二代测序技术联合CT在恶性血液病肺部感染中的诊断价值

杨 潇，郭桂英，孙建男

1.哈尔滨医科大学附属第六医院影像中心，黑龙江 哈尔滨 150023；

2.哈尔滨市第一医院血液肿瘤研究中心，黑龙江 哈尔滨 150000；

3.大庆油田总医院CT室，黑龙江 大庆 163000

近年来，恶性血液病（hematologic malignancies，HM）的发病率逐年上升，致死率居高不下。随着激素、广谱抗菌药、细胞毒性药物等使用，造血干细胞移植患者的增多，HM患者化疗后出现粒细胞缺乏及免疫功能紊乱，这些因素使感染发生率明显上升［1］，能明确感染部位者约占50%，其中肺部最为常见［2］。

目前，临床常用的病原菌检验技术包括镜检、培养、血清学检查等；在确认病原菌方面有一定优势，但也存在漏诊率高、假阴性率高、时效性差的局限性，明确诊断病原体难度大，使肺部感染的诊治滞后甚至延误，严重影响患者的治疗和康复［3-4］。二代测序技术（next generation sequencing，NGS）越来越多地应用于病原体的检测中［5-6］，该技术可精准获取疑似致病微生物的属种信息，对肺感染患者的病原阳性检出率显著优于常规病原学方法［7］；同时，高分辨率计算机体层成像（high resolution computed tomography，HRCT）是肺部疾病诊断的主要检查方式，尤其是肺部感染［8］，两者联合可能会提高HM患者肺部感染病变的早期诊断效能，进而改善预后。

1 HM肺部感染的临床认识

血液系统肿瘤患者因其复杂的基础性疾病，病原菌、感染灶与感染类型不易明确［2］，若能深刻认识疾病，早期准确诊断，合理对症用药治疗，将获益良多。

1.1 分类与疾病诊断

依据《血液病/恶性肿瘤患者侵袭性真菌病的诊断标准与治疗原则》［9］，将HM肺部感染诊断体系参考分为确诊、临床诊断、拟诊及未确定。在确诊和临床诊断后需评估患者状况并根据临床、影像学及实验室等检查结果推测感染类型，及时治疗，依据危险分层、菌种及感染部位、耐药因素、脏器功能等调整用药，可改善疗效，减少耐药率，延长患者生存期。

1.2 表现与感染分析

HM肺感染常见的临床表现包括发热、咳嗽（痰）或咯血、胸痛、乏力及呼吸困难等。感染类型有细菌、真菌、病毒、结核杆菌、支原体及其他少见病原体。随着诊断水平的提高和治疗策略的改变，不同病原体感染率有所变化，中国疾控中心2009—2019年监测数据表明混合感染不容忽视［10］。由于HM患者基础疾病重、治疗周期长、免疫力低，极易导致各种感染的发生。在HM患者随机抽样调查结果显示，院内感染发生率为51%，常见的感染部位包括呼吸道、泌尿道、胃肠道、口腔及肛周等。研究［11］显示，支气管与上呼吸道细菌群落构成相似性较高，表明上呼吸道吸入可能是肺部微生物最主要的来源。HM患者感染指标、临床体征、病原体类型及感染部位不明确，有出现快、易反复、感染重的特点，因此常需在患者发热症状初始根据病原微生物的种类适当地使用广谱抗生素予以治疗；若临床处理不及时，病情可能在短期内迅速变化甚至致死。有研究［12］表明，出现耐药菌感染且在72 h内未得到合理抗菌药物治疗的HM患者死亡率高达66.7%，明显高于在24 h内接受适当抗生素治疗的29.1%（P＜0.001）。

