PCT与SDI比值对重症细菌性肺炎患者短期预后的预测价值

孙国先，刘微丽，郑庆斌，侯红玲，林慧晶

(扬州大学附属医院 1. 临床药学科； 2. 重症医学科； 3. 神经内科，江苏 扬州 225001)

重症细菌性肺炎是导致重症监护病房(ICU)患者死亡的主要原因之一，有报道[1]其病死率可达15.5%～38.2%。这类患者由于肺部感染严重，炎性细胞因子大量释放，原有的免疫系统平衡被打破，从而导致呼吸道菌群改变。呼吸道菌群的改变又进一步促进疾病的进展和不良预后[2]。研究[3]显示，呼吸道菌群与多种疾病的发生和发展相关，如慢性阻塞性肺疾病、急性呼吸窘迫综合征等。辛普森菌群多样性指数(Simpson’s diversity index, SDI)是目前研究动植物和土壤等菌群差异的敏感指标，关于人体呼吸道菌群的研究也已经被证实，可成为判断细菌感染的天然标记[4]。已有研究[5]表明，与未感染者比较，肺部感染患者的SDI值更低，且肺部细菌感染越严重，SDI值越低。患者肺部细菌感染时，血清降钙素原(procalcitonin, PCT)升高和SDI降低，两者的比值(PCT/SDI)可能对患者疾病有更好的预测能力。本研究通过ICU细菌性肺炎患者血清PCT值和基于宏基因组二代测序(meta-genomic next-generation sequencing, mNGS)技术得到的SDI值，计算PCT/SDI值，并与SDI、PCT、C-反应蛋白(C-reactive protein, CRP)、CRP/SDI进行比较，探讨PCT/SDI在ICU重症细菌性肺炎患者短期预后中的价值。

1 对象与方法

1.1 研究对象 回顾性调查扬州大学附属医院神经ICU(NICU)、急症ICU(EICU)和综合ICU 2019年10月—2021年7月选择肺泡灌洗液mNGS技术诊断的56例细菌性肺炎患者病历资料，依据其入住ICU 24 h内急性生理学与慢性健康状况评分Ⅱ(acute physiology and chronic health evaluation, APACHE-Ⅱ)分为非危重症组(APACHE-Ⅱ<20分)21例和危重症组(APACHE-Ⅱ≥20分)35例；以细菌性肺炎导致死亡为终点事件，记录28天转归，将患者分为存活组38例和死亡组18例，对上述各组资料进行对比分析。细菌性肺炎的诊断标准[1, 6]包括：(1)新近出现的咳嗽、咳痰或原有呼吸道疾病症状加重，并出现脓性痰或脓性气道分泌物，伴或不伴胸痛；(2)体温>38℃；(3)外周血白细胞计数>10×109/L或<4×109/L，伴或不伴细胞核左移；(4)胸部影像学提示新出现或进展性片状、斑片状浸润性阴影或段实变影，伴或不伴胸腔积液。以上标准中，符合第4条标准或前3条标准中的任意2条或以上，即可诊断。本研究符合《世界医学协会赫尔辛基宣言》的相关要求。患者或其近亲属对原治疗方法均知情同意。

1.3 观察指标 (1)比较危重症组与非危重症组患者的年龄、性别、呼吸机辅助通气时间、患者28 天病死率以及各指标(SDI、PCT/SDI、PCT、CRP/SDI、CRP)的差异；(2)探讨存活组与死亡组患者的年龄、性别以及各检测指标的差异；(3)探讨各指标与呼吸机辅助通气时间及28天转归的相关性；(4)评价各指标对ICU细菌性肺炎患者短期预后的预测能力。

