使用血脂大數(shù)據(jù)評(píng)估三種低密度脂蛋白計(jì)算公式

樊高威 賈安琪 張順利

血清低密度脂蛋白（low?density lipoprotein cholesterol，LDL?C）是心血管疾病發(fā)病的一個(gè)重要危險(xiǎn)因素［1?2］，降低LDL?C 水平可減少心血管疾病發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)和相關(guān)死亡率［3］。因此，血清中LDL?C含量的評(píng)估具有重要的臨床價(jià)值。

血清LDL?C 測(cè)定的參考方法是超速離心法，但這種方法需要專門的設(shè)備，操作復(fù)雜，樣品制備需手工操作，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，不適用于作為臨床常規(guī)方法使用［4］。1972年，F(xiàn)riedewald 等人提出根據(jù)總膽固醇（total cholesterol，TC）、甘油三脂（triglycer?ides，TG）和高密度脂蛋白（high?density lipopro?tein，HDL）估算LDL?C 的計(jì)算公式（簡(jiǎn)稱為Frie?dewald 公式），即LDL?C（mg/dL）=（TC?HDL?TG/5）［5］。Friedewald 公式假設(shè)TG 與極低密度脂蛋白（very low?density lipoprotein cholesterol，VLDL?C）比值固定不變。該公式使用簡(jiǎn)便且經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，具有一定的臨床使用價(jià)值。但該公式易受到TG/VLDL?C 比值的影響，當(dāng)TG 含量較高或LDL?C 含量較低時(shí)，使用Friedewald 公式將低估LDL?C 含量［6］。后續(xù)又出現(xiàn)了多種其它的公式估算LDL?C含量［5，7–11］。與Friedewald 公式類似，這些公式均采用固定的TG/VLDL?C 比值。由于TG/VLDL?C比值在不同人群中存在差異，因此這些公式存在相似的臨床應(yīng)用局限性。

Martin 等人于2013年采用個(gè)性化的TG/VLDL?C 比值計(jì)算LDL?C 含量，即TC?HDL?TG/（個(gè)性化的TG/VLDL?C 比值）［12］。該方法被稱為Martin/Hopkins 公式。在不同人群的驗(yàn)證結(jié)果表明，Martin/Hopkins 公式的準(zhǔn)確性優(yōu)于Friedewald公式［13?15］。但Martin/Hopkins 公式在高TG 人群中的準(zhǔn)確性較差［16?20］。2020年，Sampson 等人采用回歸的方法建立一個(gè)LDL?C 公式（簡(jiǎn)稱Sampson 公式），該公式在高TG 人群中的準(zhǔn)確性高于Martin/Hopkins 公式和Friedewald 公式［10］。

利用生化分析儀對(duì)血清中的LDL?C 進(jìn)行直接檢測(cè)的方法被稱為直接測(cè)定法。直接測(cè)定法準(zhǔn)確性好，但試劑成本較高。由于LDL?C 公式成本較低，具有一定的準(zhǔn)確性，目前多個(gè)國(guó)家的部分實(shí)驗(yàn)室仍使用公式計(jì)算LDL?C。但Friedewald、Martin/Hopkins 和Sampson 公式都是基于歐美人群的數(shù)據(jù)建立的，這些公式在中國(guó)人群中的適用性尚未進(jìn)行評(píng)估。此外，研究發(fā)現(xiàn)，血脂代謝受到年齡的影響［17?20］。國(guó)內(nèi)外尚未有文獻(xiàn)報(bào)告LDL?C 公式在不同年齡段人群中的準(zhǔn)確性。本研究的主要目的是在中國(guó)人群中比較Friede?wald、Martin/Hopkins 和Sampson 三種公式計(jì)算LDL?C 與直接測(cè)定法檢測(cè)LDL?C 的符合性，并分析這三種LDL?C 公式在不同年齡區(qū)段的表現(xiàn)。

