Tejas Kalaria | Rousseau Gama | Emma Tuddenham | Catherine Collingwood | Hem Sapkota | Latika Gupta | Mariam El Hawli | Rachel L Griffiths
临床生物化学，Black Country病理服务，The Royal Wolverhampton NHS Trust，英国伍尔弗汉普顿
**摘要**
**背景**
基于主要为白人样本得出的肌酸激酶（CK）参考区间（RI）并未充分考虑到不同种族间CK水平的差异。这种误分类可能导致不必要的检查或不当的治疗。本研究旨在探讨CK水平随年龄、性别和种族的变化，并为多元种族群体建立相应的参考区间。
**方法**
从2008年至2024年间，西米德兰兹地区（英国）一家实验室记录的初级保健患者的CK检测结果被分为六组：白人、亚洲人和黑人。使用refineR算法根据58,096名受试者（33,879名女性；24,217名男性）的数据计算出间接参考区间。随后在两个独立数据集中验证了这些参考区间。
**结果**
黑人群体的CK中位数和上限参考值（URL）最高，亚裔群体次之，而白人群体最低。13岁及以上女性的CK URL分别为389 IU/L（黑人群体）、188 IU/L（亚裔群体）和170 IU/L（白人群体）；男性分别为757 IU/L、357 IU/L和314 IU/L。应用英国病理学协调项目（Pathology Harmony）推荐的性别特异性参考区间后，将22.6%–30.3%的黑人样本结果归类为异常，而白人群体中这一比例为5.1%–7.7%。新的种族特异性参考区间降低了黑人和男性的异常率。对于混血个体，其CK水平更接近其所属种族的参考区间。排除异常值后，13岁以下黑人儿童的CK第97.5百分位数值分别是白人的1.22倍和1.28倍。
**结论**
采用按性别和种族分层的CK参考区间将有助于更准确地解读检测结果，支持公平的临床决策并合理利用医疗资源。
**背景**
肌酸激酶（CK）是一种非特异性的肌肉损伤和炎症标志物，在儿科和成人临床实践中广泛用于检测和监测各种代谢性和药物性肌病。CK水平存在较大个体差异，其参考区间受年龄、性别、体重指数和肌肉质量等因素影响。自20世纪70年代以来，多项研究显示非洲血统个体的基线CK水平显著高于欧洲血统个体。虽然2011–2014年美国国家健康与营养调查（NHANES）的数据提供了性别和种族特异性的CK参考值，但目前尚无适用于常规临床实践的正式种族特异性参考区间。英国病理学协调项目建议的性别特异性参考区间（男性40–320 IU/L，女性25–200 IU/L）适用于白人群体，但其他种族的参考值可能更高。许多实验室仍使用旧版本制定的参考区间。CK不仅用于诊断肌肉疾病，还用于指导治疗方案。对于服用他汀类药物的患者，相关指南建议根据CK水平与正常上限（ULN）的关系来决定是否开始或继续治疗。
**方法**
本研究基于英格兰西米德兰兹地区一家实验室2008年1月1日至2024年4月30日期间的所有初级保健CK检测结果（已去标识化），提取了患者的年龄、性别和种族信息。对于同一患者在同一时期内的多次检测结果，仅保留首次报告的结果。LIMS系统中的种族信息基于英格兰国家种族编码记录。未提供种族信息的样本被排除在外。大部分样本的CK检测使用Abbott Architect® c16000（Abbott Diagnostics）试剂盒进行，后期有少量样本使用Abbott Alinity C（Abbott Diagnostics）和Roche cobas® c 702（Roche Diagnostics）试剂盒进行。所有检测结果均符合IFCC（国际临床化学与实验室医学联合会）的参考测量标准。
**统计分析**
使用IBM SPSS Statistics for Windows 26版本和RStudio 2024.12.0+467软件，结合dplyr、tidyr、stats、multcomp、mass、purr、splines及ggplot2包进行统计分析。Kruskal-Wallis H检验用于比较多组间的差异，Dunn检验结合Bonferroni校正用于组内对比。CK水平随年龄变化的趋势通过GAMLSS（Generalised Additive Models for Location, Scale and Shape）和ggplot2绘制。参考区间的计算采用refineR算法（版本1.6.2）。
