体重指数与体脂率指标评价肥胖：基于诊断试验的比较研究

黄晖明王人卫李森缪爱琴许浩汤强

1上海体育学院运动科学学院（上海200438）2江苏省体育科学研究所（南京210033）

体重指数与体脂率指标评价肥胖：基于诊断试验的比较研究

黄晖明1，2王人卫1李森2缪爱琴2许浩2汤强2

1上海体育学院运动科学学院（上海200438）2江苏省体育科学研究所（南京210033）

目的：通过诊断试验评价体重指数（BMI）诊断肥胖的价值，并比较BMI与体脂率两种指标对肥胖相关疾病高血压、动脉硬化的预测价值，为肥胖的评价研究及指标应用的适应性提供参考。方法：采用分层整群方法，以3149名江苏省社区自然人群作为研究对象进行回顾性研究，同时测量BMI和体脂率。体脂率采用WHO和ASBP（美国减肥专科医学会）两种标准评价，筛查高血压和动脉硬化作为相关疾病。以体脂率定义的肥胖为效标，采用诊断试验的受试者工作特征（ROC）曲线评估BMI的诊断价值，并分析和比较BMI与体脂率两种指标对肥胖相关疾病的预测价值。结果：（1）BMI对肥胖（以体脂率定义）的诊断价值：女性的ROC曲线下面积为0.949（WHO标准）、0.906（ASBP标准），高于男性的0.864（WHO、ASBP两标准相同）；不同年龄组中，20～39岁青年人群的曲线下面积最高；上述非参数检验P＜0.01。（2）根据ROC曲线，与原切点相比，BMI调整切点为男26 kg/m2、女25 kg/m2（体脂率WHO标准）或男26 kg/m2、女23 kg/m2（体脂率ASBP标准），预测肥胖的特异度从90%～99%下降到76%～87%，但灵敏度从17%～43%大幅度增加到78%～89%，总体精确程度大幅增加；调整切点后，肥胖检出率的一致性检验Kappa系数男性从0.475提高到0.537，女性从0.115提高到0.655。当体脂率为WHO标准时，BMI预测肥胖的灵敏度、特异度均比ASBP标准更高。（3）BMI预测高血压、动脉硬化的ROC曲线下面积分别为男性0.688（95% CI：0.656～0.720）、0.613（95%CI：0.586～0.642），女性0.745（95%CI：0.708～0.782）、0.692（95%CI：0.659～0.726）；体脂率预测高血压、动脉硬化的ROC曲线下面积分别为男性0.687（95%CI：0.655～0.718）、0.635（95%CI：0.608～0.663），女性0.723（95%CI：0.681～0.764）、0.683（95%CI：0.648～0.718）；上述P＜0.01。（4）男性体脂率对动脉硬化的预测价值（曲线下面积）高于BMI（u=2.05，P＜0.05），女性无差异（u=0.75，P＞0.05）；男、女体脂率和BMI对高血压的预测价值均无差异（u=0.92、1.26，P＞0.05）。结论：（1）大样本研究时，BMI对肥胖（体脂率评价）有较高的诊断价值，尤其是女性、青年人群；BMI指标具备可替代性，但需要考虑切点的调整。（2）BMI和体脂率两种指标均可有效地预测人群高血压、动脉硬化风险，在女性和青年人中应用价值更大。（3）参照中国肥胖问题工作组的BMI标准，体脂率WHO标准比ASBP标准更适合中国人群评价肥胖。

体重指数；体脂率；肥胖；预测价值；诊断试验

1 前言

超重、肥胖与多种慢性病密切相关。中国成人超重率和肥胖率近10年呈现大幅度上升的趋势。体重指数（BMI）、腰围、腰臀比、体脂率等指标均可评价肥胖。BMI测量简便，是当前调查和研究肥胖最常用的指标。2002年中国肥胖问题工作组（WGOC）基于中国超重和肥胖人群与高血压、高血糖、血脂紊乱等慢性疾病的关联性切点，制定了中国人群BMI和腰围的标准[1]。体脂率指标直接反映脂肪水平，无疑是诊断肥胖的理想指标；但是目前没有体脂率的简易、廉价、准确、安全的测定方法，人群研究通常采用BMI和腰围作为评价指标。体脂率的评价标准目前国际文献通常采纳的是世界卫生组织（WHO）或者美国减肥专科医学会（ASBP）的标准，其中ASBP评价肥胖的标准更为严格，因此肥胖检出率也更高[2，3]。