1 材料和方法

1.1 研究對(duì)象

從北京朝陽(yáng)醫(yī)院收集2016年1月和12月份就診人群中收集62 990 份血脂檢測(cè)結(jié)果（TC，TG，HDL，LDL?C），其中男性占47.62%，女性占52.37%，年齡中位值為56 歲。該研究經(jīng)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)（2022?科?16）。

1.2 血脂檢測(cè)

所有研究對(duì)象空腹8～12 h 后抽取靜脈血，并在2 h 內(nèi)送至檢驗(yàn)科進(jìn)行離心，3 500 r/min 離心15 min（離心半徑為8 cm），收集血清。采用德國(guó)Sie?mens 西門子ADVIA 2400 型全自動(dòng)生化分析儀進(jìn)行血脂檢測(cè)。TC，TG，HDL 和LDL?C 試劑及校準(zhǔn)品均為西門子公司專用配套試劑。所用檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)血脂四項(xiàng)的不精密度介于1.28%～2.01%，低于美國(guó)國(guó)家膽固醇教育計(jì)劃（National Cholesterol Ed?ucation Program，NCEP）要求的范圍。檢驗(yàn)科實(shí)驗(yàn)室參加國(guó)家衛(wèi)健委臨床檢驗(yàn)中心和北京市臨床檢驗(yàn)中心組織的室間質(zhì)評(píng)，成績(jī)均滿意。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采 用GraphPad Prism 8（GraphPad Software Inc.，San Diego，CA，USA）進(jìn)行數(shù)據(jù)分析；數(shù)據(jù)資料符合正態(tài)分布時(shí)，兩兩比較采用t檢驗(yàn)，不符合正態(tài)分布時(shí)，行Z檢驗(yàn)；計(jì)數(shù)資料以n（%）表示；采用Pearson進(jìn)行相關(guān)性分析；以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 TC、TG、HDL 和LDL?C 水平在不同年齡區(qū)段的分布情況

當(dāng)小于50 歲時(shí)，TC 水平隨著年齡的增加而升高，并在40～50 歲到達(dá)峰值；當(dāng)超過(guò)50 歲，隨著年齡的增加，TC 水平逐漸下降。當(dāng)小于60 歲時(shí)，TG 水平隨著年齡的增加而升高，并在50～60 歲到達(dá)峰值；超過(guò)60 歲，TG 水平隨著年齡的增加而逐漸下降。40歲以后，HDL 水平保持不變。40 歲之前，LDL?C 水平隨著年齡的增加而升高。當(dāng)年齡介于40～60 歲，LDL?C 水平達(dá)到峰值。超過(guò)60 歲，隨著年齡的增加，LDL?C 水平逐漸下降。20 歲之前，HDL 水平隨著年齡增加而升高，并在20～30 歲時(shí)到達(dá)峰值，之后隨著年齡增加而緩慢下降。TC、TG、HDL 和LDL?C水平與年齡均存在曲線相關(guān)性。見(jiàn)圖1。

圖1 血脂與年齡存在曲線相關(guān)性Figure 1 A curve correlation exists between age and lipid parameters

2.2 三種LDL?C 公式在總體研究對(duì)象中的比較

Sampson 公式計(jì)算的LDL?C 值與直接測(cè)定法測(cè)定的LDL?C 值相關(guān)性均較好，Martin/Hopkins 公式和Friedewald 公式與直接測(cè)定法的相關(guān)性一般（圖2a）。三種公式計(jì)算值與直接測(cè)定法測(cè)定值比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）。Sampson 公式與直接測(cè)定法的偏差（RMSE=15.61）小于Friede?wald 公 式（RMSE=21.77）和Martin/Hopkins 公 式（RMSE=16.77）（圖2c）。對(duì)年齡進(jìn)行分組，發(fā)現(xiàn)三種公式與直接測(cè)定法的相關(guān)性和RMSE 隨著年齡的增加而變化，當(dāng)年齡處于30～40 歲時(shí)，三種公式與直接測(cè)定法的RMSE 均最大，而相關(guān)系數(shù)均最?。▓D2b 和圖2d）。三種公式中，當(dāng)年齡小于20 歲時(shí)或大于80 歲時(shí)，Martin/Hopkins 公式與直接測(cè)定法的偏差最小；年齡為30～60 歲時(shí)，Samp?son公式與直接測(cè)定法的偏差最?。▓D2d）。

