宏基因組二代測(cè)序在兒童骨關(guān)節(jié)感染中的臨床價(jià)值

馬健 高靜 秦攀

鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院小兒外科 鄭州 450000

兒童骨關(guān)節(jié)感染(osteoarticular infections, OAI)的發(fā)病率高于成人,多見于5歲以下的兒童[1]。延誤診治可引發(fā)膿毒血癥、深靜脈血栓形成、骨破壞、骨吸收、骨生長(zhǎng)板受損,以及肢體畸形等并發(fā)癥或后遺癥[2]。常規(guī)病原微生物培養(yǎng)對(duì)OAI的病原學(xué)診斷用時(shí)較長(zhǎng)、陽性率較低,且受限于入院前是否使用過抗生素。宏基因組二代測(cè)序技術(shù)(metagenomic next-generation sequencing,mNGS)的優(yōu)勢(shì)在于其檢測(cè)用時(shí)較短、檢出率較高,可識(shí)別細(xì)菌、病毒、真菌等多種類型微生物,甚至發(fā)現(xiàn)新的微生物;并可提供菌株鑒定、耐藥性預(yù)測(cè)的基因組信息[3]。本研究對(duì)我院擬診為OAI的25例患兒的臨床資料進(jìn)行回顧性分析,探討mNGS在病原體檢測(cè)中的臨床價(jià)值。

1 資料與方法

1.1研究對(duì)象收集我院2021-01—2022-10擬診為OAI且進(jìn)行mNGS檢測(cè)的25例患兒的一般臨床資料和病原體檢測(cè)結(jié)果。均符合有關(guān)專家共識(shí)[4]中OAI的診斷標(biāo)準(zhǔn),同時(shí)具有以下2條者:(1)體溫>38℃,局部出現(xiàn)紅、腫、熱、痛癥狀,懷疑骨關(guān)節(jié)感染、活動(dòng)能力下降(跛行、僵硬、肢體或關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍縮小),關(guān)節(jié)腫脹中的至少1項(xiàng)。(2)血培養(yǎng)陽性,骨組織或關(guān)節(jié)抽吸物培養(yǎng)陽性,化膿性關(guān)節(jié)液,成像結(jié)果符合骨或關(guān)節(jié)感染中的至少1項(xiàng)者。排除應(yīng)用免疫抑制、白血病、惡性疾病合并感染,以及骨科固定裝置感染、創(chuàng)傷相關(guān)感染的患兒[5]。本研究已獲本院科研和臨床試驗(yàn)倫理委員會(huì)批準(zhǔn)(審批號(hào):2022-KY-1180-002)。

1.2研究方法收集患兒的一般資料,包括性別、年齡、白細(xì)胞計(jì)數(shù)(正常值為4×109/L～10×109/L)、C-反應(yīng)蛋白(正常值為<5 mg/L)、紅細(xì)胞沉降率(正常值為0～15 mm/h)、送檢前抗生素使用情況等。收集的標(biāo)本類型包括外周血、病灶標(biāo)本。同時(shí)進(jìn)行mNGS檢測(cè)和常規(guī)培養(yǎng)。比較兩種檢測(cè)方法的結(jié)果。

2 結(jié)果

2.1一般情況本研究共納入25例患兒,根據(jù)最終臨床診斷標(biāo)準(zhǔn),21例患兒被診斷為OAI,4例患兒為非OAI(骨腫瘤2例,髖關(guān)節(jié)滑膜炎1例,未明確1例)。21例OAI患兒中,男16例(76%),標(biāo)本采集前使用抗生素患兒占62%(13/21);手術(shù)干預(yù)患兒占76%(16/21)。見表1。

表1 21例OAI患兒的臨床特征

2.2常規(guī)培養(yǎng)和mNGS結(jié)果25例微生物培養(yǎng)標(biāo)本中,常規(guī)培養(yǎng)結(jié)果 5例陽性,均為金黃色葡萄球菌; mNGS檢測(cè)結(jié)果16例陽性,其中OAI患兒標(biāo)本中15份陽性,非OAI患兒1份陽性(結(jié)合臨床及病理考慮為污染)。共檢出病原微生物33株,其中細(xì)菌26株,占79%(26/33);病毒7株,占21%(7/33)。見表2。mNGS檢測(cè)用時(shí)(109.1±18.7)h(范圍:72～168 h),常規(guī)培養(yǎng)為(29.7±8.6)h(范圍:24～48 h)。差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=19.290,P<0.001)。

表2 mNGS檢出33株病原菌情況

2.3常規(guī)培養(yǎng)和mNGS結(jié)果以最終臨床診斷為依據(jù),mNGS檢測(cè)與常規(guī)培養(yǎng)的敏感度分別為76.2%(16/21)、23.8%(5/21),特異度分別為75.0%(3/4)、100.0%(4/4),陽性預(yù)測(cè)值分別為94.1%(16/17)、100.0%(5/5),陰性預(yù)測(cè)值分別為37.5%(3/8)、20.0%(4/20),Youden指數(shù)分別為0.512、0.238。mNGS檢測(cè)與常規(guī)培養(yǎng)的敏感度差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(χ2=11.524,P<0.01),但特異度的差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=1.000)。其中,8份標(biāo)本mNGS檢出2種以上病原體,而相應(yīng)的常規(guī)培養(yǎng)5份陰性,2份檢出病原體少于mNGS。

