摘要 目的:基于最小絕對(duì)收縮與選擇算法(LASSO)回歸探討多種生物標(biāo)志物預(yù)測(cè)急性冠脈綜合征病人經(jīng)皮冠狀動(dòng)脈介入治療(PCI)術(shù)后造影劑腎病的價(jià)值。方法:選取2020年1月—2022年6月在海南醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院就診的119例急性冠脈綜合征病人作為研究對(duì)象,記錄病人一般情況、血液生化指標(biāo)、炎性因子、生物標(biāo)志物及PCI術(shù)后3 d造影劑腎病發(fā)生情況,以病人PCI術(shù)后3 d是否發(fā)生造影劑腎病為因變量,運(yùn)用10折交叉驗(yàn)證LASSO回歸進(jìn)行特征性變量篩選,以特征性變量作為自變量代入多因素Logistic回歸模型獲得急性冠脈綜合征病人PCI術(shù)后發(fā)生造影劑腎病的獨(dú)立預(yù)測(cè)因素,重點(diǎn)分析生物標(biāo)志物與病人PCI術(shù)后發(fā)生造影劑腎病的關(guān)系,并基于獨(dú)立預(yù)測(cè)因素構(gòu)建聯(lián)合預(yù)測(cè)模型和列線圖模型,繪制校準(zhǔn)曲線以驗(yàn)證列線圖模型的預(yù)測(cè)效能。結(jié)果:10折交叉驗(yàn)證LASSO回歸篩選出最具泛化能力的4個(gè)特征性變量糖尿病、尿腎損傷分子-1(KIM-1)、尿中性粒細(xì)胞明膠酶相關(guān)載脂蛋白(NGAL)以及尿胱抑素C(CysC),其對(duì)應(yīng)的LASSO回歸系數(shù)分別為0.436,0.624,0.916及2.745,多因素Logistic回歸分析調(diào)整和校正混雜因素后,糖尿病、尿KIM-1、尿NGAL以及尿CysC為急性冠脈綜合征病人PCI術(shù)后發(fā)生造影劑腎病的獨(dú)立預(yù)測(cè)因素(P<0.05),基于急性冠脈綜合征病人PCI術(shù)后發(fā)生造影劑腎病的獨(dú)立預(yù)測(cè)因素糖尿病、尿KIM-1、尿NGAL以及尿CysC構(gòu)建列線圖模型,P=1/(1+e-x),X=-2.345+0.824×尿CysC+0.565×糖尿?。?.685×尿NGAL+0.634×尿KIM-1,列線圖模型的校準(zhǔn)曲線顯示,急性冠脈綜合征病人PCI術(shù)后發(fā)生造影劑腎病風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)測(cè)值與實(shí)際觀測(cè)值符合度良好。結(jié)論:糖尿病、尿KIM-1、尿NGAL以及尿CysC為急性冠脈綜合征病人PCI術(shù)后發(fā)生造影劑腎病的獨(dú)立預(yù)測(cè)因素,基于獨(dú)立預(yù)測(cè)因素建立的列線圖模型具有較高的預(yù)測(cè)價(jià)值。
關(guān)鍵詞 急性冠脈綜合征;造影劑腎?。蛔钚〗^對(duì)收縮與選擇算法回歸,LASSO回歸;生物標(biāo)志物;預(yù)測(cè)價(jià)值
doi:10.12102/j.issn.1672-1349.2024.12.026
Multiple Biomarkers for Predicting Contrast Nephropathy after PCI in Patients with Acute Coronary Syndrome Based on LASSO Regression
YANG Shanshan, PAN Yuxiang, ZHENG Wan, WANG Zheng
The First Affiliated Hospital of Hainan Medical College, Haikou 570102, Hainan, China
Abstract Objective:To explore the value of multiple biomarkers for predicting contrast nephropathy after percutaneous coronary intervention(PCI) in patients with acute coronary syndrome based on least absolute contraction and selection
algorithm(LASSO) regression.Methods:One hundred and nineteen patients with acute coronary syndrome" were selected as the study subjects.The general conditions,blood biochemical indexes,inflammatory factors,biomarkers,and the occurrence of contrast-induced nephropathy for 3 days after PCI were recorded.The 10 fold cross validation LASSO regression was used to screen the characteristic variables.The independent predictors of contrast nephropathy after PCI in patients with acute coronary syndrome were obtained by substituting characteristic variables as independent variables of the multivariate Logistic regression model.The correlation between biomarkers and contrast nephropathy after PCI was emphatically analyzed.The joint prediction model and nomogram model were constructed based on the independent predictors,and the calibration curve was drawn to verify the prediction efficiency of the nomogram model.Results:Ten fold cross validation LASSO regression screened out four characteristic variables with the most generalization ability:diabetes,urinary kidney injury molecule-1(KIM-1),urinary neutrophil gelatinase related apolipoprotein(NGAL),and urinary cystatin C(CysC),the corresponding LASSO regression coefficients were 0.436,0.624,0.916,and 2.745,respectively.After adjusting and correcting for confounding factors,diabetes,urinary KIM-1,urinary NGAL,and urinary CysC were independent predictors of contrast nephropathy after PCI in patients with acute coronary syndrome(P<0.05).The nomogram model was constructed based on the independent predictors of contrast nephropathy after PCI in patients with acute coronary syndrome:diabetes,urinary KIM-1,urinary NGAL,and urinary CysC,P=1/(1+e-X),X=-2.345+0.824×urine CysC+0.565×diabetes+0.685 × urinary NGAL+0.634× KIM-1.The calibration curve of urinary and nomogram model showed that the predicted value of the risk of contrast nephropathy after PCI in patients with acute coronary syndrome was better agreement with the actual observation value.Conclusion:Diabetes,urinary KIM-1,urinary NGAL,and urinary CysC are independent predictors of contrast nephropathy after PCI in patients with acute coronary syndrome.The nomogram model based on independent predictors shows high predictive value.
