使用血脂大数据评估三种低密度脂蛋白计算公式

樊高威 贾安琪 张顺利

血清低密度脂蛋白（low⁃density lipoprotein cholesterol，LDL⁃C）是心血管疾病发病的一个重要危险因素［1⁃2］，降低LDL⁃C 水平可减少心血管疾病发病风险和相关死亡率［3］。因此，血清中LDL⁃C含量的评估具有重要的临床价值。

血清LDL⁃C 测定的参考方法是超速离心法，但这种方法需要专门的设备，操作复杂，样品制备需手工操作，费时费力，不适用于作为临床常规方法使用［4］。1972年，Friedewald 等人提出根据总胆固醇（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 的计算公式（简称为Frie⁃dewald 公式），即LDL⁃C（mg/dL）=（TC⁃HDL⁃TG/5）［5］。Friedewald 公式假设TG 与极低密度脂蛋白（very low⁃density lipoprotein cholesterol，VLDL⁃C）比值固定不变。该公式使用简便且经济实惠，具有一定的临床使用价值。但该公式易受到TG/VLDL⁃C 比值的影响，当TG 含量较高或LDL⁃C 含量较低时，使用Friedewald 公式将低估LDL⁃C 含量［6］。后续又出现了多种其它的公式估算LDL⁃C含量［5，7–11］。与Friedewald 公式类似，这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异，因此这些公式存在相似的临床应用局限性。

Martin 等人于2013年采用个性化的TG/VLDL⁃C 比值计算LDL⁃C 含量，即TC⁃HDL⁃TG/（个性化的TG/VLDL⁃C 比值）［12］。该方法被称为Martin/Hopkins 公式。在不同人群的验证结果表明，Martin/Hopkins 公式的准确性优于Friedewald公式［13⁃15］。但Martin/Hopkins 公式在高TG 人群中的准确性较差［16⁃20］。2020年，Sampson 等人采用回归的方法建立一个LDL⁃C 公式（简称Sampson 公式），该公式在高TG 人群中的准确性高于Martin/Hopkins 公式和Friedewald 公式［10］。

利用生化分析仪对血清中的LDL⁃C 进行直接检测的方法被称为直接测定法。直接测定法准确性好，但试剂成本较高。由于LDL⁃C 公式成本较低，具有一定的准确性，目前多个国家的部分实验室仍使用公式计算LDL⁃C。但Friedewald、Martin/Hopkins 和Sampson 公式都是基于欧美人群的数据建立的，这些公式在中国人群中的适用性尚未进行评估。此外，研究发现，血脂代谢受到年龄的影响［17⁃20］。国内外尚未有文献报告LDL⁃C 公式在不同年龄段人群中的准确性。本研究的主要目的是在中国人群中比较Friede⁃wald、Martin/Hopkins 和Sampson 三种公式计算LDL⁃C 与直接测定法检测LDL⁃C 的符合性，并分析这三种LDL⁃C 公式在不同年龄区段的表现。

1 材料和方法

1.1 研究对象

从北京朝阳医院收集2016年1月和12月份就诊人群中收集62 990 份血脂检测结果（TC，TG，HDL，LDL⁃C），其中男性占47.62%，女性占52.37%，年龄中位值为56 岁。该研究经院伦理委员会批准（2022⁃科⁃16）。

1.2 血脂检测

所有研究对象空腹8～12 h 后抽取静脉血，并在2 h 内送至检验科进行离心，3 500 r/min 离心15 min（离心半径为8 cm），收集血清。采用德国Sie⁃mens 西门子ADVIA 2400 型全自动生化分析仪进行血脂检测。TC，TG，HDL 和LDL⁃C 试剂及校准品均为西门子公司专用配套试剂。所用检测系统检测血脂四项的不精密度介于1.28%～2.01%，低于美国国家胆固醇教育计划（National Cholesterol Ed⁃ucation Program，NCEP）要求的范围。检验科实验室参加国家卫健委临床检验中心和北京市临床检验中心组织的室间质评，成绩均满意。