然而，BMI并不能区别肌肉和脂肪，因此，BMI评估或诊断肥胖近些年来受到质疑[4-6]。一项综合25篇文献的荟萃研究表明[7]，以体脂率（依据WHO的体脂率标准）为参照，BMI评价肥胖的灵敏度很低，特异度较高，漏诊近一半的潜在肥胖人群。目前大多数关于肥胖的流行病学研究主要是建立在BMI评价的基础上，如果BMI不能有效、准确地区分肥胖者，那么这些研究的结果也将受到质疑。肥胖不仅是一种代谢性疾病，也是高血压、糖尿病、心血管病的重要危险因素[1，8]，WGOC制定中国人群BMI和腰围评价标准的主要依据是对慢性疾病的预测价值，即BMI或腰围某一界值甄别人群慢性疾病风险的效力最佳，则为评价肥胖的切点[3]。

本研究旨在探讨BMI诊断肥胖的价值，并应用BMI、体脂率预测相关疾病的诊断试验原理，从以下两方面进行研究：①以体脂率评价肥胖为参照标准，BMI指标预测肥胖的诊断价值；②BMI和体脂率对相关疾病风险的预测价值比较。通过诊断试验的比较，探讨BMI指标评价肥胖是否具备可替代性的价值，人群中年龄、性别分类使用的应用价值。

2 对象与方法

2.1 对象和数据收集

采用分层整群方法，连续选入2010～2014年间江苏省南京、常州、泰州市社区自然人群3149人为对象进行回顾性研究。对象来源于各社区体质检测站点，排除各种急性疾病和心血管疾病重症患者。采集同时具备问卷、身高、体重、体成分、血压、动脉僵硬度等数据的样本为有效研究对象。

2.2 调查和测试方法

由专业人员通过问卷收集研究对象的一般情况、疾病史、吸烟状况、体育锻炼状况等资料，在身高、体重、血压、身体素质等国民体质指标测量的基础上进行身体成分和动脉硬化检测。测定方法：身高、体重使用国民体质Ⅱ型器材；血压测量使用立式水银血压计；体脂率使用生物电阻抗法测定，仪器为韩国百斯公司生产的InBody3.0体成分分析仪；动脉硬化指标肱踝脉搏波传导速度/踝臂指数（baPWV/ABI）采用无创日本科林医疗设备公司生产Colin.VP-1000动脉硬化检测仪。

2.3 参考和评价标准

①BMI肥胖：男女BMI≥28kg/m2[1]。

②体脂率肥胖：WHO标准男≥25%，女≥35%；ASBP标准男≥25%，女≥30%[2，3]。

③高血压筛查：高血压史，或接受药物治疗；或收缩压≥140 mm Hg或舒张压≥90 mm Hg。

④动脉硬化：baPWV≥1400 cm/s或ABI≥1.3或 ABI≤0.9[9]。

2.4 统计学方法

①采用SPSS 15.0建立数据库，并进行数据分析，计量资料以±s表示。

②根据BMI对肥胖（体脂率评价）的受试者工作特征（ROC）曲线绘制灵敏度和特异度图，曲线下面积（AUC）越大，BMI诊断预测价值则越高；分别以BMI、体脂率对高血压和动脉硬化的诊断试验AUC进行非参数检验，比较二者预测价值是否具有差异（依据公式u=计算，其中A为曲线下面积，SE为标准误，Cov为协方差，检验统计量u＞1.96，则P＜0.05；反之P＞0.05）。

③BMI调整切点的确定：根据BMI预测肥胖（以体脂率定义）的ROC曲线，约登指数（灵敏度、特异度之和减1）最大时为最佳BMI切点，且同时符合灵敏度相对高的筛查要求。