Keywords acute coronary syndrome; contrast nephropathy; least absolute contraction and selection algorithm" regression; biomarkers; predictive value
目前經(jīng)皮冠狀動(dòng)脈介入治療(PCI)憑借其創(chuàng)傷小、迅速改善病人臨床癥狀和心肌供血等優(yōu)勢(shì)成為臨床上急性冠脈綜合征的有效治療手段,隨著PCI技術(shù)的不斷成熟和發(fā)展,造影劑在臨床上的使用也越來(lái)越廣泛[1-2]。但相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道,造影劑的使用可造成PCI術(shù)后48~72 h血清肌酐(Scr)值升高,當(dāng)病人血清Scr值較基礎(chǔ)血清Scr值升高25%以上,并排除其他原因造成的血清Scr值升高,可診斷為造影劑腎?。?-4]。相關(guān)研究顯示,PCI術(shù)后造影劑腎病發(fā)病率為6.0%~23.0%,造影劑腎病危害較大,不僅可延長(zhǎng)病人住院時(shí)間和加重病人經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān),還可明顯增加病人PCI術(shù)后院內(nèi)死亡風(fēng)險(xiǎn),同時(shí)造影劑腎病也是導(dǎo)致急性冠脈綜合征病人PCI術(shù)后發(fā)生心血管不良事件和死亡的獨(dú)立危險(xiǎn)因素[5-6]。因此,尋找準(zhǔn)確、有效的指標(biāo)預(yù)測(cè)PCI術(shù)后造影劑腎病的發(fā)生具有十分重要的臨床意義。有研究指出,造影劑腎病的發(fā)病機(jī)制較為復(fù)雜,可能與造影劑對(duì)腎臟的直接毒性、腎臟缺血缺氧、炎癥病理?yè)p傷、氧化應(yīng)激損傷以及血管內(nèi)皮功能障礙等密切相關(guān)[7]?;谝陨侠碚摶A(chǔ),本研究通過(guò)檢測(cè)急性冠脈綜合征病人術(shù)前炎性因子、術(shù)后24 h相關(guān)生物標(biāo)志物,基于最小絕對(duì)收縮與選擇算法(least absolute shrinkage and selection operator,LASSO)回歸探討多種生物標(biāo)志物預(yù)測(cè)病人PCI術(shù)后造影劑腎病的價(jià)值,并建立相關(guān)列線圖預(yù)測(cè)模型,現(xiàn)報(bào)道如下。
1 資料與方法
1.1 研究對(duì)象
選取2020年1月—2022年6月在海南醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院就診的119例急性冠脈綜合征病人作為研究對(duì)象。納入標(biāo)準(zhǔn):入院時(shí)根據(jù)病人癥狀、心電圖、肌鈣蛋白、心肌酶表現(xiàn)明確診斷為急性冠脈綜合征,并經(jīng)綜合評(píng)估具有PCI手術(shù)指征;造影劑腎病診斷標(biāo)準(zhǔn)符合歐洲泌尿放射學(xué)會(huì)發(fā)布的指南中的診斷標(biāo)準(zhǔn),即病人PCI術(shù)后48~72 h血清Scr較術(shù)前升高25%以上,并排除其他原因造成的血清Scr升高;病歷資料完整,依從性好,愿意配合所有相關(guān)檢查和治療。排除標(biāo)準(zhǔn):孕婦或哺乳期婦女;對(duì)造影劑過(guò)敏者;合并嚴(yán)重肝臟疾病者;需要腹膜、血液透析的終末期腎病或大量蛋白尿病人;腎移植病人;合并自身免疫性疾病者;嚴(yán)重心功能不全,血流動(dòng)力學(xué)不穩(wěn)定者;合并先天性心臟病、肥厚梗阻型心肌病、心肌炎或心臟瓣膜病病人;合并嚴(yán)重感染及惡性腫瘤者;最近1個(gè)月內(nèi)服用腎毒性藥物者。
1.2 觀察指標(biāo)
