UF-1000i尿液分析仪鉴别儿童尿路感染细菌类型探讨

张清秀，李启亮，董　方，甄景慧

(首都医科大学附属北京儿童医院检验中心，北京 100045)



UF-1000i尿液分析仪鉴别儿童尿路感染细菌类型探讨

张清秀，李启亮，董方，甄景慧

(首都医科大学附属北京儿童医院检验中心，北京 100045)

[摘要]目的通过全自动尿液分析仪细菌通道参数与细菌培养的分析比较，从而建立一种快速准确的儿童尿路感染初筛方法。方法选择北京儿童医院2015年1至5月疑似尿路感染患儿中段尿649例，同时进行细菌培养和UF-1000i尿沉渣定量分析。将尿液细菌培养结果作为金标准，与尿液分析仪通道细菌参数[前向散射光(B-FSC)，荧光强度(B-FLH)]进行分析比较，通过ROC曲线分析，计算出诊断儿童尿路感染的最佳临界值。结果①624例患儿标本中细菌培养阳性220例，阳性率35.3%，共分离细菌238株，其中革兰阴性菌153株，革兰阳性菌73株，真菌12株；②建立尿液分析仪白细胞和细菌参数的最佳临界值43/ L和474.4/ L，其诊断尿路感染的灵敏度76.6%、83.3%，特异性75.5%、79.2%，约登指数51.2%、62.5%，漏诊率23.4%、16.7%，误诊率25.4%、20.8%，阳性预测值64.5%、71.4%，阴性预测值74.6%、88.4%，阳性似然比3.12、4.00，阴性似然比0.31、0.21；③革兰阴性菌B-FSC均值与革兰阳性菌均值差异均有显著性意义(t=2.183，P<0.05)。B-FLH在区别革兰阴性菌和革兰阳性菌差异无统计学意义(P>0.05)；④以B-FSC<37ch和B-FSC/B-FLH<0.4为临界值，判断革兰阴性菌的灵敏度分别为85.5%、91.6%，特异性86.4%、89.8%，约登指数71.9%、81.4%，漏诊率14.5%、8.4%，误诊率13.6%、10.2%，阳性预测值93.3%、95.2%，阴性预测值72.9%、82.8%，阳性似然比6.29、8.98，阴性似然比0.17、0.09。结论在儿童尿路感染中，细菌参数B-FSC能有效地区别革兰阴性菌和革兰阳性菌，B-FSC/B-FLH<0.4区别革兰阴性菌和革兰阳性菌优于B-FSC<37ch。建立实验室最佳临界值可帮助快速诊断儿童尿路感染及鉴别细菌类型。

[关键词]儿童尿路感染；全自动尿液分析仪；细菌通道参数前向散射光和荧光强度；ROC曲线分析

目前尿路感染的实验室诊断“金标准”主要依靠定量中段尿细菌培养，此诊断一般需要3天至4天时间，且有70%的阴性率或3种以上混合细菌生长。儿童留取中段尿较成人困难，同时处理不当可能造成结果假阳性或假阴性。UF-1000i全自动尿液分析仪采用半导体激光流式细胞/核酸荧光染色技术，具有双通道(沉渣通道、细菌通道)检测标本，沉渣通道增加了侧向散射光强度(S-SSC)，对检测的标本可以精确定量细菌，并且大大消除了干扰物质对细菌检测结果的影响。本文对649例清洁尿标本进行了全自动尿液分析和尿液细菌培养，通过尿液细菌通道参数前向散射光(B-FSC)和荧光强度(B-FLH)数值的变化特点初步筛查阳性菌和阴性菌，为联合诊断儿童尿路细菌感染和提前进行抗生素经验性治疗提供帮助，掌握最佳治疗时机。

1资料和方法

1.1一般资料

2015年1至5月在首都医科大学附属北京儿童医院收集临床表现包括尿频、尿急、排尿不畅、下腹部不适或伴发热的患儿649例，其中男339例，女310例；最小年龄16天，最大年龄15岁。以苯扎溴铵或碘伏清洁外阴及尿道口周围，除婴幼儿留置无菌尿袋，其余患儿均留取清晨中段尿，并立即送检，先进行尿细菌培养后再进行尿沉渣分析，均在1小时内完成。

