临床实验研究
经导向鞘引导的超声支气管镜联合宏基因组二代测序对难治性肺炎病原体的诊断价值
中华临床感染病杂志, 2022,15(3) : 213-216. DOI: 10.3760/cma.j.issn.1674-2397.2022.03.008
摘要
目的

探讨经导向鞘引导的超声支气管镜(EBUS-GS)联合宏基因组二代测序(mNGS)对难治性肺炎病原体的诊断价值。

方法

回顾性分析2021年1月至2022年1月浙江省兰溪市人民医院经EBUS-GS联合mNGS检测的100例难治性肺炎患者的临床资料。分析EBUS-GS联合mNGS与常规培养和涂片检查对病原体的诊断价值。采用SPSS 26.0软件对数据进行分析。

结果

53例患者经常规培养和涂片检查病原体为阳性,75例患者经mNGS检测病原体为阳性,两种方法的病原体阳性率差异具有统计学意义(P<0.01)。两种方法均阳性53例,均阴性为25例,结果一致为62例,不一致38例。mNGS检测混合感染25例。30例患者更改抗感染方案后获得明显疗效。所有患者采用EBUS-GS均取材成功,EBUS-GS引起少量出血8例,无气胸、大咯血等并发症发生。

结论

EBUS-GS联合mNGS对于难治性肺炎病原体诊断价值高,可诊断出混合感染,安全性较好。

引用本文: 水跃翔, 童海燕, 戴中. 经导向鞘引导的超声支气管镜联合宏基因组二代测序对难治性肺炎病原体的诊断价值 [J] . 中华临床感染病杂志, 2022, 15(3) : 213-216. DOI: 10.3760/cma.j.issn.1674-2397.2022.03.008.
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肺部感染占据感染性疾病发病率首位,病原体构成复杂,起病快,并发症多[1]。据统计,仅有20%肺部感染患者的病原诊断是明确的,大多数肺部感染患者仅通过经验性使用抗菌药物进行治疗。另外,有25%的肺部感染患者经积极抗感染治疗仍疗效不佳或病灶延迟吸收,属于难治性肺炎[2]。难治性肺炎目前缺少统一和明确的定义,一般指病情严重,经抗菌药物治疗仍无改善,甚至恶化,预后险恶的肺炎,该疾病给临床工作带来很大的困难[3]。难治性肺炎治疗的核心问题是病原体诊断,早期明确病原微生物种类,选择合适的抗感染药物是治疗的关键。

肺泡灌洗液可以进行细胞学、微生物和寄生虫的检查,以及生物化学和免疫检测,对肺部感染疾病的诊断、病情观察和预后判断有重要价值。传统的肺泡灌洗液收集方式是经纤支镜下进行的肺部灌洗活检,存在诊断阳性率低、并发症多等问题。经导向鞘引导的超声支气管镜(EBUS-GS)肺活检术是经支气管镜在超声引导下对气管壁及周围的结构进行观察诊断、钳取活检,从而准确定位纵隔肿块或淋巴结的一种微创检查方法,可在实时超声引导下进行经支气管灌洗活检,收集肺泡灌洗液样本。该方法作为一种新型技术,具有诊断率高、并发症少、可重复取材等优点[4]。病原微生物宏基因组二代测序(mNGS)是一种不需培养就可以快速鉴定病原体的新技术,相比传统培养方法拥有更高敏感度[5]。EBUS-GS技术联合mNGS能更加灵敏地检测到肺部感染潜在的病原体。本研究采用EBUS-GS收集难治性肺炎患者的肺泡灌洗液与病变处组织,并进行病原微生物mNGS,分析EBUS-GS联合mNGS对难治性肺炎病原体的诊断价值。

1 资料和方法
1.1 研究资料

收集浙江省兰溪市人民医院2021年1月至2022年1月住院接受EBUS-GS检查并行mNGS检测的100例难治性肺炎患者临床资料。其中男性55例,女性45例,年龄(63.81±14.36)岁。纳入标准:(1)经常规抗感染治疗2周无效,症状和体征未见好转,复查胸部X线和CT病变阴影不吸收者;(2)接受EBUS-GS检查,肺泡灌洗液行mNGS检测者。排除标准:妊娠期妇女;全身其他感染性疾病但肺内无明显病灶。本研究通过兰溪市人民医院伦理委员会审核通过(伦理批号:20190803001)。

1.2 EBUS-GS肺活检术

采用带有超声探头的经导向鞘引导的奥林巴斯超声支气管镜钳道进入支气管腔,并采用超声扫描,以探头完全进入病灶中心区域为最佳位置,固定鞘管,观察分析超声图像,避开血管区域,最后进行灌洗及活检,肺泡灌洗液送mNGS检测,并送检验科微生物室进行抗酸染色涂片检查、灌洗液细菌培养,活检组织送病理检测。