圖2 3 種LDL?C 公式在總?cè)巳褐械谋憩F(xiàn)Figure 2 Performance of the 3 LDL?C equations in the total subjects

2.3 三種LDL?C 公式在TG ≥400 mg/dL 中的比較

三種公式計(jì)算的LDL?C 值與直接測(cè)定法測(cè)定的LDL?C 值相關(guān)性均較差，見(jiàn)圖3a。三種公式計(jì)算值與直接測(cè)定法測(cè)定值比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）。Sampson 公式與直接測(cè)定法的偏差小于Friedewald 公式和Martin/Hopkins 公式，見(jiàn)圖3c。

根據(jù)年齡分組發(fā)現(xiàn)，在30～40 歲時(shí)三種公式與直接測(cè)定法的相關(guān)系數(shù)最小，見(jiàn)圖3b，偏差最大（圖3d）。三種公式中，當(dāng)年齡小于20 歲時(shí)，Mar?tin/Hopkins 公式與直接測(cè)定法的RMSE 最??；而超過(guò)20 歲時(shí)，Sampson 公式與直接測(cè)定法的RMSE最小，見(jiàn)圖3d。

圖3 LDL?C 公式在TG≥400 mg/dL 人群中的表現(xiàn)Figure 3 Performance of the LDL?C equations in the subjects with TG≥400 mg/dL

2.4 三種LDL?C 公式在TG<400 mg/dL 中的比較

三種公式計(jì)算的LDL?C 值與直接測(cè)定法測(cè)定的LDL?C 值相關(guān)性高，見(jiàn)圖4a。三種公式計(jì)算值與直接測(cè)定法測(cè)定值比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）。Martin/Hopkins 公式與直接測(cè)定法的偏差（RMSE=14.30）小于 Friedewald 公式（RMSE=15.76）和Sampson 公式（RMSE=14.64），見(jiàn)圖4c。

根據(jù)年齡進(jìn)行分組，在30～40 歲時(shí)三種公式與直接測(cè)定法的相關(guān)系數(shù)最小，偏差均最大，見(jiàn)圖4b、圖4d。不同年齡段中，Martin/Hopkins 公式與直接測(cè)定法的偏差均小于Friedewald 和Sampson公式，見(jiàn)圖4d。

圖4 LDL?C 公式在TG<400 mg/dL 人群中的表現(xiàn)Figure 4 Performance of the LDL?C equations in the subjects with TG <400 mg/dL

2.5 三種LDL?C 公式在低LDL?C 中的比較

當(dāng)LDL?C<70 mg/dL 或LDL<40 mg/dL 時(shí)，三種公式與直接測(cè)定法的相關(guān)性較差，見(jiàn)圖5a、圖6a。三種公式計(jì)算值與直接測(cè)定法測(cè)定值比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）。Sampson 公式與直接測(cè)定法的偏差最小，F(xiàn)riedewald 公式與直接測(cè)定法的RMSE 最大，見(jiàn)圖5c、圖6c。

各個(gè)年齡區(qū)段中，在30～40 歲時(shí)三種公式與直接測(cè)定法的相關(guān)系數(shù)最小，見(jiàn)圖5b、圖6b，偏差均最大，見(jiàn)圖5d、圖6d。對(duì)于LDL?C<70 mg/dL，當(dāng)年齡小于20 歲時(shí)，Martin/Hopkins 公式與直接測(cè)定法的RMSE 最??；當(dāng)年齡大于20 歲時(shí)，Sampson 公式與直接測(cè)定法的RMSE 最小。對(duì)于LDL?C<40 mg/dL，當(dāng)年齡小于10 歲時(shí)，Martin/Hopkins 和Samp?son 公式與直接測(cè)定法的RMSE 相近，小于Friede?wald 公式；當(dāng)年齡大于10 歲時(shí)，Sampson 公式與直接測(cè)定法的RMSE 大于Martin/Hopkins 公式或Friedewald 公式。