1.2仪器与试剂

UF-1000i全自动尿液分析仪、质控品(批号：YS4028L和YS4028H)、配套试剂均为日本希森美康电子有限公司生产。VITEK2 Compat全自动细菌鉴定药敏分析仪、配套试剂以及血平板、麦康凯平板均为法国梅里埃(上海)生物制品有限公司提供。

1.3尿培养、细菌鉴定及药敏分析

严格按照《全国临床检验操作规程》3版(2006年中华人民共和国卫生部医政司编制)进行操作。用定量加液器取尿液10 L，接种于血平板和麦康凯平板上，经过35℃二氧化碳孵箱中培养过夜，经18～24小时检查细菌生长情况，计算菌落数，挑取可疑菌落采用VITEK2 Compat全自动细菌鉴定仪对细菌进行鉴定，未生长的标本继续培养24小时后观察有无细菌生长。凡革兰阴性菌>105cfu/mL，革兰阳性菌>104cfu/mL视为定量细菌培养阳性。若有3种以上杂菌生长，则视为混合污染重新送检。

细菌接种后，将尿液用UF-1000i全自动尿液分析仪进行分析，严格按照仪器要求在1个小时内完成检测。同时记录仪器白细胞数、细菌数及细菌通道参数B-FSC和B-FLH数值(单位：ch)。

1.4统计学方法

采用SPSS 19.0统计软件进行分析，指标的诊断性能评价采用ROC曲线及曲线下面积计算。计数资料用率表示，组间率的比较采用χ2检验，以P<0.05为差异有统计学意义。

2结果

2.1 220例中段尿培养阳性的主要病原菌情况

在649例患儿中，有25例患儿出现3种以上杂菌，考虑污染，不计数在内；其余624例检测标本经细菌培养，鉴定有220例患儿标本培养阳性，阳性率35.3%。本次共分离细菌238株，其中革兰阴性菌153株，革兰阳性菌73株，真菌12株，以阴性菌为主(同一患者1次病程中多次检测出同1种菌按1株计算)。统计男121例，占总阳性率55.0%；女99例，占总阳性率45.0%，男、女细菌培养阳性分离率差异无统计学意义(χ2=0.918，P=0.338)。在阳性分离标本中，单一细菌感染190例，两种细菌感染18例(分别符合革兰阴性菌>105cfu/mL，革兰阳性菌>104cfu/mL标准)，真菌感染12例。各主要病原菌的分布构成比见表1。

表1220例儿童中段尿培养主要病原菌结果

Table 1　Main pathogenic bacteria isolated from midstream urine culture among 220 cases of children

2.2绘制ROC曲线确定白细胞及细菌计数最佳临界值

UF-1000i全自动尿液分析仪的白细胞(WBC)计数和细菌数量(BACT)在目前是诊断儿童尿路感染的两个辅助指标，其方便、快速。以尿液细菌培养结果作为金标准，将WBC和细菌计数的结果绘制成ROC曲线，见图1。

注：细菌计数的曲线下面积略高于WBC；通过ROC曲线分析，计算出诊断尿路感染的WBC和细菌数量的最佳临界值，分别为43/L和474.4/L，WBC和细菌数量的曲线下面积分别为0.872(95%可信区间0.884～0.900)，0.881(95%可信区间0.854～0.907)。

图1白细胞计数和细菌数量的ROC曲线

Fig.1ROC curve of white blood cells count and bacteria count

2.3计算前向散射光和荧光强度在不同细菌类型的平均值

在革兰阴性菌中，计算UF-1000i参数B-FSC平均值为29.1ch(95%可信区间19.201～45.901)，革兰阳性菌参数B-FSC平均值为58.3ch(95%可信区间24.921～93.211)，革兰阴性菌B-FSC明显低于革兰阳性菌，差异具有统计学意义(t=2.183，P<0.05)。革兰阴性菌B-FLH平均值为101.24ch(95%可信区间95.311～106.071)；革兰阳性菌B-FLH平均值为107.15ch(95%可信区间101.031～116.531)，差异无统计学意义(t=0.512，P>0.05)。

