纤支镜肺泡灌洗在颅脑损伤患者肺部感染诊治应用中的研究进展

唐正能, 王东坤, 阮持义, 邱 浩(综述), 龚丽明(审校)

颅脑损伤(traumatic brain injury,TBI)指头部在外力作用下发生直接或间接损伤,造成以呼吸中枢和神经系统为主的功能障碍,严重影响呼吸循环功能。我国TBI患者占创伤人数的10%～20%,其中20%为重型TBI[1-2],肺部感染是其较为常见且严重的并发症,具有较高的病死率[3]。另外,重型TBI患者作为潜在的肺脏供体来源,严重的肺部感染可导致肺脏质量恶化,当患者确诊脑死亡后行器官捐献时,肺脏可能不再适合移植。纤支镜肺泡灌洗(bronchoscopic alveolar lavage,BAL)是根据CT或胸片定位,在纤维支气管镜下使用生理盐水冲洗病灶,并用负压将纤支镜肺泡灌洗液(bronchoscopic alveolar lavage fluid,BALF)回收的过程,现广泛用于肺部疾病的诊断和治疗[4]。基于TBI患者肺部感染特点及纤支镜的应用,本文对BAL在TBI患者肺部感染的诊断和治疗现状及进展进行综述。

1 TBI肺部感染的原因和机制

TBI患者易发生肺部感染,主要原因有:(1)合并胸部开放性损伤,造成胸腔及肺直接感染,此外,肺挫伤可引起原发或继发性炎症反应[5]。(2)TBI患者合并颅高压及意识障碍,呕吐物等易被误吸至气管中诱发吸入性肺炎[6]。(3)重型TBI患者失去正常神经体液调控,咳痰反射减弱甚至消失,分泌物坠积阻塞气道,影响肺通气,痰液在支气管及肺泡聚集,病原菌滋生出现肺部感染[7-8]。(4)TBI合并失血性休克患者大量丢失胶体如白蛋白等,在使用大量晶体液扩容时肺毛细血管内血浆胶体渗透压下降,水分子渗出到血管外造成肺水肿。TBI还可诱发神经源性肺水肿,加剧肺部感染的发生[9]。(5)TBI应激性高血糖使机体白细胞的吞噬能力降低,增加感染的风险[10]。(6)呼吸机使用增加呼吸机相关肺炎的风险,重型TBI患者行开颅手术及气管切开后继发肺部感染发生率会更高,两者可能的原因是鼻腔及咽部黏膜屏障被破坏,病菌容易侵入呼吸道[11]。以上变化均可造成肺泡上皮细胞和内皮细胞损伤,导致炎症因子包括核因子κB、白细胞介素1β、白细胞介素6、白细胞介素8、细胞间黏附分子1等过表达,大量的炎症细胞浸润造成肺损伤,促使肺部感染的发生[12]。

2 纤支镜在TBI肺部感染诊断中的应用现状

TBI患者肺部感染主要为细菌感染、真菌感染、病毒感染、其他病原体(如结核杆菌、支原体等)感染及化学性肺炎[2]。临床根据痰培养结果判断,但标本易受到口腔及上呼吸道杂菌的污染,培养结果不准确。近年来,随着纤支镜的运用和发展,联合前沿的检测技术如微生物快速现场评估(microorganism rapid on-site evaluation,M-ROSE)、第二代宏基因测序(metagenomic next-generation sequencing,mNGS)、环介导等温扩增技术(loop-mediated isothermal amplification,LAMP)、聚合酶链反应(polymerase chain reaction,PCR)、酶学检测等在很大程度上提高了诊断准确性,为临床服务提供了更加可靠的依据。

2.1细菌性肺炎 细菌是TBI患者肺部感染最常见病原微生物,主要是医院获得性肺炎(hospital-acquired pneumonia,HAP)。有研究发现,肺部感染患者BALF行细菌培养敏感性高于防污染毛刷采样及痰培养,BALF培养可作为诊断肺部感染及指导抗生素使用的金标准[13]。BALF联合M-ROSE、LAMP及mNGS检测法是一种快速且高效确定病原体的方法[14]。潘春熹和吕立文[15]研究发现mNGS检测病原菌的灵敏性高,且受抗生素使用情况的影响较小,可以指导早期临床诊治。有学者在肺部感染患者血液和BALF行mNGS研究中发现后者敏感性更高,并且两者的特异性无显著性差异,尽管已接受过抗生素治疗,但BALF细菌培养检测到病原微生物远高于血培养[16]。也有研究发现使用LAMP检测BALF能提高细菌检测阳性率[17]。房宇坤等[18]研究发现BAL联合M-ROSE能提高肺部感染诊断时效性,诊断结果与检验科病原学培养结果一致,准确性高于痰培养,有助于对肺部感染病原菌的初步判断。针对重症监护病房TBI合并细菌性肺炎诊断困难的患者,BALF行M-ROSE可以快速得出初步诊断,联合LAMP、mNGS检测技术可提高细菌检出阳性率,对病原菌诊断有重要意义。