1)收集所有病人的基線資料,如年齡、性別、體質(zhì)指數(shù)(BMI)、吸煙史、飲酒史、既往基礎(chǔ)疾病史(糖尿病、高血壓、腦梗死)等。2)入院后立即采集血樣送檢,記錄所有病人的血液生化指標(biāo)和炎性因子結(jié)果,包括Scr、尿素氮(BUN)、C反應(yīng)蛋白(CRP)、白細(xì)胞計(jì)數(shù)(WBC)、降鈣素原(PCT)、腫瘤壞死因子-α(TNF-α)、白細(xì)胞介素-6(IL-6),并計(jì)算中性粒細(xì)胞和淋巴細(xì)胞比值(NLR)。3)PCI術(shù)后24 h收集病人新鮮中段尿液,檢測(cè)病人尿液腎損傷分子-1(KIM-1)、中性粒細(xì)胞明膠酶相關(guān)載脂蛋白(NGAL)、白細(xì)胞介素-18(IL-18)和胱抑素C(CysC)表達(dá)水平。4)入院完善心臟B超記錄病人左室射血分?jǐn)?shù)。
1.3 治療方法
手術(shù)醫(yī)師根據(jù)介入操作規(guī)范進(jìn)行PCI手術(shù),所有病人均采用碘海醇350造影劑,術(shù)前、術(shù)后靜脈輸注生理鹽水水化,采用Seldinger穿刺法經(jīng)橈動(dòng)脈穿刺,放置動(dòng)脈鞘,經(jīng)動(dòng)脈鞘分別把導(dǎo)管送入左、右冠狀動(dòng)脈開(kāi)口處,快速推入造影劑,根據(jù)冠狀動(dòng)脈狹窄情況行支架置入術(shù),記錄碘海醇350術(shù)中造影劑用量,術(shù)后給予低分子肝素皮下注射抗凝治療,并長(zhǎng)期口服阿司匹林和氯吡格雷抗凝治療。
1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理
采用SPSS 25.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件和R軟件(Version 4.2.1)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,運(yùn)用10折交叉驗(yàn)證LASSO回歸進(jìn)行特征性變量篩選,以特征性變量作為自變量代入多因素Logistic回歸模型獲得急性冠脈綜合征病人PCI術(shù)后發(fā)生造影劑腎病的獨(dú)立預(yù)測(cè)因素,并基于獨(dú)立預(yù)測(cè)因素構(gòu)建聯(lián)合預(yù)測(cè)模型和列線圖模型,繪制校準(zhǔn)曲線以驗(yàn)證列線圖模型的預(yù)測(cè)效能。以α=0.05為檢驗(yàn)水準(zhǔn)。
2 結(jié) 果
2.1 病人一般情況
本研究共納入119例急性冠脈綜合征病人,均接受PCI手術(shù)治療,年齡38~68(55.2±7.2)歲;男80例(67.2%),女39例(32.8%);體質(zhì)指數(shù)(23.8±2.1)kg/m PCI術(shù)后發(fā)生造影劑腎病病人16例(13.4%)。
2.2 特征變量篩選
以病人PCI術(shù)后3 d是否發(fā)生造影劑腎?。ㄊ牵?,否=0)作為因變量,將病人年齡、性別、體質(zhì)指數(shù)、高血壓、糖尿病、腦梗死、吸煙、飲酒、左室射血分?jǐn)?shù)、血紅蛋白、造影劑用量、WBC、NLR、CRP、PCT、Scr、BUN、TNF-α、IL-6、尿KIM-1、尿IL-18、尿CysC以及尿NGAL共23個(gè)指標(biāo)作為自變量,具體自變量賦值情況見(jiàn)表1,特征性變量篩選采用10折交叉驗(yàn)證LASSO回歸算法,圖1在最小均方誤差和距離最小均方誤差1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)誤差(最優(yōu)解)繪制虛線垂直線,右側(cè)虛線垂直線對(duì)應(yīng)的log(λ)值為距離最小均方誤差1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)誤差所對(duì)應(yīng)的最優(yōu)log(λ)值為-2.867,圖2選擇最優(yōu)log(λ)所對(duì)應(yīng)的最具泛化能力的4個(gè)特征性變量:糖尿病、尿KIM-1、尿NGAL以及尿CysC,其對(duì)應(yīng)的LASSO回歸系數(shù)分別為0.436,0.624,0.916及2.745。
2.3 聯(lián)合預(yù)測(cè)模型構(gòu)建
