脑脊液培养报阳时间对神经外科术后凝固酶阴性葡萄球菌感染的诊断价值*
2021-03-30王红艳高宇光刘亚楠王金明杜洪涛郑光辉
王红艳,高宇光,刘亚楠,王金明,杜洪涛,郑光辉
首都医科大学附属北京天坛医院检验科/北京市免疫诊断临床工程技术研究中心,北京 100070
神经外科术后感染是医院获得性感染之一,由于其手术创面大、手术复杂等因素,严重影响患者手术成功率,增加其病死率[1]。文献报道,凝固酶阴性葡萄球菌(CoNS)是神经外科术后感染中分离率最高的病原体[2],但由于CoNS是环境及人体表面的正常菌群之一,具有易受污染的属性[3],即使实验室脑脊液培养出CoNS,临床上也并不能完全认为患者发生了感染,如何高效且准确鉴别是CoNS导致的术后感染或接种污染问题是目前神经外科与实验室研究的重要问题之一[4]。
由于神经外科术后感染患者脑脊液中的细菌水平明显高于因污染引入培养瓶中的细菌水平,而细菌培养的原始水平越高,其培养时间就越短,故患者脑脊液培养报阳时间(TTP)可作为一种区分感染与污染的手段。文献报道,当血培养出CoNS的时间≤16 h,更倾向于判断患者为血流感染,当时间>16 h,更倾向于判断为污染[5]。但对于TTP在神经外科术后感染方面的应用较少,本研究回顾性分析2019年1月至2020年5月首都医科大学附属北京天坛医院神经外科患者脑脊液分离出的CoNS数据,对其作流行病学分析,统计脑脊液TTP,验证诊断效能,以更好地辅助临床进行CoNS感染的诊断。现报道如下。
1 资料与方法
1.1一般资料 回顾性分析2019年首都医科大学附属北京天坛医院神经外科术后脑脊液培养出CoNS的患者的微生物与耐药数据。纳入标准:(1)患者经历了神经外科手术;(2)患者术后脑脊液培养为CoNS。排除标准:(1)患者<18周岁;(2)患者住院时间<7 d;(3)患者未经治疗直接出院。将所有入组患者分成感染组与污染组,脑脊液CoNS感染与污染的诊断标准如下。采用文献报道的诊断标准进行CoNS脑膜炎的诊断,同时满足以下标准的患者作为感染组[6-7]:(1)至少两次脑脊液细菌培养CoNS阳性。(2)从患者的脑脊液分离物中培养出CoNS,并出现头痛、发烧和精神症状等临床症状。(3)存在以下至少一种明显的炎症标志物:①脑脊液白细胞计数>250×106/L,主要含有多形核细胞;②脑脊液乳酸水平>3.5 mmol/L;③脑脊液葡萄糖水平/血清葡萄糖水平<0.4。脑脊液CoNS污染的诊断标准:(1)出院诊断证书中未提及CoNS阳性培养物。(2)相关医生将CoNS评为没有临床意义。(3)不符合上述神经外科手术后感染的标准。(4)在同时抽取的多套脑脊液培养物中只鉴定出一次CoNS分离株。(5)在神经外科手术之前接受抗葡萄球菌抗菌药物治疗的患者。同时满足以上5条标准的患者作为污染组。
1.2脑脊液细菌培养 当患者出现脑膜炎刺激征(体温>38 ℃,颈部强直等)时,神经外科医生对患者进行消毒,采用70%异丙醇与10%聚维酮-碘于脊柱L3~L4、L4~L5或L5~S1处采集1~3 mL脑脊液,所有脑脊液标本直接转送到临床实验室进行培养,选用的设备为BacT/ALERT 3D (法国生物梅里埃公司)全自动细菌培养仪,培养仪每10 min自动监测一次,待培养瓶报阳之后,记录TTP,将培养液进行革兰染色并转种到哥伦比亚羊血琼脂中进行二次培养24 h,直到长出菌落。采用MALDI-TOF MS (法国生物梅里埃公司)或VITEK-2 (法国生物梅里埃公司)进行鉴定,药敏试验采用微量肉汤稀释法(法国生物梅里埃公司)与平板扩散法进行,通过美国临床和实验室标准协会(CLSI)2018的药敏标准进行判定。
1.3验证方法 再次入组2020年1—5月首都医科大学附属北京天坛医院所有神经外科术后脑脊液培养出CoNS的患者作为验证队列,并根据临床诊断规则将其分为感染组和污染组。验证队列中有45例患者为感染组,66例患者为污染组。对两组患者进行阳性和阴性验证。
1.4统计学处理 采用统计学软件SPSS 20.0进行数据处理及统计分析,所有图标采用Prism 7.0进行绘制。不符合正态分布的计量数据用M(P25,P75)表示,所有连续性变量采用Mann-WhitneyU检验,分类变量采用Fisher′s exact检验,绘制受试者工作特征(ROC)曲线,计算ROC曲线下面积(AUC)、灵敏度、特异度、阳性预测值、阴性预测值、阳性似然比、阴性似然比、约登指数与最佳截断值,并进行正反验证。P<0.05为差异有统计学意义。
2 结 果
2.1神经外科术后患者脑脊液培养CoNS的构成分布 研究期间,首都医科大学附属北京天坛医院神经外科术后患者共13 597例,其中脑脊液培养阳性患者1 074例,阳性率为7.9%。通过纳入标准,本研究共纳入培养CoNS阳性患者共279例,其中感染组患者146例,污染组患者133例,分离率最高的CoNS是表皮葡萄球菌(117例,41.9%)、人葡萄球菌(75例,26.9%)和溶血葡萄球菌(42例,15.0%),见表1。146例感染组患者中,耐甲氧西林凝固酶阴性葡萄球菌(MRCoNS)占71.2%,感染组患者的药敏试验结果见表2。