3 结果

3.1 一般情况

共采集有效样本3149人，年龄20～80岁，其中男性1658人（年龄45.1±10.9岁）、女性1491人（年龄43.5 ±11.1岁）。从表1可见，男、女BMI平均值分别达到25.2 kg/m2、23.3 kg/m2，男、女体脂率平均值分别为22.8%和29.7%。总体上高血压、动脉硬化患病率随着年龄增加而上升，男性患病率高于女性（表1）。

表1 样本BM I、体脂率均值分布和高血压、动脉硬化患病率

3.2 B B M M I I评价肥胖（以体脂率定义）的诊断价值

图1为BMI与体脂率的散点分布图，可见男、女BMI和体脂率均呈现显著正相关性，相关系数r分别为0.786和0.832，P＜0.01。

以体脂率评价肥胖为金标准，BMI预测肥胖的受试者工作曲线见图2：A、B图为女性，分别以体脂率WHO和ASBP标准为参照；C图为男性，WHO和ASBP标准相同。根据图2的结果可见，A、B图的AUC较为饱满，C图相对欠缺。以ROC曲线下面积（AUC）评价BMI指标的诊断价值，具体到性别、年龄可见表2，特征如下：①体脂率采用WHO标准时，BMI指标的AUC高于ASBP标准；②女性BMI的AUC为0.906～0.949，高于男性的0.864；③不同年龄组中，无论男女，都是20～39岁青年人群BMI的AUC较高，尤其是青年女性AUC高达0.982，接近1，具体值见表2。上述AUC的非参数检验均P＜0.01。

图1 BM I与体脂率的散点图

图2 BM I预测肥胖的ROC曲线（体脂率WHO和ASBP标准）

3.3 B B M M I I调整后切点评价肥胖的精确程度

表3比较了BMI原肥胖切点（28%，WGOC制定）和调整后最佳切点（根据ROC曲线得出）的预测和诊断精确性。结果显示：以ROC曲线的最大约登指数为依据，得出BMI调整切点为男26 kg/m2、女25 kg/m2（体脂率WHO标准）或男26 kg/m2、女23 kg/m2（体脂率ASBP标准）；和原切点相比，诊断肥胖的特异度从90%～99%下降到76%～87%，但灵敏度从17%～43%增加到78%～89%，总体精确程度大幅增加；女性的灵敏度、特异度高于男性5%～10%左右；无论以体脂率WHO还是ASBP标准为参照，变化趋势一致，采用WHO标准时灵敏度、特异度均更高。

表2 BM I评价肥胖的诊断价值（AUC：95%CI）

表3BMI调整后切点预测肥胖的精确性（体脂率为效标）

表4为BMI原切点和调整切点的肥胖检出率比较，结果显示：无论以体脂率WHO还是ASBP标准为参照，与原切点相比，调整后BMI与体脂率肥胖检出率更接近，一致性检验的Kappa系数男性从0.475提高到0.537，女性从0.115提高到0.655。

表4BMI调整后切点的肥胖检出率（%）

3.4BBMMII、体脂率对高血压和动脉硬化的预测价值比较

BMI、体脂率预测高血压和动脉硬化的ROC曲线见图3，A、B图为男女预测高血压ROC曲线，C、D图为动脉硬化，曲线下面积AUC值见表5。结果显示：①BMI、体脂率均可以有效预测高血压、动脉硬化疾病，AUC的非参数检验均P＜0.01；但是曲线都欠饱满，AUC值均较低，男性为0.613-0.688，女性0.683-0.745，详细值见表5。②BMI、体脂率ROC曲线相似，曲线饱满程度接近。

表5中可见BMI、体脂率预测价值的性别、年龄分布情况，无论BMI还是体脂率，女性、青年组的AUC值相对较高，老年组最低。BMI和体脂率相比，预测高血压或动脉硬化的AUC值均很接近，采用配对比较非参数检验，结果显示体脂率对男性动脉硬化的AUC高于BMI（u=2.05，P＜0.05），女性动脉硬化（u=0.75，P＞0.05）以及男、女高血压无差异（u=0.92、1.26，P＞0.05）。

