]	JIALAL I, JIALAL G, ADAMS-HUET B, et al. Neutrophil and monocyte ratios to high-density lipoprotein-cholesterol and adiponectin as biomarkers of nascent metabolic syndrome[J]. Horm Mol Biol Clin Investig，2020,41(2). DOI：10.1515/hmbci-2019-0070.
[10]	CHEN G Y, YANG N P, REN J L, et al. Neutrophil counts to high-density lipoprotein cholesterol ratio：a potential predictor of prognosis in acute ischemic stroke patients after intravenous thrombolysis[J]. Neurotox Res，2020,38(4):1001-1009. DOI：10.1007/s12640-020-00274-1.
[11]	LIU Z, FAN Q L, WU S Z, et al. Compared with the monocyte to high-density lipoprotein ratio （MHR） and the neutrophil to lymphocyte ratio （NLR），the neutrophil to high-density lipoprotein ratio （NHR） is more valuable for assessing the inflammatory process in Parkinson's disease[J]. Lipids Health Dis，2021,20(1):35. DOI：10.1186/s12944-021-01462-4.
[12]	KURTUL A, YARLIOGLUES M, DURAN M, et al. Association of neutrophil-to-lymphocyte ratio with contrast-induced nephropathy in patients with non-ST-elevation acute coronary syndrome treated with percutaneous coronary intervention[J]. Heart Lung Circ，2016,25(7):683-690. DOI：10.1016/j.hlc.2016.01.007.
[13]	MONTEIRO JÚNIOR J G M, TORRES D O C, DA SILVA M C F C, et al. Prognostic value of hematological parameters in patients with acute myocardial infarction：intrahospital outcomes[J]. PLoS One，2018,13(4):e0194897. DOI：10.1371/journal.pone.0194897.
[14]	DE LUCA G, VENEGONI L, IORIO S, et al. Platelet distribution width and the extent of coronary artery disease：results from a large prospective study[J]. Platelets，2010,21(7):508-514. DOI：10.3109/09537104.2010.494743.
[15]	ZORLU C, KOSEOGLU C. Comparison of the relationship between inflammatory markers and contrast-induced nephropathy in patients with acute coronary syndrome after coronary angiography[J]. Angiology，2020,71(3):249-255. DOI：10.1177/0003319719892160.
[16]	HE H, CHEN X R, CHEN Y Q, et al. Prevalence and predictors of contrast-induced nephropathy （CIN） in patients with ST-segment elevation myocardial infarction （STEMI） undergoing percutaneous coronary intervention （PCI）：a meta-analysis[J]. J Interv Cardiol，2019,2019:2750173. DOI：10.1155/2019/2750173.
[17]	WU X J, ZHANG W, REN H, et al. Diuretics associated acute kidney injury：clinical and pathological analysis[J]. Ren Fail，2014,36(7):1051-1055. DOI：10.3109/0886022X.2014.917560.

组别	例数	年龄（岁）	性别（男/女）	吸烟史〔例（%）〕	高血压〔例（%）〕	糖尿病〔例（%）〕	慢性肾病〔例（%）〕	心率（次/min）	LVEF （%）	白细胞计数（×10⁹/L）	中性粒细胞计数（×10⁹/L）	淋巴细胞计数（×10⁹/L）