2.4送檢前抗生素使用和不同標(biāo)本類型對(duì)病原體檢測(cè)的影響本研究21例OAI患兒中,13例標(biāo)本送檢前接受抗生素治療,mNGS檢測(cè)的陽性率為76.9%(10/13),常規(guī)培養(yǎng)為23.1%(3/13),差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.017*);8例標(biāo)本送檢前未接受抗生素治療,mNGS檢測(cè)的陽性率為75.0%(6/8),常規(guī)培養(yǎng)為25.0%(2/8),差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.132*)。7例外周血標(biāo)本中,mNGS檢測(cè)的陽性率為85.7%(6/7),常規(guī)培養(yǎng)為28.6%(2/7), 差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.103*);在14 例手術(shù)標(biāo)本中,mNGS檢測(cè)的陽性率為71.4%(10/14),常規(guī)培養(yǎng)為21.4%(3/14),差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.021*)。(*表示精確概率法)

3 討論

本研究結(jié)果顯示,mNGS在OAI患兒診斷中的敏感度高于常規(guī)培養(yǎng),差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義;但特異度的差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。陽性預(yù)測(cè)值為94.7%,陰性預(yù)測(cè)值為30.0%。Huang等[6]的研究顯示,mNGS診斷人工關(guān)節(jié)感染的敏感性為95.9%,顯著高于綜合培養(yǎng)的79.6%,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,但兩者的特異性相似。Fang等[7]一項(xiàng)納入56例的研究中,mNGS對(duì)成人關(guān)節(jié)感染的敏感度為94.29%,特異度為76.19%;而常規(guī)培養(yǎng)的敏感度為60%,特異度為80.95%。有關(guān)兒童骨關(guān)節(jié)感染的一系列回顧性研究結(jié)果顯示[8-10],在納入17項(xiàng)研究的匯總分析中,共計(jì)1 422例確診為骨髓炎患兒血培養(yǎng)的中位陽性率為34.2%;另一個(gè)12項(xiàng)研究的匯總分析中,1 240名確診為骨髓炎患兒的血培養(yǎng)陽性率為32.9%,在結(jié)合血培養(yǎng)與骨/組織培養(yǎng)后的陽性率為55.4%,原體檢出率增加了24%。一項(xiàng)納入189例化膿性關(guān)節(jié)炎患兒的研究中,外周血或關(guān)節(jié)液培養(yǎng)陽性率為25.4%。本研究常規(guī)培養(yǎng)陽性率僅為23.8%,與相關(guān)研究結(jié)果對(duì)比,可能與納入患兒包含骨髓炎和化膿性髖關(guān)節(jié)炎、行常規(guī)培養(yǎng)的標(biāo)本類型不一,以及受培養(yǎng)前抗生素使用情況的影響有關(guān)。

本研究中,mNG檢出率在既往使用過抗生素的標(biāo)本中高于常規(guī)培養(yǎng),與石仕元等[11]的一項(xiàng)納入171例的研究結(jié)果類似。與常規(guī)細(xì)菌培養(yǎng)(31.62%)比較,mNGS診斷非結(jié)核脊柱感染性疾病有更高的敏感度(55.88%),差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義;而不同標(biāo)本獲取方法對(duì)mNGS檢測(cè)結(jié)果的影響無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。另一項(xiàng)納入347例患者的研究中,樣本涵蓋各種標(biāo)本類型研究,在抗生素暴露的病例中,mNGS陽性率(52.7%)亦優(yōu)于常規(guī)培養(yǎng)(34.3%)[12]。此外,mNGS檢測(cè)用時(shí)明顯短于常規(guī)培養(yǎng),在24～48 h內(nèi)即可獲取檢測(cè)結(jié)果。本研究中,mNGS檢出菌種以金黃色葡萄球菌最為常見,其他還有銅綠假單胞菌、中間鏈球菌、人葡萄球菌、EB病毒等少見的細(xì)菌及病毒;而常規(guī)培養(yǎng)僅檢出部分金黃色葡萄球菌。雖然mNGS可檢測(cè)出多種病原體,但除導(dǎo)致感染的重點(diǎn)微生物外,也包括一些正常菌群和標(biāo)本采集、運(yùn)輸過程導(dǎo)致污染的微生物;還可能檢測(cè)出一些未知新發(fā)病原體、特殊病原體等[12]。如何確定其與臨床感染的相關(guān)性,還需要綜合患者臨床信息等進(jìn)行多維度判斷。本研究中5例兩種檢測(cè)均為金黃色葡萄球菌感染患兒的耐藥結(jié)果顯示,mNGS均未檢出耐藥基因;而常規(guī)藥敏發(fā)現(xiàn)MRSA感染2例,其中青霉素均耐藥,克林霉素耐藥2例,萬古霉素及利奈唑胺均敏感。目前mNGS可報(bào)告的耐藥基因型與表型包括甲氧西林(mecA/C)、克林霉素(crmC)、萬古霉素(VanA)等[13-15],但暫時(shí)沒有關(guān)于mNGS檢測(cè)耐藥基因型與表型的臨床數(shù)據(jù),因此耐藥基因檢測(cè)在臨床的意義還需要進(jìn)一步研究及證據(jù)支撐。

本研究的局限性在于,是單中心研究,樣本量較小,重點(diǎn)是急性O(shè)AI患者,在進(jìn)行臨床分析時(shí)可能導(dǎo)致一些偏倚;對(duì)檢出多種病原體的研究對(duì)象,未分析其與感染的相關(guān)性,確認(rèn)真正致病菌。由于mNGS檢測(cè)費(fèi)用偏高,應(yīng)根據(jù)患兒的臨床表現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)室指標(biāo)、影像學(xué)檢查,以及經(jīng)驗(yàn)性治療來選擇mNGS檢測(cè)。同時(shí)還需要更多研究證明其在臨床實(shí)踐中的價(jià)值。

綜上所述,mNGS對(duì)兒童OAI病原體診斷有較高的靈敏度,且不受抗生素使用及標(biāo)本類型的影響,能為兒童OAI的臨床早期診治提供助力。