表5BMI、体脂率对高血压和动脉硬化的预测价值（AUC：95%CI）

图3 BM I、体脂率预测高血压和动脉硬化的ROC曲线

4 讨论

肥胖是由多种因素引起的慢性代谢性疾病，以体内脂肪细胞体积增加致体脂占体重的百分比异常增高为特点。因此，体脂率直接反映肥胖程度，是评价肥胖的精确指标。然而体脂肪的测量复杂，不容易大规模普及。BMI指标测量简便，是当前评价肥胖使用最广泛的指标。但是，BMI无法区分肌肉和脂肪，可能将肌肉发达的人误判为肥胖[4-6]，因此，近年来用BMI评估或诊断肥胖受到质疑。Okorodudu等[7]综合25项研究进行meta分析，以双能X线检测的体脂率诊断肥胖为参照，BMI预测肥胖的敏感度仅为42%，而特异度超过90%，因此BMI不能有效分辨出潜在的肥胖患者。Romero等[10]将BMI与生物电阻抗法测量的体脂率进行了一项大规模人群研究，得到相似结论，BMI不能有效地预测肥胖和瘦体重，尤其是男性和老年人。Mohai⁃meed等[11]研究青少年得出类似结论，BMI诊断肥胖精确性更低。Nirav等[12]研究表明，在男性和女性受试者中，BMI诊断标准下的肥胖漏诊率分别为25%和48%， BMI结合血瘦素水平有利于提高肥胖的诊断精确度。

Flegal发表包含97项研究、覆盖288万人的综述文章[13]，得出严重的肥胖程度与显著的、更高的全因死亡风险有关，而体重超重则与显著较低的全因死亡率有关，超重人群的死亡风险反而下降了6%。这种“肥胖悖论”的结论引发了公共健康领域学术界广泛而激烈的争论。最新的239项大规模国际合作研究反驳了近年来强调肥胖生存优势的所谓“肥胖悖论”[14]，研究者校正了吸烟和慢性疾病者后发现，BMI在22～25的评价为正常的人群死亡率最低，BMI超过25后每增加5个单位，过早死亡的风险则增加约31%。BMI对总死亡率的评估呈现两端高的U型或者J型曲线趋势，即消瘦和肥胖均存在死亡率更高的现象，这一点大多数研究均较一致[14，15]。但是焦点是：U型曲线中最健康的部分到底是BMI正常人群，还是超重人群？这就涉及到BMI指标恰当的切点评价问题，BMI如果不能很好地区分真实的肥胖者，BMI切点如果不是最适应的分割点，那么有关肥胖争论的前提也将受到质疑。BMI评价肥胖的WHO切点是30 kg/m2，但是WGOC经过研究推荐28 kg/m2为中国人群的肥胖切点，表明由于种族的差异，肥胖的评价标准也存在种族差异。

BMI是否具有体脂率的可替代性，其在中国人群年龄、性别中的应用价值如何？本研究从肥胖的诊断精确性角度探讨BMI指标是否具有良好的替代价值，并比较BMI、体脂率两种指标对高血压、动脉硬化的预测价值，为肥胖的评价研究及指标应用的适应性提供参考。

4.1 B B M M I I指标诊断肥胖的精确性

本研究诊断试验中，预先设定一个金标准，可以通过ROC曲线评价其他一个指标的诊断或预测价值。从BMI和体脂率的散点图可以看到，二者呈现显著正相关性。我们以体脂率评价肥胖为金标准（WHO或ASBP标准），分析BMI指标的肥胖诊断精确性。ROC曲线由BMI从低到高所有的切点诊断肥胖的灵敏度和特异度构成，纵坐标为灵敏度，横坐标为1-特异度，曲线下面积（AUC）越大，诊断或预测价值越高，面积为1时最大，灵敏度和特异度均为100%，表明预测全部精准，既无漏诊也无误诊。从本研究可知，当体脂率采用WHO标准时，女性BMI指标的AUC高达0.949，具有很高的诊断预测价值。尤其是青年女性AUC为0.982，接近1，表明BMI指标几乎可以全部精确地诊断肥胖，既无漏诊也无误诊；当体脂率采用更为严格的ASBP标准时，女性AUC仍然达到0.906，具有较高可替代价值。男性体脂率WHO和ASBP标准相同，BMI的AUC也较高，达到0.864，具备较高的诊断价值，青年人群的预测价值最高。无论男女，低年龄组的诊断价值高于高年龄组。