2 HM肺部感染CT影像学认识

有研究［13］表明，CT是评价肺部感染病变的重要手段，早期行CT检查能为临床提供及时、重要的诊疗证据，因此密切配合肺部CT检查对诊断肺感染尤为重要。

2.1 CT的特点与作用

CT因其成像速度快、空间分辨率高，越来越多地应用于临床诊疗中［14］。黄飞飞等［15］选取200例疑似支原体肺炎患者，采用X线与CT联合分析小儿支原体肺炎的影像学表现，两者诊断小儿支原体肺炎的准确度分别达97.5%和96.5%。同样在HM患者病情复杂不易作出准确诊断时，CT能快速、有效地指导临床，为患者提供及时、合理的治疗方案。

CT的空间分辨率及密度分辨率较高，是肺部疾病不可或缺的检查方法之一，薄层图像展示细节更佳。如亚段细支气管炎症、肺间（实）质改变，可通过观察病灶大小、形态、密度、分布、组织毗邻关系及伴随征象等分析其影像学特征，判断病灶性质、受累范围及病变程度，为临床诊断提供有力依据［15］。

CT具有早期诊断和监测疗效的价值。CT在诊断肺感染时能清晰地显示肺内病变的分布形式、范围，为临床尽早作出疾病类型判断并及时对症治疗提供帮助［16］。丁晨宇等［17］在分析80例新型冠状病毒肺炎（COVID-19）患者的肺部CT表现时，有3例CT表现异常但无任何临床症状，推测临床表现滞后于影像，通过筛查有助于COVID-19早期诊断与控制，HRCT对COVID-19肺炎的临床分型、早期诊断、监测病情变化及判断预后有重要价值。在其他肺部感染诊断中隔期复查CT也能起到监测病情变化的作用［18］。

2.2 诊断效能与鉴别诊断

肺感染疾病的影像学特征由于病原体不同，影像学表现差异明显［19］。HM肺部感染常见的病原菌有细菌、真菌、病毒及支原体、结核杆菌等其他少见病原体，部分患者可有混合感染及其他部位伴随感染的情况出现。由于HM肺部感染病原体复杂、不同时期影像学表现差异大、不同病原体的影像学表现有重叠、存在多种病原体复合感染等因素，CT对于部分肺部感染的早期诊断效能仍有待提高［20］。

Olson等［21］的一项国际多中心研究表明，肺炎克雷伯菌等革兰氏阴性杆菌及肺炎链球菌是免疫功能低下患者中较常见的致病性病原体。细菌性肺炎多见于双肺中下野，CT常表现为肺内斑片或实变影呈叶段分布［22］，或出现空气支气管征及支气管壁增厚，病灶多累及肺实质。HM真菌性肺炎的CT征象包括浸润性实变、结节、斑片、晕征、空洞、磨玻璃影及空气支气管征等，上述表现可能独立或交互出现。念珠菌肺炎在真菌感染中很常见，早期有斑片状、磨玻璃影及实变等；随着病变进展，可有血管束增粗及小叶间隔增厚等，也可伴有肝、脾感染。曲霉菌肺炎在HM中主要以侵袭性曲霉病为主，肺野外带结节影伴“晕征”（日晕征）是该病早期典型的影像学征象［23-25］；恢复期可出现空洞及空气新月征；随体位改变可动常提示曲菌球的存在。毛真菌肺部感染常见反晕征。隐球菌肺炎常出现肺外带胸膜下的多发结节或肿块影，出现融合/空洞或局限团片浸润及弥漫多发混合病变并存，影像学上无特异性表现。耶氏肺孢子菌肺炎典型CT改变为两肺对称磨玻璃影，由肺门向全肺蔓延分布，一般不累及肺尖和肺外带；也可见弥漫气腔实变。肺真菌感染中的非典型征象包括肺气囊、肺大泡和气胸等，纵隔窗常表现为纵隔、肺门淋巴结肿大，胸腔积液等，病变有时进展较快。HM患者支原体感染肺部影像学表现明显，CT可有树芽征、磨玻璃影、支气管壁增厚、小叶中心结节，进展期可实变呈节段或弥漫分布［26］。HM病毒感染中以单纯疱疹病毒、巨细胞病毒及EB病毒等活动性感染多见，CT表现为双肺野、多叶段分布的间质性渗出，如磨玻璃及淡片等［22］，病灶边缘模糊，可伴胸腔积液，与支原体肺炎难鉴别。HM合并活动性结核病以白血病最为常见［27］，CT表现与普通肺结核患者类似，活动性病变与陈旧性病变并存，既往肺结核病史者在HM治疗中可复发。

