UF-5000全自动尿沉渣分析仪在快速筛查尿路感染中的应用*

邓山鹰，刘 宇，蒙 强，肖玉玲，陈月梅，张春莹，谢 恒，廖红艳，蒋能刚

四川大学华西医院实验医学科，四川成都 610041

尿路感染(UTI)是临床常见感染性疾病之一，尤其伴有复杂因素的患者(免疫功能低下人群)，其尿路感染发生率较健康者高12倍[1]。该病由病原体入侵泌尿系统所引起，如不及时治疗可导致慢性感染及脓毒血症、肾功能损伤等严重后果[2]。而近年来抗菌药物耐药性的增强影响了UTI的疗效[3]。尿培养是对怀疑UTI的患者进行诊断评估的“金标准”，但费时、费力且昂贵。因此，需对UTI进行快速筛查，并确定需要培养的标本，以便及时、适当地给临床提供参考。Sysmex 公司UF-5000尿沉渣分析仪能进行细菌计数及革兰阴、阳性细菌鉴别。本研究评估了UF-5000标记系统筛查UTI临床标本的性能(与尿培养结果相比)，并探讨其在UTI快速筛查中的应用价值。现报道如下。

1 材料与方法

1.1标本来源 选择 2019 年7月至2020年2月本院临床怀疑UTI的门诊及住院患者为研究对象2 332例，其中男1 103例，女1 229例，年龄0～106岁，中位年龄为56岁。收集所有研究对象无穿刺尿和导管尿标本。通过提供书面和/或口头指示，所有患者均按《全国临床检验操作规程》第4版规定的方法留取清洁中段尿标本[4]，并将标本收集在无菌防漏容器中2 h 内送检。

1.2仪器与试剂

1.2.1仪器与耗材 UF-5000全自动尿沉渣分析仪(日本Sysmex公司)、VETEK Ⅱ compact 全自动细菌鉴定仪(法国生物梅里埃公司)、麦康凯平板、血琼脂平板、CO2孵箱、微量加样器。

1.2.2试剂及配套校准品、质控品 UF-5000所用试剂、校准品、质控品均为日本Sysmex公司生产。VETEK Ⅱ compact 全自动细菌鉴定仪所用质控菌株包括大肠埃希菌(ATCC 25922)、金黄色葡萄球菌(ATCC 25923)、铜绿假单胞菌(ATCC 27853)、粪肠球菌(ATCC 29212)。

1.3方法

1.3.1尿沉渣定量分析 每日室内质控在控后，将送检标本10 mL严格按照仪器操作要求在UF-5000全自动尿沉渣分析仪上进行检测，并记录尿沉渣的白细胞计数(WBC)、细菌计数(BACT)及细菌分型提示。UF-5000出现细菌分型提示即视为阳性筛查结果。

1.3.2细菌的分离培养与鉴定 分别将尿液10 μL接种在血琼脂平板和麦康凯平板后，置平板于孵箱(35 ℃，5.0%CO2)培养18～24 h。菌落计数革兰阳性菌(G+菌)≥ 104CFU/mL、革兰阴性菌(G-菌)≥ 105CFU/mL为阳性，无细菌生长则继续培养24 h，若48 h仍无细菌生长为阴性。按照 VETEK Ⅱ compact全自动细菌鉴定仪的说明书对阳性生长的菌落进行菌种鉴定。

1.4统计学处理 应用SPSS17.0 统计软件对数据进行分析。组间比较使用Kruskal-Wallis秩和检验。一致性检验使用Cohen′s Kappa系数分析。采用受试者工作特征(ROC)曲线计算BACT、WBC诊断 UTI的cut off值、曲线下面积(AUC)、特异度和灵敏度。以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

2.1UF-5000细菌计数及分类判断与尿细菌培养结果一致性分析

2.1.1尿细菌培养结果 2 332例患者清洁中段尿标本中，培养结果阴性1 240例(53.2%)，培养结果阳性1 092例(46.8%)，其中细菌培养阳性916例，真菌培养阳性176例。