1.3 mNGS

肺泡灌洗液样本送杰毅生物技术有限公司进行Q-mNGS定量宏基因组检测。取肺泡灌洗液样本加入到NGSmaster自动化工作站中进行自动化的核酸提取、逆转录(仅RNA)、核酸片段化、末端补平、末端腺苷化(3′端加单碱基A)、测序接头(adapter)连接、纯化后形成测序文库。将文库通过荧光定量PCR仪进行文库定量后,使用Illumina Nextseq高通量测序平台对文库进行鸟枪法测序。每个文库预期读取产生2 000万条单端50 bp的序列数据。对读取的文库序列数据进行生物信息学分析,过滤其中的人类基因组序列数据(GRCh38.p13),将其余序列数据与微生物参考数据库(NCBI GenBank和内部策划的微生物基因组数据)进行比对,以确定微生物物种和相对丰度。每一轮mNGS检测都会加入一个阴性对照(血浆游离核酸及片段化的人类基因组DNA混合物)和一个阳性对照(包含灭活细菌、真菌和假病毒颗粒的混合物)。

1.4 感染性病原体的判读

判为感染性病原体的标准需符合以下其中一条[6]:(1)培养和mNGS鉴定出相同微生物;(2)符合临床表现的肺部病原体;(3)如果mNGS单独识别微生物,并符合临床表现,则诊断是感染病原体;(4)经病毒PCR或细菌16S rRNA基因测序证实。

1.5 统计学方法

采用SPSS 26.0软件对数据进行分析。计数资料以例(百分数)表示,采用χ2检验。以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果
2.1 一般情况

100例患者中,冠心病41例,糖尿病20例,高血压18例,肺癌术后2例,其他慢性疾病2例。临床表现主要为咳嗽(92例)、气促(61例)、发热(48例)和喘息(45例)等。影像学表现:肺实变78例,肺不张25例,大叶性肺炎25例,胸腔积液14例,脓胸13例,间质性肺炎12例。所有患者采用EBUS-GS均成功取材。

2.2 常规培养和涂片检测结果

经常规培养和涂片示,53例患者病原体检测为阳性。真菌感染有5例,其中新型隐球菌感染4例,曲霉属感染1例;细菌感染48例,主要为链球菌属感染7例,假单胞菌属感染6例,结核分枝杆菌感染4例等。未发现病毒感染者。47例患者病原体检测为阴性,结果见表1

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表1

100例难治性肺炎患者肺泡灌洗液常规培养和涂片检测结果

表1

100例难治性肺炎患者肺泡灌洗液常规培养和涂片检测结果

病原体例数构成比(%)
真菌55.0
 新型隐球菌44.0
 曲霉属11.0
细菌4848.0
 链球菌属77.0
 假单胞菌属66.0
 结核分枝杆菌44.0
 普雷沃氏菌属44.0
 不动杆菌属44.0
 肠球菌属33.0
 诺卡菌属33.0
 其他1717.0
病毒00
未检出4747.0
总计100100.0
2.3 mNGS检测结果

经mNGS测序,75例患者病原体检测为阳性。75例患者中存在真菌感染有16例(包括曲霉属6例,耶氏肺孢子菌5例,新型隐球菌4例,马尔尼菲篮状菌1例);存在细菌感染者有52例(包括结核分枝杆菌12例,链球菌属9例,鹦鹉热衣原体6例,假单胞菌属6例,普雷沃氏菌属4例,其他15例);存在病毒感染者7例。其中混合感染者为25例,真菌与病毒、真菌与细菌混合感染各5例,细菌混合感染15例。25例患者肺泡灌洗液中肺炎相关致病性病原体检测为阴性,见表2

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表2

100例难治性肺炎患者肺泡灌洗液宏基因组二代测序检测结果

表2

100例难治性肺炎患者肺泡灌洗液宏基因组二代测序检测结果

病原体例数构成比(%)
真菌1616.0
 曲霉属66.0
 耶氏肺孢子菌55.0
 新型隐球菌44.0
 马尔尼菲篮状菌11.0
细菌5252.0
 结核分枝杆菌1212.0
 链球菌属99.0
 鹦鹉热衣原体66.0
 假单胞菌属66.0
 普雷沃氏菌属44.0
 其他1515.0
病毒77.0
 人疱疹病毒5型77.0
阴性2525.0
总计100100.0
2.4 病理检查结果

10例为肉芽肿性炎并见到真菌孢子或菌丝(其中隐球菌4例,曲霉6例);中性粒细胞炎为主22例,纤维素性炎为6例,化脓性炎为20例,干酪样肉芽肿炎12例,间质性肺炎7例,腺癌2例。