以病人PCI術(shù)后3 d是否發(fā)生造影劑腎病(是=1,否=0)作為因變量,LASSO回歸篩選出的特征性變量糖尿病、尿KIM-1、尿NGAL以及尿CysC作為自變量,多因素Logistic回歸分析調(diào)整和校正混雜因素后,糖尿病、尿KIM、尿NGAL以及尿CysC為急性冠脈綜合征病人PCI術(shù)后發(fā)生造影劑腎病的獨(dú)立預(yù)測(cè)因素(P<0.05),其中,尿KIM-1每增加1 ng/g,病人PCI術(shù)后發(fā)生造影劑腎病的風(fēng)險(xiǎn)增加1.145倍[OR=2.145,95%CI(1.453,3.452),P=0.015],尿CysC每增加1 μg/g,病人PCI術(shù)后發(fā)生造影劑腎病的風(fēng)險(xiǎn)增加1.576倍[OR=2.576,95%CI(1.243,4.567),P<0.001],尿NGAL每增加1 ng/mL,病人PCI術(shù)后發(fā)生造影劑腎病的風(fēng)險(xiǎn)增加1.369倍[OR=2.369,95%CI(1.345,3.694),P=0.002],構(gòu)建聯(lián)合預(yù)測(cè)模型X=-2.345+0.824×尿CysC+0.565×糖尿?。?.685×尿NGAL+0.634×尿KIM-1。詳見(jiàn)表2。
2.4 列線圖模型的構(gòu)建與驗(yàn)證
基于急性冠脈綜合征病人PCI術(shù)后發(fā)生造影劑腎病的獨(dú)立預(yù)測(cè)因素糖尿病、尿KIM-1、尿NGAL以及尿CysC構(gòu)建列線圖模型,P=1/(1+e-X),P代表造影劑腎病的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn),e為以自然常數(shù)e為底的指數(shù)函數(shù),X可通過(guò)下列公式計(jì)算得出:X=-2.345+0.824×尿CysC+0.565×糖尿?。?.685×尿NGAL+0.634×尿KIM-1,列線圖模型的校準(zhǔn)曲線顯示,急性冠脈綜合征病人PCI術(shù)后發(fā)生造影劑腎病風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)測(cè)值與實(shí)際觀測(cè)值符合度良好。詳見(jiàn)圖3、圖4。
3 討 論
目前造影劑腎病的發(fā)病原因和發(fā)病機(jī)制尚未闡明,許多研究關(guān)注了發(fā)生造影劑腎病的相關(guān)危險(xiǎn)因素,但尚未達(dá)成共識(shí)。既往研究表明,年齡、慢性腎臟病、慢性心功能不全、糖尿病、貧血以及造影劑用量與冠心病病人PCI術(shù)后造影劑腎病發(fā)病率呈正相關(guān)[7]。本研究結(jié)果顯示,年齡作為急性冠脈綜合征病人PCI術(shù)后發(fā)生造影劑腎病的特征性變量被LASSO回歸篩選出來(lái),再次證實(shí)了其預(yù)測(cè)價(jià)值。此外,基于以往研究結(jié)論:造影劑腎病的發(fā)病可能與腎臟缺血缺氧、炎癥病理?yè)p傷、氧化應(yīng)激損傷以及血管內(nèi)皮功能障礙等密切相關(guān),本研究納入了術(shù)前炎性因子和術(shù)后24 h相關(guān)生物標(biāo)志物進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn),尿KIM-1、尿NGAL以及尿CysC為急性冠脈綜合征病人PCI術(shù)后發(fā)生造影劑腎病的獨(dú)立預(yù)測(cè)因素,并且其LASSO回歸系數(shù)均為正數(shù),表明3種生物標(biāo)志物在尿液中表達(dá)水平與PCI術(shù)后造影劑腎病的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)呈正相關(guān)。趙迎新等[8]研究結(jié)果顯示,相較于血清肌酐預(yù)測(cè)造影劑腎病的局限性和滯后性,NGAL作為一種新型糖蛋白,在PCI術(shù)后4 h就可反映病人是否存在急性腎損傷,而在PCI術(shù)后24 h在尿液中表達(dá)水平達(dá)到峰值,其預(yù)測(cè)價(jià)值明顯高于血清Scr[9-10]。其可能原因?yàn)椋涸煊皠┮鸬哪I損傷主要是腎小管損傷,而血清Scr表達(dá)水平升高主要提示腎小球?yàn)V過(guò)功能下降,當(dāng)腎臟缺血缺氧損傷后,受損的腎小管上皮細(xì)胞通過(guò)大量表達(dá)NGAL,誘導(dǎo)腎小管間質(zhì)浸潤(rùn)的中性粒細(xì)胞凋亡以保護(hù)腎組織免受攻擊,促進(jìn)腎小管上皮細(xì)胞再生修復(fù)和腎功能恢復(fù),因此,PCI術(shù)后24 h尿NGAL變化可準(zhǔn)確有效地反映腎小管損傷,是早期急性腎損傷的敏感生物標(biāo)志物[11-12]。