圖5 LDL?C 公式在LDL?C<70 mg/dL 人群中的表現(xiàn)Figure 5 Performance of the LDL?C equations in the subjects with LDL?C<70 mg/dL

圖6 LDL?C 公式在LDL?C<40 mg/dL 人群中的表現(xiàn)Figure 6 Performance of the LDL?C equations in the subjects with LDL?C<40 mg/dL

2.6 三種LDL?C 公式在LDL?C≥70 mg/dL 中的比較

三種公式計(jì)算的LDL?C 值與直接測(cè)定法測(cè)定的LDL?C 值相關(guān)性均一般，見(jiàn)圖7a、圖7b。三種公式計(jì)算值與直接測(cè)定法測(cè)定值均存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P<0.05）。Sampson 公式與直接測(cè)定法的偏差小于Friedewald 公式和Martin/Hopkins 公式，見(jiàn)圖7c。

按照年齡進(jìn)行分組，當(dāng)年齡小于20 歲時(shí)或大于70 歲時(shí)，三種公式中Martin/Hopkins 公式與直接測(cè)定法的RMSE 最小；在20～70 歲區(qū)間，Samp?son 公式與直接測(cè)定法的RMSE 最小。各個(gè)年齡區(qū)段中，F(xiàn)riedewald 公式和Martin/Hopkins 公式與直接測(cè)定法的偏差在30～40 歲達(dá)到最大；而Samp?son 公式與直接測(cè)定法的偏差則在40～50 歲時(shí)最大，見(jiàn)圖7d。

圖7 LDL?C 公式在LDL?C >70 mg/dL 人群中的表現(xiàn)Figure 7 Performance of the LDL?C equations in the ubjects with LDL?C>70 mg/dL

2.7 三種LDL?C 公式在TG<150 mg/dL 和LDL?C>100 mg/dL 中的比較

三種公式與直接測(cè)定法相關(guān)性均一般，偏差較為接近，見(jiàn)圖8a、8c。三種公式計(jì)算值與直接測(cè)定法測(cè)定值均存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P<0.05）。三種公式與直接測(cè)定法的RMSE 和相關(guān)系數(shù)較為接近，見(jiàn)圖8b、圖8d。各個(gè)年齡區(qū)段中，三種公式與直接測(cè)定法的偏差在年齡大于80 歲人群中達(dá)到最大，見(jiàn)圖8d。

圖8 LDL?C 公式在TG<150 mg/dL 和LDL?C>100 mg/dL人群中的表現(xiàn)Figure 8 Performance of the LDL?C equations in the subjects with TG<150 mg/dL 和LDL?C>100 mg/dL

3 討論

LDL?C 水平與心血管疾病發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)呈正相關(guān)［21］。2018 版美國(guó)心臟學(xué)會(huì)/美國(guó)心臟病協(xié)會(huì)（American College of Cardiology/American Heart Association Joint Committee，AHA/ACC）指南強(qiáng)調(diào)準(zhǔn)確評(píng)估LDL?C 水平的重要性［22］。目前，有多個(gè)LDL?C 計(jì)算公式被建立并使用。多種因素包括肥胖、飲食、種族等均影響LDL?C 計(jì)算公式的準(zhǔn)確性。目前，尚無(wú)相關(guān)研究評(píng)估適用于中國(guó)人群的LDL?C 計(jì)算公式。因此，采用臨床真實(shí)數(shù)據(jù)評(píng)估國(guó)際指南推薦的LDL?C 計(jì)算公式在中國(guó)人群中的適用性具有臨床價(jià)值。本研究共納入62 990 組血脂檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析，以確保分析結(jié)果的可靠性。目前，國(guó)內(nèi)臨床實(shí)驗(yàn)室主要采用直接測(cè)定法檢測(cè)LDL?C。因此，本研究選擇直接測(cè)定法檢測(cè)的LDL?C 結(jié)果作為參考。公式法計(jì)算的LDL?C與直接測(cè)定法檢測(cè)的LDL?C 存在顯著性差異?？傮w上Sampson 公式與直接測(cè)定法相關(guān)性和一致性優(yōu)于Friedewald 公式和Martin/Hopkins 公式。