2.1.2UF-5000细菌提示信息与尿细菌培养结果符合率 纳入研究的非真菌性标本2 156例，UF-5000检测结果细菌分型提示阳性率为39.7%(856/2 156)，尿细菌培养阳性率为42.5%(916/2 156)。以尿培养结果为标准，UF-5000假阳性率为5.2%(64/1 240)，假阴性率为13.5%(124/916)，阳性预测值为86.9%，阴性预测值为90.5%。总符合率为91.3%(1 968/2 156)，其中G-菌符合率为83.8%(594/709)，G+菌符合率为72.5%(150/207)。在G-菌/G+菌的鉴别结果中，UF-5000提示信息与尿细菌培养结果亦具有较好的一致性(Cohen′s kappa系数为0.820)。124例UF-5000无细菌分型提示的假阴性标本中，75例尿培养为G-菌，49例为G+菌；其中有119例因BACT未达到100个/μL而仪器提示“未分类”，另有5例患者标本BACT超过了100个/μL但仪器仍未能进行分型。

BACT≥100个/μL的患者标本有889例，其中UF-5000检测结果细菌分型提示阳性率为96.3%(856/889)，尿细菌培养阳性率为89.7%(797/889)。UF-5000假阳性率为69.6%(64/92)，假阴性率为0.6%(5/797)，阳性预测值为86.9%，阴性预测值为84.8%。总符合率为92.2%(820/889)，其中G-菌符合率为93.1%(594/638)，G+菌符合率为94.3%(150/159)。

2.1.3菌种和菌量 G-细菌和G+细菌中，分离率前5位的菌种、菌量≥105CFU/mL的标本数以及UF-5000计数BACT结果见表1、2。感染菌种以G-菌大肠埃希菌占比最高，占45.0%，其BACT中位数也最高。G+菌以肠球菌为主，G+菌感染病例的尿BACT中位数均低于G-菌感染病例。

表1 尿细菌培养G-菌群分布情况

表2 尿细菌培养G+菌群分布情况

2.2UF-5000细菌检测结果对UTI的诊断效能

2.2.1根据尿细菌培养菌落数水平分布的BACT与WBC结果以及相关性分析 根据细菌培养结果，将纳入标本分为：无生长组、<104CFU/mL组、104～105CFU/mL组、>105CFU/mL组。与无生长组相比较，各尿培养阳性组BACT、WBC均升高，差异有统计学意义(P<0.05)。且在各类尿培养阳性标本中，不同水平菌落数分组其BACT差异均有统计学意义(P<0.05)，见图1A、B、C；菌落数较多者，BACT较高。对不同水平菌落数的尿培养阳性标本WBC结果进行比较，则差异无统计学意义(P>0.05)，见图1D、E、F。UF-5000的WBC与BACT具有弱相关性(r=0.134，P<0.01)。

注：图A、B、C分别表示所有尿培养阳性标本、G-感染组、G+感染组中不同水平菌落数标本分组间以及与无生长组间BACT结果比较。图D、E、F分别表示所有尿培养阳性标本、G-感染组、G+感染组中不同水平菌落数标本分组间以及与无生长组间WBC结果比较。*与未生长组比较，差异有统计学意义(P<0.05)。

2.2.2ROC曲线分析 以尿细菌培养为标准，对UF-5000的WBC、BACT结果进行ROC曲线分析。结果显示，WBC、BACT与各类尿细菌培养结果均具有相关性(P<0.05)。其中BACT与G-菌培养结果的相关性最高，其特异度为82.4%，灵敏度为90.3%，AUC为0.970。在各分组中BACT的特异度、灵敏度及AUC均优于WBC，见图2。此外，BACT结果对G-菌感染的特异度与灵敏度略高于G+菌。