2.4以前向散射光<37ch和前向散射光/荧光强度<0.4为临界值革兰阳性、阴性菌的分布情况

细菌培养阳性标本中，单一细菌感染190例，其中革兰阴性菌131例，革兰阳性菌59例。有63.2%(120/190)例标本的B-FSC低于37ch；66.3%(126/190)例标本的B-FSC/B-FLH比值低于0.4ch；以B-FSC<37ch和B-FSC/B-FLH<0.4为临界值，区分革兰阴性菌和革兰阳性菌，经比较差异均有统计学意义(均P<0.01)，见表2。

表2UF-1000i细菌参数不同临界值革兰阴性菌和革兰阳性菌的分布特点[n(%)]

Table 2 The distribution characteristics of Gram-positive bacteria and Gram-negative bacteria under conditions of different threshold value of UF-1000i bacterial parameters[n(%)]

细菌类型标本总数(n=190)B-FSC<37ch(n=120)B-FSC/B-FLH<0.4(n=126)革兰阴性菌G-131(68.9)112(93.3)120(95.2)革兰阳性菌G+59(31.1)8(6.7)6(4.8)χ290.469103.824P<0.01<0.01

2.5白细胞、细菌计数诊断儿童尿路感染与前向散射光、荧光强度鉴别细菌类型的诊断效能分析

细菌计数的灵敏度和特异性均高于WBC，两者阴性预测值均高于阳性预测值；以B-FSC<37ch和B-FSC/B-FLH<0.4为临界值，灵敏度、特异性、阳性预测值、阴性预测值均较高，可以有效的区分革兰阴性菌和革兰阳性菌，见表3。

表3　WBC、细菌计数诊断儿童尿路感染与B-FSC、B-FLH鉴别细菌类型的诊断效能分析

3讨论

3.1引起儿童尿路感染主要致病菌的分析

当患者具有先天性泌尿生殖系统异常、尿路结石等疾病，或者机体免疫功能低下时，均可引起尿液滞留，从而降低膀胱防御细菌的能力，肠道正常菌群在泌尿道进行繁殖，最终导致尿路感染[1-2]。另外医务人员在给患者做检查时，由于环境、医疗器械、医用物品灭菌不合格等因素也可造成医源性感染[3]。儿童尿路感染也是婴幼儿多发疾病，婴幼儿期排尿症状多不明显，家长不易发现，如果治疗不及时，容易造成肾炎，甚至肾衰竭。本研究中，624例患儿中段尿细菌培养，有220例病原菌阳性，主要以革兰阴性菌为主，共153株，占64.3%(153/238)，其中以大肠埃希菌居多，共检出88株，占总检出率的37.0%；其次是铜绿假单胞菌、肺炎克雷伯菌。革兰阳性菌共检出73株，占30.7%(73/238)，其中以屎肠球菌居多，共检出53株，占总检出率的22.3%，与其他文献一致[4-5]。真菌12株，占5.0%(12/238)，其中以白色念珠菌为主，共9株占总检出率的3.8%。因此提示肠杆菌科的细菌，尤其大肠埃希菌是引起儿童尿路感染的主要致病菌，其次为铜绿假单胞菌和肺炎克雷伯菌。

