颈动脉能量搏动指数在社区队列中提供补充于肾功能评估的血流动力学信息

《Hypertension Research》：Carotid energy pulsatility index provides complementary hemodynamic information to renal function in a community-based cohort

　　

摘要翻译
传统的血流动力学指标，包括颈动脉-股动脉脉搏波传导速度（carotid–femoral pulse wave velocity, cfPWV）、特征阻抗（characteristic impedance, Zc）和肱动脉脉压（brachial pulse pressure），均无法直接量化流经动脉系统的搏动性能量传输。颈动脉能量搏动指数（energy pulsatility index, energy PI）由同步采集的颈动脉压力-流量波形推导而来，可能捕捉动脉血流动力学中这一互补性特征。研究人员在社区队列中探讨了在考虑传统血管血流动力学指标后，颈动脉能量PI是否仍与肾功能独立相关。来自社区为基础的心血管疾病危险因素两 Township 研究（Cardiovascular Disease Risk Factors Two-Township Study, CVDFACTS）的参与者接受了同步颈动脉压力-流量波形评估。研究人员采用多变量分析、限制性三次样条（restricted cubic spline）和分段回归（segmented regression）分析评估颈动脉能量PI与估算肾小球滤过率（estimated glomerular filtration rate, eGFR）的关联。在1424名参与者中（46.8%为男性；平均年龄59.7±11.9岁），经协变量校正后，较高的颈动脉能量PI与较低的eGFR独立相关（标准化β=?0.088，95%置信区间?0.136至?0.039；P<0.001）。限制性三次样条和分段回归分析识别出cfPWV的转折点为11.395 m/s、颈动脉能量PI的转折点为0.043。与低cfPWV且低颈动脉能量PI的参与者相比，两项参数同时升高的参与者eGFR较低（β=?3.58，95%置信区间?6.03至?1.12；P=0.004）。颈动脉能量PI与肾功能独立相关，且当搏动性能量与动脉僵硬度同时升高时，肾脏负担最大。这些发现表明，颈动脉能量PI提供了传统血管指标之外的补充信息。

论文解读文章

**研究背景与目的**
心血管疾病（cardiovascular disease, CVD）与慢性肾脏病（chronic kidney disease, CKD）共享多种危险因素，二者常同时存在，构成重大全球健康挑战。肾脏因其低阻力微血管循环特点，对过度搏动性血流动力学应力尤为敏感。估算肾小球滤过率（estimated glomerular filtration rate, eGFR）是肾脏靶器官损害的公认标志物，已广泛用于社区人群血管血流动力学与肾功能关系的研究。传统血管血流动力学指标如颈动脉-股动脉脉搏波传导速度（carotid–femoral pulse wave velocity, cfPWV）、主动脉特征阻抗（characteristic impedance, Zc）及肱动脉脉压虽在临床上有重要价值，但均不能直接量化经动脉系统传输的搏动性能量，可能无法完整反映下游器官承受的血流动力学负担。颈动脉能量搏动指数（energy pulsatility index, energy PI）由同步压力-流量波形推导，整合了压力与流量信息，可能更好地表征传递至肾微循环的搏动性血流动力学负荷。然而，颈动脉能量PI与肾功能的关联及其对传统血管指标的补充价值尚不明确。基于此，研究人员在社区队列中探讨颈动脉能量PI与肾功能的关联，并评估其在校正cfPWV、Zc和肱动脉脉压后是否仍具独立相关性。

**研究方法概述**
研究数据来源于心血管疾病危险因素两乡镇研究（Cardiovascular Disease Risk Factors Two-Township Study, CVDFACTS），为台湾地区建立的社区队列。2014至2020年间招募既往参加过CVDFACTS调查、年龄30岁及以上的居民，排除血流动力学测量不完整或高血压状态数据缺失者后，最终纳入1424名参与者。研究人员通过应用眼压平法（applanation tonometry）记录颈动脉和股动脉压力波形以计算cfPWV；经胸超声心动图获取左心室流出道脉冲波多普勒速度波形以计算升主动脉体积流量；采用线性阵列探头记录双侧颈总动脉多普勒速度波形并转换为体积流量。液压能量由压力-流量乘积在一个心动周期内积分计算，能量PI定义为搏动性能量与平均能量之比。多变量线性回归用于评估各血流动力学参数与eGFR的关联；限制性三次样条（restricted cubic spline）和分段回归（segmented regression）分析用于识别非线性关联的转折点；基于转折点划分血流动力学表型并评估其与eGFR的关联。统计分析使用SAS 9.4和R 4.5.1完成。