2.5 mNGS和常规方法病原体检出率的比较

mNGS的病原体检出率为75.0%,高于临床常规培养和涂片检查病原体检出率(75.0%比53.0%,P<0.01)。100例患者中,两种方法均阳性53例,均阴性为25例,结果一致为62例,不一致38例。

2.6 预后及EBUS-GS检查安全性

30例患者更改了抗感染方案并获得明显疗效。8例患者mNGS和常规检查均未检出病原体,抗感染治疗后胸部影像不吸收,其中6例病理诊断为纤维素性炎,考虑机化性肺炎,经激素治疗后病灶明显吸收好转,2例病理诊断为高分化腺癌。EBUS-GS引起少量出血8例,用1∶10 000肾上腺素、凝血酶经留置导管鞘,局部灌注止血成功,无气胸、大咯血等并发症发生。

3 讨论

难治性肺炎治疗是临床上相当棘手的难题之一。难治性肺炎常为多种病原体的混合感染,除常见的细菌耐药外,还往往合并厌氧菌、结核杆菌、真菌、病毒、支原体及衣原体等感染[7]。肺炎病原体复杂性,少见或新型病原体的出现,均会增加疾病的治疗难度,导致肺炎难治。早期病因诊断对于难治性肺炎患者合理使用抗菌药物十分重要。常规微生物培养、涂片显微镜检查、抗原抗体检测和聚合酶链反应等传统诊断技术不能满足难治性肺炎患者的诊断需求[8]。这些方法具有较多局限性:耗时长、检测范围狭窄而且阳性率低。相关文献显示,EBUS-GS引导下经皮肺穿刺活检术的诊断准确度高,并发症发生风险相对低[9]。另外,肺泡灌洗液mNGS对病原体检测具有更高的敏感度与特异度,对于混合感染的鉴定具有明显优势[5],因此本研究采用EBUS-GS技术联合mNGS来检测难治性肺炎患者潜在的感染病原体。所有患者使用EBUS-GS技术均取材成功,引起少量出血8例,用1∶10 000肾上腺素、凝血酶经留置导管鞘,局部灌注止血成功,无气胸、大咯血等并发症发生,临床安全性好。

本研究中,经EBUS-GS的mNGS检测与常规临床检测相比,病原体总检出率优于常规临床检测。相较于传统的微生物培养检测方式,肺泡灌洗液mNGS对于菌阴肺结核、一些少见病原体(如鹦鹉热衣原体、耶氏肺孢子菌、巨细胞病毒、鸟型分枝杆菌及马尔尼菲篮状菌等)检测方面则更具有优势,可以快速确诊并进行靶向抗感染治疗[10,11]。在本研究中,肺泡灌洗液mNGS中检测到菌阴肺结核中结核分枝杆菌、鹦鹉热衣原体、耶氏肺孢子菌、巨细胞病毒、鸟型分枝杆菌及马尔尼菲篮状菌等少见病原体,而在传统微生物检查中未检测到这些病原体。根据mNGS检出病原体调整临床治疗方案后,临床效果明显。此外,mNGS可以在一次检测中同时检测多种病原体[10]。本研究中,共有25例为混合感染。因此,通过肺泡灌洗液mNGS检测及早识别一些稀有、非典型或生长缓慢的微生物、现有检测技术无法识别的病原体以及混合感染具有重要意义[11]。支气管肺泡灌洗液的mNGS可提升病原体检测的阳性率,通过相对丰度和病原体的序列数去识别潜在的病原体[12]。尤其在基层医院,常规临床检测能力差,肺泡灌洗液mNGS更能弥补此短板,在诊断难治性肺炎病原体起到快速精准的作用。很多病原体常因不典型的临床特征而被误诊,mNGS能最大限度地提高疾病的诊断准确率、缩短诊断时间和患者病程。

尽管mNGS技术在临床上已得到广泛应用,但仍然存在一些局限性:mNGS结果的解读仍然存在问题;区分定植与感染也是今后需要研究的方向。目前仍需将mNGS检测结果与临床数据相结合,仔细区分背景、定植、污染菌以及真正的责任病原体。此外,虽然mNGS可提供耐药基因检测,但目前的肺泡灌洗液mNGS仍无法提供耐药细菌药敏检测等重要结果。总之,EBUS-GS技术联合肺泡灌洗液mNGS能够快速而准确地鉴定病原体,在混合感染诊断上也具有明显优势,对于难治性肺炎患者的精准诊断和个性化治疗具有重要意义。

利益冲突
利益冲突

所有作者均声明不存在利益冲突

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