2 结果

2.1 临床基本资料 共有56例ICU细菌性肺炎患者纳入研究。56例患者中男性36例、女性20例，年龄[65(62，71)]岁，SDI[0.460(0.350，0.585)]，PCT[5.115(3.855，7.718)]ng/mL，CRP[21.565(16.988，27.678)]mg/L，呼吸机辅助通气时间[9.0(7.0，14.0)]d，共有18例死亡。56例患者检出排名前十位的病原菌依次为鲍曼不动杆菌9株，肺炎克雷伯菌、铜绿假单胞菌各7株，肺炎链球菌6株，大肠埃希菌5株，洋葱伯克霍尔德菌3株，嗜麦芽窄食单胞菌、曲霉菌、金黄色葡萄球菌、李斯特菌各2株；其中两种及以上细菌混合感染8例。

2.2 危重症组与非危重症组临床指标比较 与非危重症患者比较，危重症患者SDI水平降低，PCT/SDI、PCT、CRP/SDI值升高，呼吸机辅助通气时间更长，病死率更高，差异均有统计学意义(均P<0.01)；但两组患者的年龄、性别、CRP水平比较，差异均无统计学意义(均P>0.05)。见表1。

表1 非危重症组与危重症组细菌性肺炎患者临床指标比较

2.3 死亡组与存活组指标比较 28天内非危重症组患者中3例死亡，危重症组中15例死亡。与存活组比较，死亡组的PCT/SDI、PCT、CRP/SDI值升高，SDI值降低，差异均有统计学意义(均P<0.01)；死亡组与存活组的年龄、性别、CRP水平比较，差异均无统计学意义(均P>0.05)。见表2。

2.4 各指标与呼吸机辅助通气时间相关性分析 SDI与呼吸机辅助通气时间呈负相关(r值为-0.655，P<0.001)；PCT水平、PCT/SDI与呼吸机辅助通气时间呈正相关(r值分别为0.660、0.734，均P<0.001)；年龄、性别、CRP水平与呼吸机辅助通气时间无相关性(均P>0.05)。

表2 存活组与死亡组细菌性肺炎患者临床指标比较

2.5 ROC曲线分析 PCT、SDI、PCT/SDI、PCT+SDI、CRP/SDI可预测ICU细菌性肺炎患者28天死亡，差异有统计学意义(均P<0.05)。PCT/SDI预测患者28天死亡的ROC曲线下面积(AUC)为0.851，其次为PCT+SDI(0.845)、PCT(0.808)、SDI(0.785)、CRP/SDI(0.731)。当PCT/SDI的最佳截断值为11.56时，预判患者28天死亡的灵敏度为89.5%，特异度为66.7%。见表3。

表3 各指标对ICU细菌性肺炎患者预后的预测能力

2.6 多因素Cox回归分析 生存时间定义为从患者入ICU到死亡或随访截止时间，将年龄、性别、SDI、PCT/SDI、PCT、CRP/SDI、PCT+SDI作为自变量，进行多因素Cox逐步向后回归，结果显示，作为连续变量的PCT/SDI、PCT水平是ICU细菌性肺炎患者死亡的独立危险因素(均P<0.05)。见表4。

表4 ICU细菌性肺炎患者危险因素的Cox回归分析

3 讨论

目前普遍认为，人体与外界相通的腔道均具有复杂的微生态系统。腔道内微生态系统的失衡和细菌感染所致的炎症状态是重症感染患者不良预后的主要原因。既往关于肠道菌群与呼吸系统疾病有较多研究，一旦肠道菌群失衡，易导致急性呼吸窘迫综合征和呼吸机相关肺炎[8]。近期研究[9-10]表明，肺内微生物群落的病理性改变亦可导致相关疾病。伴随着疾病的进展，肺内微生物群落的组成也存在着明显差异。ICU内重症细菌性肺炎患者多伴有高龄、基础疾病和免疫缺陷，可导致生理功能紊乱和体内微生态平衡的破坏。研究[11]发现，微生物群落的改变通过其代谢物介导的免疫调节增加了感染性疾病的发病率。进一步的研究[12]认为，失衡的微生物群落使免疫相关代谢物产生途径增多，如磷酸戊糖磷酸途径和糖酵解途径。可以预见，肺内微生物群落的改变在感染性疾病的识别与救治中扮演着特殊角色。因此，对重症细菌性肺炎患者同时进行肺内微生物群落与炎性指标的监测可能更有临床价值。