相關(guān)研究發(fā)現(xiàn),KIM-1作為一種新型糖蛋白,在正常的腎組織中幾乎不表達(dá),而當(dāng)腎小管損傷時(shí),單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和近端腎小管上皮細(xì)胞可大量分泌KIM-1[13-15]。喬海霞等[16]研究也顯示,相比血清Scr,尿KIM-1、尿NGAL和尿CysC作為評(píng)估腎小球?yàn)V過(guò)率和腎小管損傷的敏感生物標(biāo)志物,能夠提前24 h預(yù)測(cè)創(chuàng)傷、感染等各種原因所導(dǎo)致的急性腎損傷。值得關(guān)注的是,與既往研究不同,本研究運(yùn)用10折交叉驗(yàn)證LASSO回歸篩選最具泛化能力的用于預(yù)測(cè)急性冠脈綜合征病人PCI術(shù)后發(fā)生造影劑腎病的特征性變量,相較于炎癥指標(biāo)以及其他生物標(biāo)志物,術(shù)后24 h尿KIM-1、尿NGAL和尿CysC被證實(shí)是最敏感、準(zhǔn)確和最具泛化能力的特征性生物標(biāo)志物。與Logistic回歸分析篩選變量相比,10折交叉驗(yàn)證LASSO回歸算法的適用范圍較廣,可用于分析高通量、多維度、具有相互作用的數(shù)據(jù),本研究納入的自變量較多,自變量與自變量之間存在多重共線性,Logistic回歸模型顯然不適用于這種數(shù)據(jù)分析,而10折交叉驗(yàn)證LASSO回歸不僅可用于分析這種數(shù)據(jù),還可防止模型過(guò)擬合,加強(qiáng)模型的泛化能力。
此外,為了提高本研究的實(shí)用性和臨床應(yīng)用價(jià)值,本研究基于10折交叉驗(yàn)證LASSO回歸篩選出的4個(gè)特征性變量年齡、尿KIM-1、尿NGAL及尿CysC,通過(guò)R軟件構(gòu)建列線圖模型,列線圖模型的校準(zhǔn)曲線提示基于特征性變量構(gòu)建的列線圖模型具有較高的準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性和預(yù)測(cè)效能,有助于臨床醫(yī)師及早對(duì)病人病情做出準(zhǔn)確評(píng)估,以便采取積極有效的應(yīng)對(duì)措施進(jìn)行治療,對(duì)病人的預(yù)后改善有著積極的意義。
綜上所述,糖尿病、尿KIM-1、尿NGAL及尿CysC為急性冠脈綜合征病人PCI術(shù)后發(fā)生造影劑腎病的獨(dú)立預(yù)測(cè)因素,基于獨(dú)立預(yù)測(cè)因素建立的列線圖模型具有較高的預(yù)測(cè)價(jià)值。
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[16]喬海霞,王鵬飛,郭靖濤,等.聯(lián)合檢測(cè)血清GDF-15、Cys-C水平對(duì)經(jīng)皮冠狀動(dòng)脈介入治療后發(fā)生造影劑腎病的預(yù)測(cè)價(jià)值[J].中國(guó)循證心血管醫(yī)學(xué)雜志,2021,13(5):562-565.
(收稿日期:2022-11-19)
(本文編輯王麗)
基金項(xiàng)目 海南省衛(wèi)生健康行業(yè)科研項(xiàng)目(No.20A200179)
引用信息 楊珊珊,潘宇翔,鄭婉,等.基于LASSO回歸探討多種生物標(biāo)志物預(yù)測(cè)急性冠脈綜合征病人PCI術(shù)后造影劑腎病的價(jià)值[J].中西醫(yī)結(jié)合心腦血管病雜志,2024,22(12):2246-2251.