注：A为尿培养阳性细菌，B为G-菌，C为G+菌。

3 讨 论

UF-5000采用荧光流式细胞技术，使用波长为488 nm的新型蓝色半导体激光器，在两个不同的分析通道中根据前向散射光(FSC)、侧向散射光(SSC)、侧向荧光(SFL)和偏振侧向散射光(DSS)的信号参数，将被特定荧光染料染色的尿液有形成分进行计数、识别和分类。早期机型UF-1000i虽然使用独立的细菌分析通道和分析质量有得到提高[5]，但由于只是将细菌归类为“杆菌”“球菌”或“混合菌”，所以其细菌分类性能不理想。与 UF-1000i相比，作为UF系列升级版的UF-5000，技术创新旨在提高对尿沉渣某些成分的灵敏度和特异度，特别是细菌分类的性能。其可以提供细菌的革兰染色性信息，该信息是利用FSC和SFL，根据细菌细胞壁的构成差异来分析的，因此可以直接区分G+菌与G-菌。另外，UF-5000检测BACT 和 WBC 的重复性良好，线性范围宽，携带污染率非常低[6]，能有效保证结果的准确性。UF-5000在提高UTI筛查效率的同时，也有利于患者病情的动态监测。有报道发现尿沉渣分析仪对肿瘤患者UTI的早期筛查有重要作用[7]。

本研究结果表明，UF-5000检测提示细菌的总符合率为91.3%，其中G+菌符合率为72.5%，G-菌符合率83.8%，与相关研究报道的符合率有差距[8-9]。G-菌中以大肠埃希菌为主，G+菌以肠球菌为主，这与国内其他地区报道结果一致[10-12]。故认为引起 UTI 的致病菌主要是肠杆菌科细菌，尤其是大肠埃希菌，其次是肠球菌等。与分离出其他菌种的病例相比较，大肠埃希菌培养菌量在≥105CFU/mL时，其BACT中位数最高。因此，UF-5000的BACT结果和菌种鉴别提示对大肠埃希菌UTI具有较高的筛查价值。

本研究中有124例尿细菌培养阳性的标本，UF-5000无细菌分型提示，导致假阴性率偏高(13.5%)，这与RITA等[13]的报道有所不同。分析其原因，其中多数是因为细菌量未达到100个/μL，数量较少的标本往往无法产生准确的细菌分类结果，则仪器提示为“未分类”。这些细菌数量较少的标本一部分由于细菌聚集成团而影响检测，被误测为其他成分；一部分如肠球菌等由于生长速度慢、生长要求高，在检测时未达到仪器检测分型菌量。在仅对BACT≥100个/μL的病例进行统计时，发现UF-5000提示信息的假阴性率降低至0.6%，但假阳性率却从5.2%增加到69.6%，因为在培养结果阴性的标本中细菌量超过100个/μL的标本虽然只有10.0%左右，但其中有70.0%左右UF-5000都提示了细菌分型，所以导致了较高的假阳性率。因此，设置一个最佳UTI筛查的细菌cut off值至关重要，但是由于患者和研究标本来源的差异，cut off值可能会有所不同，本文建议不同医院应建立自己的临界值以便为临床相关病例提供更有参考价值的信息。

通过ROC曲线分析发现，UF-5000的BACT结果对G-菌感染的特异度与灵敏度较好(分别为82.4%与90.3%)，而对G+菌的特异度和灵敏度则相对较低(分别为74.5%与83.6%)。表明与G-菌的鉴别作用相比，该仪器对G+菌的鉴别稍弱。这是因为G+菌细胞壁的肽聚糖层较厚，比G-菌更能抵抗化学和机械效力，这可能会影响染色核酸的荧光染料亲和力。有文献报道可以使用小于5.0 mS/cm的电导率作为重采样标准，则可以提高判别性能[14]。但是，电导率的截断值仍然需要通过更多的标本来进一步验证。

本研究还发现，UF-5000的WBC与BACT在诊断UTI时相关性较弱。有的标本细菌数量很高，但是WBC却升高不明显。可能是因为尿液里的WBC破坏等原因所导致。通过ROC曲线分析与尿培养结果的相关性，结果显示WBC的AUC值均低于BACT。表明UF-5000全自动尿沉渣分析仪用于UTI诊断中，BACT的诊断效能是高于WBC的。

综上所述，UF-5000的WBC、BACT及革兰分型在快速筛查和排除UTI，以及预测革兰阴性菌引起的UTI方面有较高的临床应用价值，且BACT的诊断效能高于WBC。