表1 神经外科术后患者脑脊液培养CoNS的构成分布[n(%)]
续表1 神经外科术后患者脑脊液培养CoNS的构成分布[n(%)]
2.2神经外科术后感染CoNS的患者实验室检查 对两组患者的13项参数进行对比分析,结果显示,两组脑脊液白细胞计数、脑脊液多核细胞比例、脑脊液细胞总数、脑脊液氯离子水平、脑脊液葡萄糖水平、乳酸水平及TTP比较,差异均有统计学意义(P<0.05),见表3。绘制ROC曲线发现,TTP诊断感染的ROC曲线下面积(AUC)为0.815,最佳截断值为28.2 h,模型的诊断灵敏度和特异度分别为80.5%、70.5%,阳性预测值、阴性预测值分别为73.2%、78.3%。见图1。
图1 脑脊液TTP诊断感染的ROC曲线
表2 神经外科术后患者脑脊液培养CoNS的药敏试验结果(%)
2.3TTP诊断效能的验证 验证队列的感染组中37例的TTP小于28.2 h,阳性验证一致率为82.2%。在污染组中,61例患者的TTP大于28.2 h,阴性验证一致率为92.4%,总体一致率为88.3%。
表3 两组患者的实验室检查指标[M(P25,P75)]
3 讨 论
CoNS在无菌体液感染中占据着重要的位置,如菌血症、胸腹膜炎、手术部位感染、导管相关性感染等均可分离出CoNS,临床上常由于采样或接种时的不规范而出现假阳性的情况,且该菌侵袭力相对较弱,故临床上常把CoNS作为污染菌进行处理,但这种简单的归类可能导致对感染的漏诊。针对血培养出的CoNS,判断感染或污染的方法通常为双瓶确证,若双瓶均出现了同种CoNS,则将其归为血流感染,若仅单瓶培养出CoNS,则认为是标本接种时导致的污染,但由于脑脊液标本的接种量少(1~3 mL),通常并不进行双瓶培养,无法通过该方法进行感染与污染的鉴别诊断[8]。
本研究结果显示,脑脊液分离出的所有CoNS中,表皮葡萄球菌占比最高,其次分别为人葡萄球菌、溶血葡萄球菌与头状葡萄球菌,但在感染组与污染组,二者的分布出现了差异,表皮葡萄球菌在感染组最多,占比为51.4%,而在污染组中,占比仅为31.6%。文献报道,表皮葡萄球菌是导管相关性感染分离率最高的病原体[9-10],而神经外科术后感染患者经常存在脑室外引流置管或腰大池引流置管等[11-12],存在导管相关性感染的风险。人葡萄球菌分离率较高的原因可能是由于患者皮肤消毒不彻底,人葡萄球菌通过伤口进入患者脑脊液,导致感染的发生[13]。溶血葡萄球菌由于溶血特征,存在一定的侵袭力,且相较于人葡萄球菌,其在感染组中占比更高,值得临床加强关注[14]。药敏试验方面,感染组患者分离出的CoNS对苯唑西林敏感率仅为28.8%,意味着MRCoNS比例超过70.0%,导致β-内酰胺类抗菌药物普遍效果较差,应对CoNS感染,最有效的抗菌药物仍然为糖肽类抗菌药物如万古霉素、替考拉宁,以及恶唑烷酮类抗菌药物如利奈唑胺等。
本研究中,笔者假设病原体TTP可以作为判别CoNS真感染的一个有效方法,首先对脑脊液培养阳性患者按照诊断标准进行严格分组,计算脑脊液TTP是否可以作为判断CoNS感染与污染的参数之一,并进行了新入组患者的正反验证。结果显示,感染组患者的脑脊液培养TTP中位数为24.7 h,而污染组患者的脑脊液TTP为33.6 h,诊断感染的最佳截断值为28.2 h,AUC为0.815,正反验证显示,总体一致率为88.3%,表现出了较好的诊断效率。
本研究结论相较于文献报道血流感染患者的血培养的时间较长[15],原因分析如下:(1)低接种量,脑脊液接种量为1~3 mL,而血培养通常为8~10 mL,培养物越多,TTP越短;(2)脑脊液中免疫细胞较少,细菌即使在很低水平时,仍然能导致严重的脑膜炎,而使得TTP的延长;(3)脑膜炎患者通常进行预防应用抗菌药物,会抑制病原体的生长,进而延长TTP。前期也有文献报道,婴儿脑脊液TTP为(28.6±16.8)h[4],结果稍高于本研究,原因可能为,相比于婴儿的脑脊液,术后感染的成人患者中脑脊液病原体水平更高,而使得TTP更短。
虽然本研究的结果可以很好地诊断CoNS导致的感染,但本研究仍有一定的缺陷:(1)本研究为一项单中心回顾性分析,只能通过后期入组完成标本筛选,存在一定的局限性;(2)患者脑脊液接种量为一个范围(1~3 mL),会对TTP造成些许影响;(3)本研究基于法国生物梅里埃公司的检测系统,结果仅对采用同样系统的标本有效,其普适性需要进一步验证。
综上所述,本研究通过脑脊液TTP对CoNS导致的神经外科术后感染进行鉴别诊断,当患者脑脊液TTP<28.2 h,更偏向诊断患者为脑膜炎,而当TTP>28.2 h,更倾向判断CoNS为诊断污染菌,临床验证结果显示,总体一致率为88.3%,可以作为CoNS导致的神经外科术后感染的辅助诊断。