**研究结果**
**基线特征**：研究纳入1424名参与者，平均年龄59.7±11.9岁，46.8%为男性，平均eGFR为95.5±17.0 mL/min/1.73 m2，高血压和糖尿病患病率分别为30.8%和14.8%。
**基线血流动力学特征**：平均cfPWV为9.5±2.9 m/s，平均Zc为119.4±55.4 dyne·s/cm?。与升主动脉相比，颈总动脉的平均流量、平均能量和搏动性能量均较低。颈动脉能量PI为0.042±0.017，约为升主动脉对应值（0.122±0.039）的三分之一。
**血流动力学参数与eGFR的关联**：在传统血管指标中，cfPWV（标准化β=?0.090）、Zc（标准化β=?0.074）和肱动脉脉压（标准化β=?0.054）均与eGFR呈独立负相关。压力相关参数中，升主动脉脉压和压力搏动指数与较低eGFR独立相关，而平均压力无显著关联。流量相关参数中，升主动脉平均流量和峰值流量与较高eGFR独立相关；颈动脉流量搏动指数与eGFR呈负相关。能量参数中，颈动脉能量PI与eGFR的负相关最强（标准化β=?0.088，95%置信区间?0.136至?0.039，P<0.001），颈动脉搏动性能和搏动性能量分数也与较低eGFR独立相关。升主动脉中仅能量PI和搏动性能量分数与较低eGFR独立相关。
**颈动脉能量PI对传统血管指标的独立补充价值**：在分别纳入cfPWV、Zc或肱动脉脉压的多变量模型中，颈动脉能量PI均保持与eGFR的独立负相关。加入颈动脉能量PI后，三个模型的解释力均有统计学显著但适度的增加（ΔR2分别为0.0036、0.0027和0.0033，部分F检验均P<0.05）。
**限制性三次样条分析**：cfPWV、颈动脉能量PI和肱动脉脉压与eGFR存在显著非线性关联；eGFR在较低血管指标值时保持稳定，在较高值时下降更急剧。Zc与eGFR呈线性负相关。
**分段回归识别的转折点**：分段回归估计cfPWV转折点为11.395 m/s，颈动脉能量PI转折点为0.043，肱动脉脉压转折点为66 mmHg。
**cfPWV和颈动脉能量PI定义的血流动力学表型**：根据cfPWV（11.395 m/s）和颈动脉能量PI（0.043）的转折点，参与者被分为四种血流动力学表型。与低cfPWV且低颈动脉能量PI者相比，cfPWV和颈动脉能量PI同时升高者经多变量校正后eGFR显著较低（β=?3.58，95%置信区间?6.03至?1.12，P=0.004）。年龄分层分析中，两项指标同时升高的表型在两个年龄组中均显示最低eGFR。以log转换尿微量白蛋白作为替代肾脏结局的敏感性分析中，颈动脉能量PI仍与较高尿微量白蛋白独立相关（标准化β=0.270，P<0.001）。排除eGFR<30 mL/min/1.73 m2的7名参与者后结果基本一致。

**讨论与结论**
研究人员发现，颈动脉能量PI在社区人群中与肾功能独立相关，且在校正cfPWV、Zc和肱动脉脉压后该关联仍然显著，提示其可能提供传统血管血流动力学指标之外的补充信息。该关联的潜在机制可能涉及肾脏暴露于全身搏动性血流动力学应力：肾脏接受大量心输出量并流经低阻力血管床，肾微血管对搏动性应力尤为脆弱；年龄相关的动脉僵化可能损害近端主动脉的缓冲功能，增加传递至肾循环的搏动性负荷，长期暴露与肾小球高压、内皮损伤和微血管重塑相关，可能促进肾功能损害。尽管横断面设计无法确立因果关系，观察到的关联与搏动性血流动力学损伤肾微循环的现有认识一致。颈动脉能量PI由整合的压力-流量波形推导，表征压力与流量在心室射血期间的相互作用及搏动性能量沿动脉树的传输。既往研究已报道颈动脉能量相关参数与认知功能独立相关，提示脑和肾作为共享低阻力高流量微血管网络的器官均易受过度搏动性应力损伤。限制性三次样条分析揭示颈动脉能量PI与肾功能的非线性关联，所识别的统计转折点虽不构成生物学阈值，但为分析僵硬度与搏动性能量的联合影响提供了基础：cfPWV与颈动脉能量PI同时升高的表型eGFR最低且在各年龄组中一致，说明二者共同升高可能代表搏动性能量从近端弹性动脉向下游微血管床传递增加的状态。研究优势包括在充分表征的社区队列中综合评估颈动脉能量PI与多种成熟血管指标，并运用限制性三次样条和分段回归识别非线性关联及统计截点。局限性包括：横断面设计不能确立因果关系；肾功能评估主要基于肌酐计算的eGFR，人群以肾功能保留者为主（95.2%的eGFR≥60 mL/min/1.73 m2）；缺乏特定既往肾脏疾病信息和肾脏微血管损伤的组织学标志物；缺乏肾血管血流动力学直接测量；药物类别信息有限，无法排除残余混杂。研究人员结论认为，颈动脉能量PI反映了与肾功能相关的搏动性液压负荷的一个方面，可能提供传统血管血流动力学指标之外的补充信息；颈动脉能量PI与动脉僵硬度同时升高的血流动力学表型与最低eGFR相关，支持过度搏动性液压负荷可能促进肾功能障碍的概念。