**验证**
将推导出的参考区间应用于原始数据集及另外两个数据集，评估超出参考区间的样本比例。第一个外部数据集为2024年5月1日至10月31日期间英格兰西米德兰兹地区的初级保健CK检测结果；第二个数据集为2023年1月26日至10月22日期间伦敦西南地区的检测结果。该研究显示，新参考区间有效降低了异常结果的比率。
**结论**
采用按性别和种族分层的CK参考区间能提高结果解读的准确性，促进临床决策的公正性并合理利用医疗资源。同样，来自亚洲民族（亚洲或亚洲裔英国人——印度裔、亚洲或亚洲裔英国人——巴基斯坦裔、亚洲或亚洲裔英国人——孟加拉裔、其他民族——华人）的肌酸激酶（CK）结果相似，并被归为一组；而来自黑人民族（黑人或黑人裔英国人——加勒比裔、黑人或黑人裔英国人——非洲裔、黑人或黑人裔英国人——其他黑人背景）的CK结果也被归为一组（表1）。这样形成了六个总组，用于后续分析——每个白人、亚洲人和黑人民族分别有男性和女性性别组。具有混合民族背景的个体的CK结果更接近其两种父母民族中CK水平较高的一方。为了保持数据的纯度，混合民族背景的结果被单独处理。然而，由于样本量有限，未能为混合民族背景的个体推导出CK参考区间。
黑人民族的女性和男性的CK水平高于亚洲人和白人民族（所有p < 0.001）；而亚洲民族的女性和男性的CK水平也高于白人民族（两者p < 0.001，见图1）。
图1. 显示了13岁及以上白人、亚洲人和黑人男性CK分布的箱线图。
血清CK水平随年龄的变化：不同性别和民族组的中位CK水平随年龄的变化情况见图2，CK的年龄分布见补充图1。女性的CK水平在儿童时期逐渐下降，直到13岁时接近成人水平；随后在生育年龄末期再次上升（黑人 >> 亚洲人 > 白人），之后随年龄增长缓慢下降。男性的CK水平在儿童时期也逐渐上升（黑人 >> 亚洲人 > 白人），直到13岁时接近成人水平；男性的CK水平在20至50岁之间达到峰值，之后随年龄增长逐渐下降（黑人 >> 亚洲人 > 白人）。与另外两个民族相比，黑人男性及女性的CK水平及其随年龄的变化更为显著，尤其是黑人男性。
表2. 13岁及以上个体的性别和民族特定的肌酸激酶参考区间。参考区间是根据58,096名个体（33,879名女性；24,217名男性）的数据推导出来的。fineR算法识别出92.5%至96.3%的六个性别和民族组的CK结果属于非病理范围，并据此确定参考区间。各性别和民族组的算法输出结果见补充图2。表中列出了下限参考值（LRL，第25百分位数）、中位数（URL，第97.5百分位数）。
对于13岁及以上的个体，性别和民族特定的CK参考区间如下：
- 女性
- 英国病理学Harmony数据库：
- 白人：1897个样本，CK下限参考值为29 IU/L，中位数为75 IU/L，上限参考值为170 IU/L
- 亚洲人：1089个样本，CK下限参考值为43 IU/L，中位数为82 IU/L，上限参考值为188 IU/L
- 黑人：400个样本，CK下限参考值为74 IU/L，中位数为137 IU/L，上限参考值为389 IU/L
- 男性
- 英国病理学Harmony数据库：
- 白人：1392个样本，CK下限参考值为273 IU/L，中位数为75 IU/L，上限参考值为314 IU/L
- 亚洲人：792个样本，CK下限参考值为274 IU/L，中位数为125 IU/L，上限参考值为357 IU/L
- 黑人：236个样本，CK下限参考值为258 IU/L，中位数为218 IU/L，上限参考值为337 IU/L
对于13岁以下的个体，CK通常不在初级护理中常规检测，原始数据集中仅有653名不同性别和民族的13岁以下儿童样本。尽管如此，为了推导13岁以下儿童的性别和民族特定参考区间，我们收集了2008年1月1日至2024年10月22日期间所有初级护理、社区儿科和二级护理门诊的CK结果（共计2464个样本）。结果显示，黑人背景的13岁以下儿童男性和女性的CK水平显著高于亚洲人和白人背景的儿童（所有p < 0.001）。其中，亚洲背景的13岁以下儿童女性的CK水平（p = 0.05）和男性（p = 0.028）略高于白人背景的儿童。图3显示了排除异常值后的2.5百分位数和97.5百分位数，这些数值并非参考区间，而是为了显示不同性别和民族之间的差异。黑人背景的13岁以下儿童男性和女性的CK中位数分别比白人背景的高1.44倍和1.27倍；97.5百分位数则分别高1.22倍和1.28倍。