SDI由英国学者辛普森于1949年提出，是物种群落内生物种类数量和物种间相对多度的测量方法，其原理可由概率论得出[13]。SDI可以反映优势物种在群落中的地位和作用，暨生态优势度。SDI数值越大，生态优势度越高。既往SDI多用于阐明某一区域内动物和植物等物种(菌群)的差异[14]。近期研究[15-16]多涉及人体呼吸道和肠道菌群。已有研究[5]对造血干细胞移植术后的22例成人住院患者进行分组比较，与未感染组相比，感染组患者的肺泡灌洗液SDI数值较低，这与本课题组的前期研究[17]结果相同。PCT和CRP为临床常用的炎症标志物，当肺部细菌感染时，两者检测结果均升高明显。然而，与CRP相比，PCT在评估重症细菌性肺炎患者的病情严重程度和预后方面更具优势[18]。本研究结果显示，存活组的PCT值低于死亡组，非危重症组患者的PCT值低于危重症组，而CRP在各组比较中均无统计学差异。ICU细菌性肺炎患者PCT水平与呼吸机辅助通气时间及死亡呈正相关。PCT值越大，病情越严重，死亡风险越高。

炎性标志物PCT、CRP与血清前清蛋白和血沉等指标的比值在疾病诊治及预后判断中具有临床意义。Christopher等[19]研究显示，血沉/CRP有助于确定假体周围关节感染的持续时间，并为医生的治疗选择提供参考。黄彩芝等[20]研究表明，血清前清蛋白/PCT与入住ICU时间及死亡呈负相关，可作为患者病情严重程度与短期预后评判的指标。鉴于PCT、CRP和SDI在患者细菌感染情况下的高低变化，本研究采用了炎性指标与SDI的比值。与PCT对细菌性肺炎短期预后的预判相比，SDI取值不受患者肾功能不全、自身免疫系统疾病、中性粒细胞减少症等多种临床因素影响；此外，患者早期有效的抗菌药物治疗，可导致PCT作为预后判断指标的准确性降低。因此，PCT/SDI可以更灵敏的反映比值结果的变化趋势。研究结果显示，危重症组血清PCT/SDI、CRP/SDI均高于非危重症组，且前者的呼吸机辅助通气时间更长，28天病死率更高；死亡组患者SDI值低于存活组，而PCT/SDI、CRP/SDI均较高，且PCT/SDI与呼吸机辅助通气时间呈正相关；SDI与呼吸机辅助通气时间呈负相关。而各组的年龄、性别、CRP比较，差异均无统计学意义，提示PCT/SDI、CRP/SDI与ICU重症细菌性肺炎患者病情严重程度有相关性。

ROC曲线显示，PCT/SDI预测重症细菌性肺炎患者28天死亡的AUC为0.851，优于PCT(0.808)、SDI(0.785)、CRP/SDI(0.731)，以及PCT和SDI的联合指标PCT+SDI(0.845)，表明PCT/SDI对患者28天预后的预测能力最强，PCT/SDI为11.56时预判患者28天死亡的灵敏度为89.5%，特异度为66.7%。Cox回归分析显示，PCT/SDI(HR=1.562，95%CI：1.271～1.920，P=0.031)、PCT(HR=1.106，95%CI：1.021～1.198，P=0.024)是ICU细菌性肺炎患者死亡的独立危险因素。受限于多种疾病对PCT值的影响，PCT/SDI可以成为判断患者短期预后更灵敏的指标。

本研究的局限性：首先，本研究为小样本单中心回顾性研究，纳入患者数量少，未对通气模式(有创/无创)进行分组比较；其次，本研究未对PCT/SDI指标进行动态监测和评估，无法探讨指标动态变化规律，接下来还需扩大样本量进一步观察。

综上所述，PCT/SDI、SDI、PCT、CRP/SDI和SDI+PCT均可作为评估ICU重症细菌性肺炎患者短期预后的敏感指标。与其他指标相比，PCT/SDI的预测效果最佳，临床价值更大。

利益冲突：所有作者均声明不存在利益冲突。