1.3 统计学分析

采 用GraphPad Prism 8（GraphPad Software Inc.，San Diego，CA，USA）进行数据分析；数据资料符合正态分布时，两两比较采用t检验，不符合正态分布时，行Z检验；计数资料以n（%）表示；采用Pearson进行相关性分析；以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 TC、TG、HDL 和LDL⁃C 水平在不同年龄区段的分布情况

当小于50 岁时，TC 水平随着年龄的增加而升高，并在40～50 岁到达峰值；当超过50 岁，随着年龄的增加，TC 水平逐渐下降。当小于60 岁时，TG 水平随着年龄的增加而升高，并在50～60 岁到达峰值；超过60 岁，TG 水平随着年龄的增加而逐渐下降。40岁以后，HDL 水平保持不变。40 岁之前，LDL⁃C 水平随着年龄的增加而升高。当年龄介于40～60 岁，LDL⁃C 水平达到峰值。超过60 岁，随着年龄的增加，LDL⁃C 水平逐渐下降。20 岁之前，HDL 水平随着年龄增加而升高，并在20～30 岁时到达峰值，之后随着年龄增加而缓慢下降。TC、TG、HDL 和LDL⁃C水平与年龄均存在曲线相关性。见图1。

图1 血脂与年龄存在曲线相关性Figure 1 A curve correlation exists between age and lipid parameters

2.2 三种LDL⁃C 公式在总体研究对象中的比较

Sampson 公式计算的LDL⁃C 值与直接测定法测定的LDL⁃C 值相关性均较好，Martin/Hopkins 公式和Friedewald 公式与直接测定法的相关性一般（图2a）。三种公式计算值与直接测定法测定值比较，差异有统计学意义（P<0.05）。Sampson 公式与直接测定法的偏差（RMSE=15.61）小于Friede⁃wald 公 式（RMSE=21.77）和Martin/Hopkins 公 式（RMSE=16.77）（图2c）。对年龄进行分组，发现三种公式与直接测定法的相关性和RMSE 随着年龄的增加而变化，当年龄处于30～40 岁时，三种公式与直接测定法的RMSE 均最大，而相关系数均最小（图2b 和图2d）。三种公式中，当年龄小于20 岁时或大于80 岁时，Martin/Hopkins 公式与直接测定法的偏差最小；年龄为30～60 岁时，Samp⁃son公式与直接测定法的偏差最小（图2d）。

图2 3 种LDL⁃C 公式在总人群中的表现Figure 2 Performance of the 3 LDL⁃C equations in the total subjects

2.3 三种LDL⁃C 公式在TG ≥400 mg/dL 中的比较

三种公式计算的LDL⁃C 值与直接测定法测定的LDL⁃C 值相关性均较差，见图3a。三种公式计算值与直接测定法测定值比较，差异有统计学意义（P<0.05）。Sampson 公式与直接测定法的偏差小于Friedewald 公式和Martin/Hopkins 公式，见图3c。

根据年龄分组发现，在30～40 岁时三种公式与直接测定法的相关系数最小，见图3b，偏差最大（图3d）。三种公式中，当年龄小于20 岁时，Mar⁃tin/Hopkins 公式与直接测定法的RMSE 最小；而超过20 岁时，Sampson 公式与直接测定法的RMSE最小，见图3d。

图3 LDL⁃C 公式在TG≥400 mg/dL 人群中的表现Figure 3 Performance of the LDL⁃C equations in the subjects with TG≥400 mg/dL

2.4 三种LDL⁃C 公式在TG<400 mg/dL 中的比较

三种公式计算的LDL⁃C 值与直接测定法测定的LDL⁃C 值相关性高，见图4a。三种公式计算值与直接测定法测定值比较，差异有统计学意义（P<0.05）。Martin/Hopkins 公式与直接测定法的偏差（RMSE=14.30）小于 Friedewald 公式（RMSE=15.76）和Sampson 公式（RMSE=14.64），见图4c。