既然BMI对肥胖具有高诊断价值，为何会出现BMI指标大幅度漏诊的报道呢？主要原因在于BMI和体脂率评价肥胖切点制定的不一致性，即体脂率切点严格，BMI切点宽松。本研究中，以WGOC推荐的28 kg/m2为肥胖切点，BMI的肥胖检出率男、女分别为16.7%、7.7%，以体脂率评价的肥胖检出率男、女分别高达36.1%、15.8%（WHO）/36.1%、49.6%（ASBP），可见BMI大幅度漏诊了由体脂率评价的肥胖者，这一结果和相关文献报道均一致[7，10，12，16，17]。

我们假定体脂率评价肥胖的标准是适宜的，那么调整BMI切点，其精确程度是否可以提高？精确程度可以由诊断试验的灵敏度和特异度反映。我们根据最大约登指数（灵敏度、特异度之和最大化）且符合灵敏度相对高的肥胖筛查要求，得出BMI调整切点为男性26 kg/m2（WHO/ASBP一致），女性25 kg/m2（WHO）/23 kg/m2（ASBP），此时，BMI诊断肥胖的灵敏度从17%～ 43%大幅度增加到78%～89%，特异度仅仅下降了不超过20%，总体精确程度显著增加，尤其是女性具有较高的精确性。调整切点后BMI与体脂率肥胖检出率更接近，与WGOC推荐的原切点28 kg/m2相比，一致性检验的Kappa系数无论男女都显著增加。一些流行病学研究也支持了BMI与体脂率密切相关、诊断价值较高的结论[18，19]。上述结果表明，以体脂率评价肥胖为参考，BMI指标具有较好的可替代性，尤其是女性和青年人群，但在应用中需要调整BMI切点。

研究表明亚洲人种的体脂率分布和非亚洲人种有差异[17，20]，如果采用BMI评价，男女和种族也存在差异[21，22]。2002年WGOC汇总21省市人群数据，通过BMI及腰围与高血压、高血糖、高血脂和危险因素聚集的关联性制定超重和肥胖切点[1]。由于缺乏全国性大样本体脂率和相关疾病数据，目前尚无权威的中国人群体脂率评价肥胖标准。Ho-Pham等[17]研究越南人群，得出女性体脂率肥胖界值更加接近WHO标准；本研究中假如以WGOC推荐的BMI标准为参照，体脂率WHO标准比ASBP标准更适合中国人群评价肥胖。

4.2 B B M M I I、体脂率对相关疾病的预测价值

肥胖是一种慢性代谢性疾病。超重和肥胖也是包括糖尿病、心血管疾病等在内的若干慢性病的主要风险因素。BMI是否具备和体脂率一样的效率预测相关疾病风险？这也是对BMI应用价值的一种验证。相关研究对腰围、BMI、腰臀比对疾病预测价值进行了比较，通常认为腰围的预测价值较高[23-26]。目前大规模人群研究大多数采用BMI评价肥胖，比较BMI、体脂率对相关疾病的预测价值可以进一步证实这些研究的应用[7，27]。研究显示中国人群心血管病（冠心病、缺血性卒中）发病风险80%归因于高血压、高胆固醇血症、糖尿病以及吸烟，而动脉硬化是多种慢性疾病引起的血管靶器官损害的共同病理基础[8，9]，高血压、动脉硬化一定程度上可以反映肥胖相关疾病的心血管健康程度。

本研究发现，BMI、体脂率均可以有效预测高血压、动脉硬化疾病风险，女性、青年组的预测价值相对较高，AUC的非参数检验均P＜0.01，但是BMI、体脂率不具有高血压、动脉硬化的诊断替代性。BMI、体脂率的高血压、动脉硬化ROC曲线相似，AUC值接近，需要进一步采用配对非参数检验比较，结果表明，体脂率对男性动脉硬化的预测价值高于BMI，女性动脉硬化以及男、女高血压无差异，结果进一步说明了BMI在相关疾病预测功能方面和体脂率差异不大，尤其是女性。