所有三个民族群体中，男性和女性的CK水平均随年龄增长而下降（见图2和补充图1）。然而，这种下降是渐进的，因此需要为六个群体分别划分多个年龄段来反映这一变化。但由于样本量有限，未能为高龄段的六个性别和民族群体推导出可靠的年龄分段参考区间。
当将13岁及以上个体的性别和民族特定参考区间应用于其原始数据集、同一地理区域的其他数据集（来自相同实验室的后续数据）以及另一个独立数据集（来自同一国家不同地区的实验室的CK检测结果）时，发现三种性别和民族的结果中有1.2%至4.5%低于参考区间下限（LRL），5.7%至10.2%高于参考区间上限（URL）。
应用本研究推导出的性别和民族特定参考区间后，发现三种性别和民族的结果中超出参考区间的比例相似。如果使用英国病理学Harmony数据库中仅针对白人的参考区间，不同数据集的结果超出参考区间的比例也大致相同。
这项研究的一个关键优势是采用了间接方法从常规实验室数据中推导参考区间。与依赖小型健康志愿者队列的传统（“直接”）方法不同，间接方法能更好地反映实际接受常规检测的患者群体的特征。当需要多个参考区间分段时，由于伦理原因、资源限制和抽样偏差导致的统计不确定性，直接方法可能具有挑战性。间接方法利用大规模的常规实践数据，具有自动化或半自动化的优势。大多数间接方法假设健康受试者的检测结果经过转换后呈接近高斯分布，这一特性有助于区分病理结果和非病理结果。当数据量大且病理结果比例相对较低（通常<20%）时，间接方法能得到更优或相当的结果。我们的间接推导的CK区间可以直接应用于临床实践。
研究表明，如果不进行种族调整就应用英国病理学Harmony的Cut-off值，某些群体的结果会被过度标记为异常。例如，在我们的队列中，使用英国病理学Harmony参考区间时，22.6%至30.3%的黑人个体结果被归类为“高”，而白人个体中这一比例为5.1%至7.7%。亚洲个体的较高比例（5.7%至9.5%）的结果也会超出参考区间上限。这种对“异常”CK结果的过度报告可能导致不必要的重复检测、 specialist referral 和进一步检查。英国国家健康与护理卓越研究所（NICE, 2023）的血脂管理临床指南指出，如果存在持续无法解释的肌肉症状且CK水平>5×URL，则不应开始他汀类药物治疗；如果CK水平升高但<5×ULN，则应使用较低剂量的他汀类药物。使用不适合某些种族群体的参考区间可能导致临床医生不当减少他汀类药物的剂量。在缺乏特定种族范围的背景下，黑人患者，尤其是黑人男性，最容易受到过度检查和可避免的治疗所带来的意外后果的影响。本研究中黑人和亚裔人群肌酐（CK）水平升高的幅度与George等人基于美国NHANES分析的报告相似。2 NHANES研究比较了不同种族人群中CK的第90、95和97.5百分位数，而在排除异常值后并未提供参考区间。George等人发现，黑人男性的CK第95和97.5百分位数分别比白人男性高2.3倍和2.6倍，而亚裔男性则分别高1.2倍和1.4倍。2 在我们的研究中，经过异常值排除后的黑人男性和亚裔男性的CK第97.5百分位数分别比白人男性高2.4倍和1.1倍。George等人报告称，黑人女性的CK第95和97.5百分位数比白人女性高1.7倍，而亚裔女性的CK第95和97.5百分位数则略低于白人女性（分别为0.9倍和0.7倍）。2 相比之下，我们观察到黑人女性和亚裔女性的CK第97.5百分位数均比白人女性高2.3倍和1.1倍。这些差异可能反映了不同种族亚群或其他影响CK水平的人群因素的差异。
特定种族参考范围的一个主要局限性在于种族定义在国际上没有标准化。因此，一项研究的结果可能无法直接推广到另一项研究。例如，在美国，“亚洲人”主要指印度裔、韩国裔、中国裔、越南裔和菲律宾裔个体，而在英国，“亚洲人”则主要指南亚裔（如印度裔、巴基斯坦裔、孟加拉裔）个体。同样，“黑人”在美国通常指非裔美国人，而在英国则通常指黑非洲裔或黑加勒比裔个体。这种种族定义的不统一意味着像我们这样的研究必须在其所在地区的人口统计背景下进行解读，而国际间比较特定种族的参考范围可能并不合适。依赖于从医疗数据集中获取的种族数据的研究的一个局限性是这些数据的准确性。先前的研究已经表明，医疗数据集中的种族信息与人口普查数据之间存在不一致。24 本研究中的人群种族比例与提供大部分研究数据地区的2021年人口普查结果相似。然而，我们无法评估种族数据的准确性或记录的完整性。在医疗数据集中准确记录详细的种族信息将提高未来研究的准确性和适用性。尽管存在这一局限性，特定种族的参考范围在未来能够起到重要作用，有助于提高公平性并减少与种族相关的误分类偏见，直到更有前景的替代方案（例如个性化参考范围）得到广泛应用。25
