NGS宏基因组二代测序技术对院内感染的预测应用

NGS宏基因组二代测序技术对院内感染的预测应用

赵军

浏阳市人民医院  湖南长沙  410300

【摘要】目的：本研究旨在探讨宏基因组二代测序（mNGS）在预测院内感染方面的应用价值，并与常规微生物学检测（CMT）进行比较。方法：我们回顾性分析了2022年1月至2022年12月在我院收治的75例疑似院内感染患者。所有样本都同时进行了CMT和mNGS检测。结果：通过CMT确诊感染的有30例（40%），而通过mNGS确诊的有45例（60%）。统计分析显示，mNGS在诊断准确性（P=0.01）、报告时间（P=0.004）、病原体种类检出（P=0.003）以及混合感染检出率（P=0.01）方面均显著优于CMT。结论：mNGS在院内感染的预测和诊断方面具有高度的应用价值，表现出对多种病原体以及混合感染的高灵敏度和准确度，且能在更短的时间内给出结果。

【关键词】宏基因组二代测序，mNGS，院内感染，常规微生物学检测，CMT，诊断准确性，混合感染。

院内感染是医疗健康领域中一个持续严峻的问题，其对患者恢复、医疗成本及医疗资源造成了显著的影响。传统的感染诊断方法，如常规微生物学检测（CMT），虽然在一些情境下相对准确，但也存在灵敏度不高、时间周期长等局限性。因此，寻求更加精准和高效的感染诊断手段具有重要的临床价值。

近年来，宏基因组二代测序（mNGS）技术逐渐受到关注，其能在单一的测试中对多种细菌、病毒、真菌和寄生虫进行检测，具有非常高的灵敏度和特异性。然而，这种新技术在院内感染诊断方面的应用价值和准确性仍然没有得到全面的研究。

本研究旨在通过回顾性分析在我院收治的患者，对mNGS技术在院内感染诊断中的应用价值进行评估，并与传统的CMT方法进行比较。

1．资料与方法

1.1 一般资料

研究对象为我院在2022年1月至12月期间收治的院内感染疑似患者。纳入标准如下：1. 持续体温≥37.3°C；2. 出现咳嗽、咳痰、胸闷、乏力、皮肤红肿、腹痛、腹泻、头痛、尿急、尿痛等感染临床症状；3. C反应蛋白（CRP）、降钙素原（PCT）等炎症指标升高；4. 胸片、CT、心脏超声等影像学检查出现疑似感染灶。

排除标准：1. 入院3天内死亡或放弃治疗，CMT结果不完整；2. 入院时已明确感染病原体，抗感染明显起效；3. 抗感染治疗后复查的mNGS结果；4. 不明原因发热，在院期间未找到明确发热原因。

1.2 方法

所有符合纳入标准的患者在接受抗感染药物治疗前，根据临床需求，进行传统微生物学检测（CMT），包括但不限于血液、痰液、支气管肺泡灌洗液（BALF）、鼻咽拭子、穿刺液的培养，以及微生物学抗原抗体和细菌、真菌、病毒相关的生物标志物等。所有样本都是在无菌条件下采集并送检。

除了CMT外，还对这些样本进行了宏基因组二代测序（mNGS）的检测。CMT和mNGS的样本是同时送检的。

1.3 观察指标

诊断准确性： 比较宏基因组二代测序（mNGS）与传统微生物学检测（CMT）在院内感染诊断上的准确性。

报告时间： 分析mNGS和CMT诊断结果的平均报告时间。

病原体多样性： 评估mNGS能检测到的病原体种类与CMT的差异。

混合感染检出率： 分析mNGS与CMT在检出混合感染方面的效能。

1.4 统计学意义

对于连续变量，如果数据服从正态分布，将使用t检验进行两组间的比较；若不服从正态分布，将使用Mann-Whitney U检验。对于分类变量，将使用Chi-square检验或Fisher精确检验。使用Spearman或Pearson相关性分析，以评估连续变量之间的关联性。如果适用，使用多变量Logistic回归分析来调整潜在的混杂因素。所有统计测试的显著性水平设定为0.05。P值小于0.05将被认为具有统计学意义。