年齡和血脂是心血管疾病的兩大風(fēng)險(xiǎn)因素。血脂代謝受年齡影響［19］。本研究結(jié)果顯示，TC，TG，LDL?C 濃度水平與年齡呈曲線關(guān)系。國(guó)內(nèi)外尚無(wú)相關(guān)研究評(píng)估年齡對(duì)LDL?C 計(jì)算公式的影響。本研究發(fā)現(xiàn)三種公式與直接測(cè)定法的偏差隨著年齡變化而波動(dòng)。在總體研究對(duì)象、TG<400 mg/dL、LDL?C<70 mg/dL 或LDL?C<40 mg/dL 的研究對(duì)象中，三種公式法與直接測(cè)定法的偏差均在30～40 歲之間的達(dá)到最大；在高TG（≥400 mg/dL）人群中，F(xiàn)riedewald 公式和Martin/Hopkins 公式與直接測(cè)定法的偏差在30～40 歲之間最大，而Sampson 公式與直接測(cè)定法的偏差則在40～50 歲達(dá)到最大。

2021 版歐洲心臟病學(xué)會(huì)（European Society of Cardiology，ESC）指南推薦使用Martin/Hopkins 公式、Sampson 公式或直接測(cè)定法評(píng)估低LDL?C 和/或高TG 人群中LDL?C 水平［21］。本研究發(fā)現(xiàn)，在LDL?C<70 mg/dL 的研究對(duì)象中，Sampson 公式與直接測(cè)定法的偏差小于Martin/Hopkins 公式和Friedewald 公式。但對(duì)于年齡小于20 歲且LDL?C<70 mg/dL 的研究對(duì)象，Martin/Hopkins 公式與直接測(cè)定法的偏差略小于Sampson 公式。

當(dāng)TG 升高時(shí)，LDL?C 公式的準(zhǔn)確性受到影響。本研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)于TG≥400 mg/dL 的研究對(duì)象中，Sampson 公式與直接測(cè)定法的偏差小于Friede?wald 公式和Martin/Hopkins 公式，這一現(xiàn)象與已報(bào)道的結(jié)論相符。但在年齡小于20 歲且TG≥400 mg/dL 的研究對(duì)象中，Martin/Hopkins 公式與直接測(cè)定法的偏差小于Friedewald 公式和Sampson 公式。

有研究認(rèn)為Friedewald 公式僅適用于TG<150mg/dL 且LDL?C≥100 mg/dL 人群的LDL?C 計(jì)算［23］。本研究發(fā)現(xiàn)TG<150mg/dL 且LDL>100 mg/dL 的研究對(duì)象中，三種公式與直接測(cè)定法的偏差較為接近。但當(dāng)年齡超過(guò)70 歲，Martin/Hopkins 公式與直接測(cè)定法的偏差小于Friedewald 公式和Sampson 公式。

對(duì)于動(dòng)脈粥樣硬化性心血管疾病，臨床治療目標(biāo)是將LDL?C 水平降至55mg/dL 或更低（<40 mg/dL）［21，24］。當(dāng)LDL?C 較低時(shí)，F(xiàn)riedewald 公式計(jì)算的LDL?C 值低于LDL?C 的真實(shí)水平，而Martin/Hopkins 公式能準(zhǔn)確計(jì)算LDL?C 的水平［10，13，25］。本研究發(fā)現(xiàn)對(duì)于LDL?C<40 mg/dL 的研究對(duì)象，Sampson 公式與直接測(cè)定法的偏差小于Martin/Hopkins 公式和Friedewald 公式。

綜上所述，在無(wú)法獲得直接測(cè)定法檢測(cè)的LDL?C 情況下，需要結(jié)合年齡和血脂水平選擇最適合的LDL?C 計(jì)算公式。