关于混合种族人群的CK水平数据非常有限。值得注意的是，我们的研究首次表明，混合种族个体的CK结果倾向于与其两个父系种族中较高的那个种族相匹配。我们建议在解读混合种族个体的结果时，应用与其较高CK水平相关的种族背景的参考范围。这一点在种族逐渐融合的社区中尤其重要，因为这类人群的比例正在增加。
在英国，种族信息以标准化类别（Ethnic Category Code 2001）记录，并存储在初级保健记录和医院患者管理系统中。只要数据字段正确映射，这些信息可以通过电子订单传输到实验室信息管理系统（LIMS）。然而，目前并非所有实验室都会常规将患者的种族信息导入LIMS。如果实施这一做法，实验室将能够应用特定种族的参考范围或为相关亚群体添加解释性注释。
有一些需要考虑的局限性。由于参考范围是根据回顾性实验室数据得出的，我们无法单独排除生理或病理原因导致的CK水平升高情况（例如，急性疾病、剧烈运动、药物副作用或肌病引起的升高）。不过，我们通过仅包括来自初级保健机构的数据，并且每个个体只记录一个CK结果，尽量减少了慢性病患者或CK反复升高的患者的影响。此外，我们使用了一种对异常值不敏感的稳健算法，以减轻来自肌病和其他导致CK升高的个体的病理结果带来的影响。16, 22 这些措施应该有助于减少偏见，确保得出的CK参考范围主要反映健康基线水平。需要指出的是，特别是对于较小的性别和种族类别，未来使用更大规模的数据集进行的研究可以提高参考范围的稳健性。另一个局限性是由于数据集规模的限制，无法为混合种族个体、13岁以下儿童以及按年龄和性别分层的特定种族参考范围制定CK参考范围。虽然加拿大实验室倡议提供了儿童CK的相关数据，26 但我们的数据（图3）表明，13岁以下黑人儿童的CK第97.5百分位数可能比白人儿童高1.2至1.3倍，而13岁以下亚裔儿童的CK第97.5百分位数可能与白人儿童相当或略高。最后，临床医生在解读老年人的CK结果时应注意与年龄相关的差异。然而，考虑到在大多数肌肉疾病和肌病中CK水平通常会显著升高，使用单一的成人CK参考范围导致漏诊的可能性很小。27, 28
总之，我们首次为英国人群提供了性别和种族特定的CK参考范围。我们验证了采用这些参考范围将有助于促进公平的临床决策，并通过减少误诊和后续不必要的检查及治疗调整来改善患者护理。我们展示了CK随年龄的变化以及性别和种族相关的差异。我们首次提供了数据，证明混合血统个体的CK结果更倾向于与其两个父系种族中较高的那个种族相匹配。
【伦理审批】
参与提供匿名数据的机构已经通过了服务改进审计（审计ID分别为Royal Wolverhampton NHS Trust/Black Country Pathology Services的Audit ID 17480和South West London Pathology的CBS-Audit-639）。根据英国健康研究局提供的“Do I need NHS REC review?”决策工具，评估了是否需要NHS Research Ethics Committee（REC）的审查。该工具表明，这项研究在英格兰不需要REC的审查。数据处理符合GDPR和当地信息治理协议。
【参与同意】
不适用。
【资金来源】
本研究未获得公共部门、商业机构或非营利组织的任何特定资助。
【作者贡献声明】
Catherine Collingwood：撰写、审稿与编辑、概念构建。
Hem Sapkota：撰写、审稿与编辑、概念构建。
Emma Tuddenham：撰写、审稿与编辑、数据管理、概念构建。
Rachel L Griffiths：撰写、审稿与编辑、初稿撰写、项目管理、方法学、数据分析、数据管理、概念构建。
Latika Gupta：撰写、审稿与编辑、概念构建。
Mariam El Hawli：撰写、审稿与编辑、概念构建。
Tejas Kalaria：撰写、审稿与编辑、初稿撰写、监督、项目管理、方法学、数据分析、概念构建。
Rousseau Gama：撰写、审稿与编辑、概念构建。
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