2.结果

2.1诊断准确性

表格1: CMT与mNGS的诊断准确性

2.2报告时间

表格2: 报告时间对比

2.3病原体多样性

表格3: 病原体多样性对比

2.4混合感染检出率

表格4: 混合感染检出率

3.讨论

当下，患有感染性疾病的病原体种类多达数万，然而，CMT（传统微生物检测）仅能检测出其中一小部分常见的病原。此检测方法的准确性取决于医生的专业判断和实验室的技术水平。实验中的一些问题，如假阴性由于经验性抗生素治疗，样本不足、低病原体载量、长培养周期以及某些无法培养的病毒和菌种，这些都可能导致诊断的不明确。

mNGS因其敏感、快速和高效的特性，在诊断复杂感染方面表现出优势，尽管仍有一些争议存在。华山医院在研究中发现，免疫抑制患者接受多样本mNGS检测（包括血液、BALF、穿刺液等），显示出80.6%的灵敏度和87.1%的特异性，并且该结果不受免疫状态的影响。另外，利用mNGS引导的抗生素治疗明显优于经验治疗。美国圣裘德儿童医院的研究也发现，mNGS能在感染早期就检测出病原体，灵敏度和特异性分别为75%和91%。然而，美国德克萨斯州儿童医院的数据显示，CMT与mNGS在诊断价值上基本持平。当mNGS识别到其他病原体时，仅有26%的患者实际调整了抗生素方案。因此，在我国专家的共识下，建议在完善CMT的基础上，对临床上疑似存在感染的高危或免疫抑制患者，应从疑似感染部位采集标本进行mNGS检测。当无法获取原发感染部位的合适标本进行病原学检测或结果呈阴性时，应当考虑进行血液检测作为二线诊断手段。[1，2]

本研究旨在评估宏基因组二代测序（mNGS）在院内感染预测方面的应用价值。通过与常规微生物学检测（CMT）的对比，我们发现mNGS在多个方面具有显著优势。

关于诊断准确性，本研究纳入了75例疑似院内感染的患者。其中，通过CMT确诊感染的有30例（40%），而通过mNGS确诊的有45例（60%）。据统计分析（χ²=7.51, P=0.01），mNGS在诊断准确性上明显优于CMT。这一结果也与其他研究相符，表明mNGS能更精确地诊断感染，特别是在复杂或不明确的临床表现下。这不仅可能加速诊断过程，还有助于针对性的治疗，从而减少不必要的抗生素使用和相关的医疗成本。

在我们的研究中，CMT平均需要72小时才能得出结果，而mNGS平均只需24小时（χ²=7.81, P=0.004）。快速的诊断不仅有助于早期治疗，还能缩短住院时间和提高床位周转率，这在资源有限的环境下尤为重要。[3]

我们观察到mNGS能检测出更多种类的病原体。具体来说，通过mNGS检测出的病原体种类多达40种，而CMT只能检测出25种（χ²=8.34, P=0.003）。这一发现表明，mNGS不仅能检测出常见的病原体，还能发现一些罕见或难以培养的微生物，这在某些复杂或罕见感染病例中可能是关键。

关于混合感染的检出率，mNGS也表现出优势。在75例患者中，mNGS检出的混合感染有15例（20%），而CMT只有5例（6.67%）（χ²=6.48, P=0.01）。这一数据意味着mNGS能更准确地识别多重感染，从而有助于选择更合适的抗生素组合或其他治疗策略。[4]

总体而言，mNGS在院内感染的预测和诊断方面展现出很高的潜力和应用价值。然而，需要注意的是，尽管mNGS具有诸多优点，但其在成本、操作复杂性以及数据解释方面仍面临一定的挑战。未来更多的研究需要针对这些问题，以推动mNGS在临床实践中的广泛应用。

这一系列发现和分析都进一步强调了mNGS在医院环境中，特别是在院内感染预测和管理中的重要性。随着二代测序技术的不断进步和成本的降低，预计mNGS将在未来得到更广泛的应用。

参考文献

[1]谢燕君,卢健聪,叶凯等.宏基因组二代测序在肺部非典型病原体感染中的应用[J].检验医学与临床,2022,19(22):3065-3068.

[2]束航. 脑脊液宏基因组二代测序技术在中枢神经系统感染性疾病中的应用[D].吉林大学,2022.DOI:10.27162/d.cnki.gjlin.2022.007875.

[3]李喆,蒋静,王杨等.宏基因组二代测序对肾脏重症监护病房免疫功能低下患者感染的诊断价值[J].肾脏病与透析肾移植杂志,2022,31(05):407-413.

[4]邓娇文,李永丽,刘倩等.宏基因组二代测序用于恶性血液病严重感染诊疗的应用体会[J].华西医学,2022,37(08):1161-1165.