3.2尿液白细胞计数和细菌计数应用于儿童尿路感染诊断中最佳截断值的探讨

以灵敏度为纵坐标，以1-特异性为横坐标，绘制ROC曲线。确定WBC和细菌计数的最佳临界值分别为43/L和474.4/L，与Broeren等[6]报道的相比较高。本研究显示，WBC灵敏度76.6%，阴性预测值74.6%；细菌计数的灵敏度83.3%，阴性预测值88.4%。UF-1000i细菌计数与金标准的符合程度高于WBC，两者的阴性预测值均高于阳性预测值，因而不能作为尿路感染的确诊指标。UF-1000i细菌计数的阳性率(44.9%)高于尿培养阳性率(35.3%)，分析其原因，一是活菌和死菌的区别，UF-1000i全自动尿液分析仪对尿中所有的细菌进行计数，包括活菌和死菌，而尿细菌培养只有活菌才能在培养基中生长，导致两种方法阳性率的差别；二是有些细菌在Cled培养基中处于静止状态，需要特殊培养基才能生长[7]。尿液分析仪WBC易受包括细菌、扁平上皮、小圆上皮、和脂肪滴等影响，造成假阳性。另外一些药物的影响也会导致儿童尿液分析结果假性升高。

3.3 UF-1000i尿液分析仪的前向散射光和荧光强度在鉴别儿童尿路感染细菌类型中的应用

中段尿定量细菌培养作为诊断尿路感染的金标准，其培养时间长，并且受很多因素的影响，比如培养基的品种、质量等。找到快速区分革兰阴性菌和革兰阳性菌的方法，在临床上及时给予治疗和干预，对儿童尿路感染非常重要。本文研究了UF-1000i中B-FSC和B-FLH在不同类型细菌的变化特点。计算革兰阴性菌B-FSC平均值29.1ch低于革兰阳性菌B-FSC平均值58.3ch，两者差异具有统计学意义(P=0.017)。革兰阴性菌B-FLH平均值101.24ch与革兰阳性菌B-FLH平

均值107.15ch差异无统计学意义(P=0.367)。B-FSC能有效区分革兰阴性菌和革兰阳性菌，而B-FLH在区分革兰阴性菌与革兰阳性菌无显著差异，与万楠等[8]的评估结果相同。这样的结果可以分析为：B-FSC反映了粒子或细菌散点等的大小，而革兰阳性菌多为不规则的链状或葡萄状排列，常被认作大粒子进行通道检测，因而革兰阳性菌多数标本B-FSC>37ch；而B-FLH反映了粒子或细菌散点细胞核染色程度，细菌以外的细胞成分及微小碎片不被染色，可能跟阴、阳两种菌的细菌核酸与多次甲基染料结合相似有关。在220例细菌培养阳性中两种细菌感染者18例，计算B-FSC平均值45.5ch，高于革兰阴性菌而低于革兰阳性菌的均值。B-FLH均值为105.23ch，与革兰阴性菌和革兰阳性菌相当。真菌感染12例，B-FSC平均值63.2ch，高于革兰阴性菌和革兰阳性菌的均值。同时两种细菌感染的标本较少，未做进一步统计分析。在190例单一细菌感染中，革兰阴性菌131例，革兰阳性菌59例。本实验以B-FSC<37ch为临界值，革兰阴性菌93.3%(112/120)，革兰阳性菌6.7%(8/120)，χ2=90.469，P<0.01；以B-FSC/B-FLH<0.4ch为临界值，革兰阴性菌95.2%(120/126)，革兰阳性菌4.8%(6/126)，χ2=103.824，P<0.01。以上两种参数均可区分革兰阴性菌和革兰阳性菌，因此认为患儿感染革兰阴性菌的可能性比较大，与卢丽萍等[9]的研究结果一致。本实验还得出以B-FSC/B-FLH<0.4ch为临界值的灵敏度、特异性、阳性预测值、阴性预测值等指标均优于以B-FSC<37ch为临界值的指标，在鉴别革兰阴性菌和革兰阳性菌优势更加突出。

通过本研究，UF-1000i全自动尿液分析仪的参数可以帮助临床尽早筛查儿童尿路感染，同时鉴别出哪种类型细菌感染，及时对患儿给予抗生素治疗，但B-FSC和B-FLH在鉴别不同类型细菌的研究中，还需要大量数据分析以确立自己实验室的临界值水平，把漏诊率和误诊率降到最低。

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[7]Pant N D, Sharma M.Urinary tract infection caused by Chromobacterium violaceum[J].Int J Gen Med,2015,8:293-295.