CI-AKI组	109	67.2±11.6	76/33	41（37.6）	60（55.0）	38（34.9）	8（7.3）	81.34±14.19	47.12±7.24	10.10±3.09	8.95±2.86	1.36±0.75
non-CI-AKI组	791	63.0±13.0	615/176	355（30.6）	242（30.6）	190（24.0）	10（1.3）	78.45±13.90	52.25±6.51	9.95±3.12	7.64±3.69	1.76±1.20
检验统计量值		3.151	3.460^a	2.052^a	0.670^a	5.954^a	18.008^a	2.030	7.605	0.462	3.557	3.307
P值		0.002	0.063	0.152	0.798	0.015	<0.001	0.043	<0.001	0.644	<0.001	0.001
组别	单核细胞计数（×10⁹/L）	CRP 〔M（P₂₅，P₇₅），mg/L〕	红细胞计数（×10⁹/L）	血红蛋白（g/L）	红细胞比容（%）	红细胞分布宽度（%）	血小板计数（×10⁹/L）	血小板分布宽度（%）	血小板平均体积（fL）	MPVLR
CI-AKI组	0.50±0.29	3.20（1.40，9.80）	4.55±0.57	139.00±18.27	42.32±5.31	12.81±0.91	202.71±58.20	15.02±2.16	11.16±1.29	10.68±6.01
non-CI-AKI组	0.52±0.33	3.70（1.40，14.00）	4.64±0.57	142.25±17.21	42.86±4.96	12.77±1.38	213.96±60.34	14.31±2.61	9.98±1.23	8.05±5.69
检验统计量值	0.810	0.806^b	1.493	1.863	1.023	0.251	1.832	2.722	10.069	4.484
P值	0.418	0.534	0.136	0.063	0.306	0.802	0.067	0.007	<0.001	<0.001
组别	纤维蛋白原〔M（P₂₅，P₇₅），g/L〕	ATⅢ （%）	lnNT-proBNP （pg/mL）	TG （mmol/L）	TC 〔M（P₂₅，P₇₅），mmol/L〕	LDL （mmol/L）	HDL （mmol/L）	NHR	sd-LDL（mmol/L）	空腹血糖（mmol/L）	糖化血红蛋白（%）	血尿素（μmol/L）
CI-AKI组	2.73（2.28，3.42）	86.96±11.75	7.15±1.30	1.57±1.41	4.12（3.47，4.70）	2.62±0.96	0.94±0.26	10.07±3.69	0.85±0.47	7.08±3.02	6.51±1.56	6.41±2.21
non-CI-AKI组	2.73（2.27，3.41）	87.54±11.84	6.00±1.33	1.28±0.62	4.32（3.70，4.99）	2.76±0.88	1.00±0.24	8.08±4.79	0.90±0.57	6.79±2.82	6.69±1.58	6.09±1.98
检验统计量值	0.466^b	0.474	8.469	2.146	1.107^b	1.541	2.349	4.159	0.810	0.991	1.101	1.537
P值	0.982	0.636	<0.001	0.032	0.172	0.124	0.019	<0.001	0.418	0.322	0.271	0.125
组别	尿酸（μmol/L）	Scr （μmol/L）	阿司匹林〔例（%）〕	氯吡格雷〔例（%）〕	β受体阻滞剂〔例（%）〕	ACEI/ARB 〔例（%）〕	他汀类药物〔例（%）〕	CCB 〔例（%）〕	利尿剂〔例（%）〕	硝酸酯〔例（%）〕	低分子肝素〔例（%）〕
CI-AKI组	320.57±131.62	79.79±87.07	109（100.0）	109（100.0）	98（89.9）	61（56.0）	107（98.2）	14（12.8）	76（69.7）	59（54.1）	80（73.4）
non-CI-AKI组	290.30±85.61	66.20±22.11	789（99.7）	791（100.0）	668（84.5）	467（59.0）	777（98.2）	107（13.5）	325（41.1）	405（51.2）	635（80.3）
检验统计量值	2.333	3.631	0.276^a		2.252^a	0.431^a	0.002^a	0.040^a	31.803^a	0.329^a	3.060^a
P值	0.020	<0.001	0.599		0.133	0.512	0.962	0.841	<0.001	0.566	0.080

组别	例数	年龄（岁）	性别（男/女）	吸烟史〔例（%）〕	高血压〔例（%）〕	糖尿病〔例（%）〕	慢性肾病〔例（%）〕	心率（次/min）	LVEF （%）	白细胞计数（×10⁹/L）	中性粒细胞计数（×10⁹/L）	淋巴细胞计数（×10⁹/L）
CI-AKI组	109	67.2±11.6	76/33	41（37.6）	60（55.0）	38（34.9）	8（7.3）	81.34±14.19	47.12±7.24	10.10±3.09	8.95±2.86	1.36±0.75
non-CI-AKI组	791	63.0±13.0	615/176	355（30.6）	242（30.6）	190（24.0）	10（1.3）	78.45±13.90	52.25±6.51	9.95±3.12	7.64±3.69	1.76±1.20