根据年龄进行分组，在30～40 岁时三种公式与直接测定法的相关系数最小，偏差均最大，见图4b、图4d。不同年龄段中，Martin/Hopkins 公式与直接测定法的偏差均小于Friedewald 和Sampson公式，见图4d。

图4 LDL⁃C 公式在TG<400 mg/dL 人群中的表现Figure 4 Performance of the LDL⁃C equations in the subjects with TG <400 mg/dL

2.5 三种LDL⁃C 公式在低LDL⁃C 中的比较

当LDL⁃C<70 mg/dL 或LDL<40 mg/dL 时，三种公式与直接测定法的相关性较差，见图5a、图6a。三种公式计算值与直接测定法测定值比较，差异有统计学意义（P<0.05）。Sampson 公式与直接测定法的偏差最小，Friedewald 公式与直接测定法的RMSE 最大，见图5c、图6c。

各个年龄区段中，在30～40 岁时三种公式与直接测定法的相关系数最小，见图5b、图6b，偏差均最大，见图5d、图6d。对于LDL⁃C<70 mg/dL，当年龄小于20 岁时，Martin/Hopkins 公式与直接测定法的RMSE 最小；当年龄大于20 岁时，Sampson 公式与直接测定法的RMSE 最小。对于LDL⁃C<40 mg/dL，当年龄小于10 岁时，Martin/Hopkins 和Samp⁃son 公式与直接测定法的RMSE 相近，小于Friede⁃wald 公式；当年龄大于10 岁时，Sampson 公式与直接测定法的RMSE 大于Martin/Hopkins 公式或Friedewald 公式。

图5 LDL⁃C 公式在LDL⁃C<70 mg/dL 人群中的表现Figure 5 Performance of the LDL⁃C equations in the subjects with LDL⁃C<70 mg/dL

图6 LDL⁃C 公式在LDL⁃C<40 mg/dL 人群中的表现Figure 6 Performance of the LDL⁃C equations in the subjects with LDL⁃C<40 mg/dL

2.6 三种LDL⁃C 公式在LDL⁃C≥70 mg/dL 中的比较

三种公式计算的LDL⁃C 值与直接测定法测定的LDL⁃C 值相关性均一般，见图7a、图7b。三种公式计算值与直接测定法测定值均存在统计学差异（P<0.05）。Sampson 公式与直接测定法的偏差小于Friedewald 公式和Martin/Hopkins 公式，见图7c。

按照年龄进行分组，当年龄小于20 岁时或大于70 岁时，三种公式中Martin/Hopkins 公式与直接测定法的RMSE 最小；在20～70 岁区间，Samp⁃son 公式与直接测定法的RMSE 最小。各个年龄区段中，Friedewald 公式和Martin/Hopkins 公式与直接测定法的偏差在30～40 岁达到最大；而Samp⁃son 公式与直接测定法的偏差则在40～50 岁时最大，见图7d。

图7 LDL⁃C 公式在LDL⁃C >70 mg/dL 人群中的表现Figure 7 Performance of the LDL⁃C equations in the ubjects with LDL⁃C>70 mg/dL

2.7 三种LDL⁃C 公式在TG<150 mg/dL 和LDL⁃C>100 mg/dL 中的比较

三种公式与直接测定法相关性均一般，偏差较为接近，见图8a、8c。三种公式计算值与直接测定法测定值均存在统计学差异（P<0.05）。三种公式与直接测定法的RMSE 和相关系数较为接近，见图8b、图8d。各个年龄区段中，三种公式与直接测定法的偏差在年龄大于80 岁人群中达到最大，见图8d。

图8 LDL⁃C 公式在TG<150 mg/dL 和LDL⁃C>100 mg/dL人群中的表现Figure 8 Performance of the LDL⁃C equations in the subjects with TG<150 mg/dL 和LDL⁃C>100 mg/dL