[8]万楠,张明磊,陈渝宁,等.UF-1000i全自动尿液分析仪诊断及鉴别不同细菌引起的尿路感染中的应用[J].现代检验医学杂志,2011,26(1):108-111.

[9]卢丽萍,黄菁,王玉珏,等.UF-1000i伞自动尿液分析仪筛查尿路感染和区分细菌种类的评价[J].现代检验医学杂志,2014,29(4):43-45,49.

[专业责任编辑：孙晓勉]

[收稿日期]2016-03-27

[作者简介]张清秀(1974-)，女，主管技师，主要从事临床检验工作。

[通讯作者]李启亮，副主任技师。

doi:10.3969/j.issn.1673-5293.2016.07.015

[中图分类号]R725.7

[文献标识码]A

[文章编号]1673-5293(2016)07-0831-03

Exploratory study on using UF-1000i urine analyzer to identify types of bacteria in children with urinary tract infection

ZHANG Qing-xiu, LI Qi-liang, DONG Fang, ZHEN Jing-hui

(Laboratory Center, Beijing Children’s Hospital, Capital Medical University, Beijing 100045, China)

[Abstract]Objective To establish a rapid and accurate method for preliminary screening of pediatric urinary tract infection (UTI) by comparing the bacteria channel parameters of automated urine analyzer (AUA) and results of bacteria culture. Methods Midstream urines of 649 cases of children with suspected UTI were collected from Beijing Children’s Hospital from January to May in 2015. Bacteria culture of the urine and quantitative analysis of urine sediment were performed simultaneously. Results of bacteria culture were set as the golden standard and were compared with bacteria channel parameters (B-FSC and B-FLH) obtained by Urine Analyzer. The optimal threshold value for the diagnosis of UTI in children was calculated through receiver operating characteristic (ROC) curve analysis. Results Among 624 cases of samples, positive results of bacterial culture were found in 220 samples (35.3%). In total, 238 bacteria strains were isolated, including 153 strains of Gram-negative bacteria, 73 strains of Gram-positive bacteria and 12 strains of fungi. With the aid of AUA, results showed that the optimal threshold value of white blood cells and bacterial parameter was 43/ l and 474.4/ l, respectively. Their sensitivity for the diagnosis of UTI was 76.6% and 83.3%, specificity was 75.5% and 79.2%, Youden index was 51.2% and 62.5%, respectively. In addition, the rate of missed diagnosis was 23.4% and 16.7%, misdiagnosis rate was 25.4% and 20.8%, positive predictive value was 64.5% and 71.4%, respectively, negative predictive value was 74.6% and 88.4%, positive likelihood ratio was 3.12 and 4.00, and negative likelihood ratio was 0.31 and 0.21, respectively. Significant difference was identified between Gram-positive bacteria and Gram-negative bacteria in the mean value of B-FSC (t=2.183, P<0.05). No statistically significant difference was noted between Gram-positive bacteria and Gram-negative bacteria in B-FLH (P>0.05). When setting B-FSC<37ch and B-FSC/B-FLH<0.4 as threshold values, the sensitivity for Gram-negative bacteria was 85.5% and 91.6%, specificity was 86.4% and 89.8%, Youden index was 71.9% and 81.4%, rate of missed diagnosis was 14.5% and 8.4%, misdiagnosis rate was 13.6% and 10.2%, positive predictive value was 93.3% and 95.2%, negative predictive value was 72.9% and 82.8%, positive likelihood ratio was 6.29 and 8.98, and negative likelihood ratio was 0.17 and 0.09, respectively. Conclusion The bacterial parameter B-FSC can effectively differentiate Gram-negative bacteria from Gram-positive bacteria in children with UTI. The threshold value B-FSC/B-FLH<0.4 is more sensitive than B-FSC<37ch in the differentiation of Gram-negative bacteria from Gram-positive bacteria. Setting up a laboratory optimal threshold is helpful to the quick diagnosis of UTI in children and the identification of the types of bacteria.

[Key words]urinary tract infection in children; automatic urine analyzer (AUA); bacterial channel parameters (B-FSC and B-FLH); receiver operating characteristic (ROC) curve