HM患者肺部感染可与以下疾病鉴别，如以肺实质病变为主的肺部肿瘤性病变、机化性肺炎等；以肺间质改变为主的结缔组织病相关性肺间质性肺炎、肺水肿等；以血管性病变为主的血管炎性病变、肺栓塞等；以肉芽肿性疾病为主的外源性过敏性肺泡炎、肺结节病等。细菌性肺炎须与白血病肺浸润、肺内淋巴转移瘤相鉴别；肺真菌感染的空洞性病变须与肺癌空洞、结核空洞、肺脓肿空洞相鉴别，可表现为空气新月征，应注意是否有液平、内壁是否光滑、空洞壁的薄厚及特点以及空洞周围情况等；病毒性肺炎与支原体肺炎表现相似，多表现为磨玻璃影，鉴别诊断要结合实验室检查及相关指标；肺内斑片影可与多种肺部感染、肺结核、炎性假瘤、韦格氏肉芽肿等相鉴别；耶氏肺孢子菌肺炎则要与间质性、肺泡性炎症相鉴别。

放射学诊断不是金标准，肺部感染的影像学表现复杂多样，在不同时期和不同病种间交互性很强，可有同病异影及异病同影，往往给影像学诊断工作增加难度。胡铁波等［28］分析了123例HM患者合并肺部感染，将真菌与其他肺部并发症对照得出，实验组影像学表现有特征性意义，表明HM患者合并肺侵袭性真菌感染早期进行CT检查具有一定的特征性表现。密切结合临床体征、实验室检查及组织病理学等信息，有助于拓展和指导诊断思路以提高影像学对疾病的诊断准确度。

3 HM肺部感染与宏基因组NGS（metagnomic NGS，mNGS）检测

全球抗感染领域病因学检测能力尚显不足，新发或罕见传染病屡见不鲜，耐药微生物频繁出现并不断加重［29］。随着基因组学及生物信息技术的快速进展，mNGS快速锁定病原体［30］，已成为新发、突发、罕见病，常规培养检测阴性的疑难复杂感染疾病诊断不可或缺的重要手段。

3.1 mNGS介绍与检测报告

mNGS是对取样全部微生物的基因组测序分析，基于mNGS的高通量检测已成为微生物检测研究热点［31］。该技术可采集如静脉血、拭子、脑脊液、痰液、肺泡灌洗液等样本，适用于不同的疑难危重感染、反复发热、中枢神经系统感染、血流感染，以及胸、腹腔感染等。血液系统肿瘤mNGS技术不同于传统的聚合酶链反应（polymerase chain reaction，PCR）技术，采集分析程序复杂，对样本测序结果进行生物信息分析，得到高通量报告。有研究［24］表明，联合传统病原学检测可显著提高HM的病原检出率（总体可达77.45%，病毒检出率可达72.55%，细菌检出率可达26.47%，真菌检出率提高到9.80%）。在几年前突如其来的新冠疫情中，mNGS因其快速锁定新冠病原体而备受关注，mNGS技术能为早期确定病原体种类提供有力依据并及时指导临床诊疗工作。

3.2 mNGS特点与发展现状

mNGS具有操作简便、快速便捷的特点。一般情况下mNGS在2～3个工作日即可得到诊断报告。Wang等［30］对108例免疫功能紊乱患者的临床标本进行mNGS检测，研究结果得出使用mNGS指导抗生素方案治疗的患者治疗成功率远比经验用药组高（81.8%vs52.6%），体现了mNGS良好的诊断潜力。