3 讨论

LDL⁃C 水平与心血管疾病发病风险呈正相关［21］。2018 版美国心脏学会/美国心脏病协会（American College of Cardiology/American Heart Association Joint Committee，AHA/ACC）指南强调准确评估LDL⁃C 水平的重要性［22］。目前，有多个LDL⁃C 计算公式被建立并使用。多种因素包括肥胖、饮食、种族等均影响LDL⁃C 计算公式的准确性。目前，尚无相关研究评估适用于中国人群的LDL⁃C 计算公式。因此，采用临床真实数据评估国际指南推荐的LDL⁃C 计算公式在中国人群中的适用性具有临床价值。本研究共纳入62 990 组血脂检测结果进行分析，以确保分析结果的可靠性。目前，国内临床实验室主要采用直接测定法检测LDL⁃C。因此，本研究选择直接测定法检测的LDL⁃C 结果作为参考。公式法计算的LDL⁃C与直接测定法检测的LDL⁃C 存在显著性差异。总体上Sampson 公式与直接测定法相关性和一致性优于Friedewald 公式和Martin/Hopkins 公式。

年龄和血脂是心血管疾病的两大风险因素。血脂代谢受年龄影响［19］。本研究结果显示，TC，TG，LDL⁃C 浓度水平与年龄呈曲线关系。国内外尚无相关研究评估年龄对LDL⁃C 计算公式的影响。本研究发现三种公式与直接测定法的偏差随着年龄变化而波动。在总体研究对象、TG<400 mg/dL、LDL⁃C<70 mg/dL 或LDL⁃C<40 mg/dL 的研究对象中，三种公式法与直接测定法的偏差均在30～40 岁之间的达到最大；在高TG（≥400 mg/dL）人群中，Friedewald 公式和Martin/Hopkins 公式与直接测定法的偏差在30～40 岁之间最大，而Sampson 公式与直接测定法的偏差则在40～50 岁达到最大。

2021 版欧洲心脏病学会（European Society of Cardiology，ESC）指南推荐使用Martin/Hopkins 公式、Sampson 公式或直接测定法评估低LDL⁃C 和/或高TG 人群中LDL⁃C 水平［21］。本研究发现，在LDL⁃C<70 mg/dL 的研究对象中，Sampson 公式与直接测定法的偏差小于Martin/Hopkins 公式和Friedewald 公式。但对于年龄小于20 岁且LDL⁃C<70 mg/dL 的研究对象，Martin/Hopkins 公式与直接测定法的偏差略小于Sampson 公式。

当TG 升高时，LDL⁃C 公式的准确性受到影响。本研究发现，对于TG≥400 mg/dL 的研究对象中，Sampson 公式与直接测定法的偏差小于Friede⁃wald 公式和Martin/Hopkins 公式，这一现象与已报道的结论相符。但在年龄小于20 岁且TG≥400 mg/dL 的研究对象中，Martin/Hopkins 公式与直接测定法的偏差小于Friedewald 公式和Sampson 公式。

有研究认为Friedewald 公式仅适用于TG<150mg/dL 且LDL⁃C≥100 mg/dL 人群的LDL⁃C 计算［23］。本研究发现TG<150mg/dL 且LDL>100 mg/dL 的研究对象中，三种公式与直接测定法的偏差较为接近。但当年龄超过70 岁，Martin/Hopkins 公式与直接测定法的偏差小于Friedewald 公式和Sampson 公式。

对于动脉粥样硬化性心血管疾病，临床治疗目标是将LDL⁃C 水平降至55mg/dL 或更低（<40 mg/dL）［21，24］。当LDL⁃C 较低时，Friedewald 公式计算的LDL⁃C 值低于LDL⁃C 的真实水平，而Martin/Hopkins 公式能准确计算LDL⁃C 的水平［10，13，25］。本研究发现对于LDL⁃C<40 mg/dL 的研究对象，Sampson 公式与直接测定法的偏差小于Martin/Hopkins 公式和Friedewald 公式。

综上所述，在无法获得直接测定法检测的LDL⁃C 情况下，需要结合年龄和血脂水平选择最适合的LDL⁃C 计算公式。