检验统计量值		3.151	3.460^a	2.052^a	0.670^a	5.954^a	18.008^a	2.030	7.605	0.462	3.557	3.307
P值		0.002	0.063	0.152	0.798	0.015	<0.001	0.043	<0.001	0.644	<0.001	0.001
组别	单核细胞计数（×10⁹/L）	CRP 〔M（P₂₅，P₇₅），mg/L〕	红细胞计数（×10⁹/L）	血红蛋白（g/L）	红细胞比容（%）	红细胞分布宽度（%）	血小板计数（×10⁹/L）	血小板分布宽度（%）	血小板平均体积（fL）	MPVLR
CI-AKI组	0.50±0.29	3.20（1.40，9.80）	4.55±0.57	139.00±18.27	42.32±5.31	12.81±0.91	202.71±58.20	15.02±2.16	11.16±1.29	10.68±6.01
non-CI-AKI组	0.52±0.33	3.70（1.40，14.00）	4.64±0.57	142.25±17.21	42.86±4.96	12.77±1.38	213.96±60.34	14.31±2.61	9.98±1.23	8.05±5.69
检验统计量值	0.810	0.806^b	1.493	1.863	1.023	0.251	1.832	2.722	10.069	4.484
P值	0.418	0.534	0.136	0.063	0.306	0.802	0.067	0.007	<0.001	<0.001
组别	纤维蛋白原〔M（P₂₅，P₇₅），g/L〕	ATⅢ （%）	lnNT-proBNP （pg/mL）	TG （mmol/L）	TC 〔M（P₂₅，P₇₅），mmol/L〕	LDL （mmol/L）	HDL （mmol/L）	NHR	sd-LDL（mmol/L）	空腹血糖（mmol/L）	糖化血红蛋白（%）	血尿素（μmol/L）
CI-AKI组	2.73（2.28，3.42）	86.96±11.75	7.15±1.30	1.57±1.41	4.12（3.47，4.70）	2.62±0.96	0.94±0.26	10.07±3.69	0.85±0.47	7.08±3.02	6.51±1.56	6.41±2.21
non-CI-AKI组	2.73（2.27，3.41）	87.54±11.84	6.00±1.33	1.28±0.62	4.32（3.70，4.99）	2.76±0.88	1.00±0.24	8.08±4.79	0.90±0.57	6.79±2.82	6.69±1.58	6.09±1.98
检验统计量值	0.466^b	0.474	8.469	2.146	1.107^b	1.541	2.349	4.159	0.810	0.991	1.101	1.537
P值	0.982	0.636	<0.001	0.032	0.172	0.124	0.019	<0.001	0.418	0.322	0.271	0.125
组别	尿酸（μmol/L）	Scr （μmol/L）	阿司匹林〔例（%）〕	氯吡格雷〔例（%）〕	β受体阻滞剂〔例（%）〕	ACEI/ARB 〔例（%）〕	他汀类药物〔例（%）〕	CCB 〔例（%）〕	利尿剂〔例（%）〕	硝酸酯〔例（%）〕	低分子肝素〔例（%）〕
CI-AKI组	320.57±131.62	79.79±87.07	109（100.0）	109（100.0）	98（89.9）	61（56.0）	107（98.2）	14（12.8）	76（69.7）	59（54.1）	80（73.4）
non-CI-AKI组	290.30±85.61	66.20±22.11	789（99.7）	791（100.0）	668（84.5）	467（59.0）	777（98.2）	107（13.5）	325（41.1）	405（51.2）	635（80.3）
检验统计量值	2.333	3.631	0.276^a		2.252^a	0.431^a	0.002^a	0.040^a	31.803^a	0.329^a	3.060^a
P值	0.020	<0.001	0.599		0.133	0.512	0.962	0.841	<0.001	0.566	0.080

指标	β	SE	Wald χ²值	P值	OR值	95%CI
LVEF	-0.102	0.017	34.866	<0.001	0.903	（0.873，0.934）
血小板分布宽度	0.147	0.048	9.210	0.002	1.158	（1.053，1.274）
MPVLR	0.046	0.015	9.159	0.002	1.047	（1.016，1.079）
NHR	0.069	0.025	7.929	0.005	1.072	（1.021，1.124）
Scr	0.006	0.002	9.153	0.002	1.006	（1.002，1.011）
利尿剂	0.842	0.239	12.390	<0.001	2.321	（1.452，3.709）

指标	β	SE	Wald χ²值	P值	OR值	95%CI
LVEF	-0.102	0.017	34.866	<0.001	0.903	（0.873，0.934）
血小板分布宽度	0.147	0.048	9.210	0.002	1.158	（1.053，1.274）
MPVLR	0.046	0.015	9.159	0.002	1.047	（1.016，1.079）
NHR	0.069	0.025	7.929	0.005	1.072	（1.021，1.124）
Scr	0.006	0.002	9.153	0.002	1.006	（1.002，1.011）
利尿剂	0.842	0.239	12.390	<0.001	2.321	（1.452，3.709）