mNGS具有检测精准、灵敏度高的特点。Long等［31］对78例重症监护室患者血液行NGS和血培养，NGS将阳性率从12.8%提高到30.7%。Liu等［32］取支气管肺泡灌洗液对重症患者行mNGS，对照培养法，诊断灵敏度和特异度分别达88.89%和74.07%。mNGS为重症患者行全谱病原体诊断，具有快速、准确、全面的特点，尤其为血液系统肿瘤及ICU等重症患者争取了治疗时间。

mNGS具有全面智能、通量灵活的特点。mNGS可广谱检测多样本，无偏倚地得到多种病原体结果，可识别罕见及新发病原体，为临床提供全面的报告。Fang等［33］通过回顾并分析49例发热性中性粒细胞减少症血液病患儿的mNGS与传统病原学检测结果，对比提示早期mNGS能有效地提高病原菌检测效果，总病原和混合病原检出率高于传统病原学检测结果，证实了mNGS的高敏感性和检测全面性。

现阶段，微生物数据库尚不完善，mNGS病原筛查成本较高；全国多中心检测结果具有差异性，假阳性及假阴性问题突出；样本取材（包括血液、脑脊液等无菌体液与痰液、肺泡灌洗液等非无菌标本）、背景菌、定植菌及污染情况干扰不可避免，缺乏规范性检测；RNA病毒检出率较低。血液系统肿瘤mNGS应用于临床感染的诊断仍处于早期阶段，大样本多中心研究数据尚不充分，全面的专家共识意见及规范化结果判读标准也处于初期［34］。随着mNGS临床推进应用，样本量逐步增加，未来mNGS检测将更加自动化、流程将更加规范化、标准化，并逐步解决技术壁垒，提高准确度和特异度，有望成为临床感染病变病原学的常规检测方法。

4 HM肺部感染mNGS与CT联合

HM病情复杂多变，患者长期阶段性治疗需大量用药，免疫力严重受损，机会性感染的风险很高，特别是肺部感染。CT是评估肺部感染情况最直接且有效的影像学检查方法；目前mNGS技术在感染诊断方面的应用范围逐渐扩大，作为常规实验室检查的补充手段也具有其独特优势。

现阶段，国内外将两种检查方式结合从而早期准确判断肺感染类型（尤其是HM）指导临床的研究鲜有报道，且对于重症肺炎的mNGS诊断相关专家共识与指导方案国内处于发展的早期阶段。因而，若将两种检查方法联合，在排除外源性干扰因素的前提下取得合理化样本，发挥两种检查方法的各自优势，对于HM患者肺部感染的早期临床诊断、对症治疗及病情变化的监测将收到实效。

5 结语与展望

HM患者机体免疫功能下降甚至失调，或中性粒细胞缺乏伴发热，病情复杂进展快，院内感染风险大，增加了诊断难度。国内学者［31］曾研究HM粒细胞缺乏患者伴血流感染在初期接受合适抗生素对患者7 d死亡率的影响，得出感染初期即接受合适抗生素治疗的患者，死亡率仅有7.7%，比72 h内未接受适当抗生素治疗患者的死亡率明显降低（29.9%，P＜0.05），因而快速确定病原体及感染类型对临床治疗至关重要。

HRCT是肺部感染病变不可或缺的检查手段，具有一定特征性的影像学表现，通过CT客观、有效地评估病灶分布、范围、形态、密度等主要征象及伴随征象，从而帮助判断疾病的发生、发展及转归［35］，因肺部感染存在同影异病的情况，放射科医师要注意加以鉴别。

mNGS可快速锁定病原体，联合传统病原学手段可显著提高HM患者的早期病原体检出率，相关国外研究［24］显示总体检出率可提高到77.45%。目前，mNGS作为病原学补充检查手段可辅助医师结合宿主免疫状态行临床综合判断，辅助临床早诊早治。通过分析HM患者的肺部HRCT拟诊，结合mNGS与传统病原学结果及临床表现，帮助医师对重症高危的HM感染患者作出早期准确诊断，提示用药以减少患者花费，减轻患者病痛，降低患者感染率、耐药率和致死率，从而实现精准诊断、精准治疗。