5 结论

综上所述得出以下几点：①大样本研究时，BMI对肥胖（体脂率评价）有较高的诊断价值，尤其是女性、青年人群；BMI指标具备可替代性，但需要考虑切点的调整。②BMI和体脂率两种指标均可以有效地预测人群高血压、动脉硬化的风险，在女性和青年人中应用价值更大。③参照中国肥胖问题工作组的BMI标准，体脂率WHO标准比ASBP标准更适合中国人群评价肥胖。

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Relationship Between Body M ass lndex and Percent Body Fat in the Diagnosisof Obesity:Based on Diagnostic Tests

Huang Huiming1，2，Wang Renwei1，LiSen2，Miao Aiqin2，Xu Hao2，Tang Qiang2
1 ShanghaiUniversity ofSport，Shanghai200438，China 2 Jiangsu Research Institute ofSportsScience，Nanjing 210033，China

Wang Renwei，Email：renwwang@163.com

ObjectiveTo evaluate and compare the value of predicting diseases such as hypertensionand arteriosclerosis of the body mass index（BMI）and percent body fat（PBF），so as to provide the ba⁃sis for evaluation of obesity.MethodsTotally 3149 common residents in Jiangsu province were sur⁃veyed using the method of stratified and cluster sampling.Effective data included height，weight，PBF，blood pressure and brachial-ankle pulse wave velocity（baPWV）.Obesity was defined by percent body fat with the evaluation of WHO and ASBP.Areas under ROC curves（AUC）of BMI and PBF were esti⁃mated by the nonparametric test and then the two diagnostic tests were compared by predictive value of related diseases.Results（1）Predictive value of BMI to diagnose obesity（defined by PBF）：AUC are respectively 0.949（for WHO standard）、0.906（for ASBP standard）in women and 0.864 in men.In age group，the 20-39 years have the highest AUC of BMI to predict obesity.P＜0.01 for above nonparamet⁃ric tests.（2）According to ROC curves we got the adjusted cut-off points of BMI are respectively 26 kg/ m2in men and 25 kg/m2in women for WHO standard or 26 kg/m2in men and 23 kg/m2in women for ASBP standard，while the specificity of predicting obesity decreased from 90%～99%to 76%～87%，but the sensitivity significant increased from 17%～43%to 78%～89%；After adjusting the cutoff points of BMI，the value of kappa of prevalence of obesity increased from 0.475 to 0.537 in men and 0.115 to 0.655 in women.（3）To predict hypertension，areas of BMI were 0.688（95%CI：0.656-0.720）in men and 0.745（95%CI：0.708-0.782）in women，similarly，of PBF were 0.687（95%CI：0.655-0.718）in men and 0.723（95%CI：0.681-0.764）in women；To predict arteriosclerosis there showed highly consisten⁃cy that the areas of BMI were 0.613（0.586-0.641）in men and 0.692（95%CI：0.659-0.726）in women，meanwhile，for PBF they were 0.635（95%CI：0.608-0.663）in men and 0.683（95%CI：0.648-0.718）in women（P＜0.01）.（4）Paired test of the two areas under ROC curves showed that PBF had higher diag⁃nostic value than BMI in men to predict arteriosclerosis（u=2.05，P＜0.05），however，no statistical differ⁃ence in women（u=0.75，P＞0.05）and in predicting hypertension（u=0.75 to men and u=1.26 to women，P＞0.05）.Conclusions Using BMI and PBF can all predict hypertension and arteriosclerosis effectively，thus，obesity can be evaluated suitably by both BMI and PBF in large-scale population study，especial⁃ly in women and youth.Relatively，WHO standard of PBF is more suitable for Chinese population to evaluate obesity than ASBP standard.

BMI，percent body fat，obesity，predictive value，diagnostic test

2016.09.19

上海市人类运动能力开发与保障重点实验室项目（编号11DZ2261100）；2014年国家体育总局科教司科研项目（编号：2014B050）共同资助

王人卫，Email：renwwang@163.com