2.2病毒性肺炎 TBI患者肺部病毒感染早期症状表现隐匿,病毒感染可导致患者病情迅速恶化,BAL对早期诊断病毒性肺炎有较高的应用价值。TBI患者作为移植肺脏供体主要来源,脑死亡后合并病毒感染是导致肺移植患者围术期死亡的重要原因,其中巨细胞病毒(cytomegalovirus,CMV)是一种临床常见的移植后感染源,可导致直接急性综合征和慢性移植物间接损伤[19]。Lee等[20]研究证实BALF进行PCR能够协助诊断呼吸道合胞病毒、CMV感染等。Liu等[21]发现血液mNGS通常比BALF mNGS检测到更多病毒载量,但是对于EB病毒(Epstein-Barr virus,EBV)和CMV,BALF检出率高于其他类型样本[16]。病毒性肺炎的种类多且复杂,部分病毒性肺炎呈肺间质性改变,通过BALF病毒分离及灌洗液抗体检测诊断疾病较为困难,但EBV、CMV等已知的病毒通过BALF行PCR、mNGS检测对诊断有较大帮助。

2.3真菌性肺炎 TBI患者长期使用广谱抗生素,肺部易继发真菌感染,未经及时治疗的肺部真菌感染患者的病死率可高达80%[22]。作为诊断金标准的真菌培养和组织活检的检出时间需要7～14 d,无法做到早期诊断并及早治疗,痰培养的检出率也较低且缺乏特异性。血清学检测半乳甘露聚糖抗原(galactomannan,GM)和1-3-β-D-葡聚糖(真菌G试验)作为临床常用检测真菌感染常用的方法,有早期、及时、高灵敏性的优点,缺点是不能检测所有真菌病原体及其变异型,阴性结果也不能完全排除真菌感染。因此,在特异性方面仍存在一定局限性。对于重症肺炎和不能接受肺活检的患者,获取BALF标本简单易行,并能反映病变部位的感染情况[23]。赵瑾等[22]通过病理学特殊染色检测BALF与血液真菌G试验及GM试验比较发现,病理学特殊染色检测BALF病原菌更便捷、高效,结果更准确,尤其适用于接受移植患者或者重症肺炎的患者。陈友莲等[24]发现BALF mNGS对重症肺炎患者真菌等病原体检测具有较高的灵敏性和特异性,对混合病原体感染患者鉴定较常规检测方法具有明显优势。Shi和Zhu[25]研究认为mNGS在BALF和痰标本中检测病原体的敏感性和特异性没有显著性差异,但侵袭性肺部真菌感染时,BALF样本进行检测具有较高敏感性。在某些霉菌性病原体感染(如曲霉菌、隐球菌或念珠菌)中,M-ROSE可以根据微生物的形态直接判读病原体,明确诊断。

2.4支原体肺炎 TBI患者感染肺炎支原体(Mycoplasma pneumoniae,MP)表现不典型,目前暂没有诊断MP特异性的方法。临床诊断主要依靠血清抗体(immunoglobin M,IgM)检查,IgM约在MP感染后1周产生,难以实现早期、快速诊断[26]。Zhao等[27]发现BAL有利于提高MP的诊断效率,BALF中检测白细胞介素6与MP肺炎密切相关,具有潜在的临床应用价值。此外,利用M-ROSE分析细胞学背景,显微镜下主要表现为单核为主的多种炎症细胞浸润,常见中性粒细胞散在分布于坏死变性单核细胞与上皮细胞间,巨噬细胞体积增大等提示支原体感染,可协助诊断[28]。

2.5吸入性肺炎 重型TBI患者由于昏迷、颅内高压、吞咽反射减弱或消失等因素,口腔分泌物及胃内容物易被误吸进入气管,引起细菌性或化学性肺损伤。常规判断误吸依据患者病史及胸部X线,诊断较局限。利用BALF检测到胃蛋白酶、吞噬脂质的肺泡巨噬细胞等可协助判断误吸,但特异性较低。目前BALF-α淀粉酶活性测定对吸入性肺炎的诊断具有较高的特异性、敏感性及相对较长的时间窗,有望成为诊断吸入性肺炎新的分子标志物[29-30],但还需进行更多研究来验证。

3 BAL在TBI患者肺部感染治疗中的应用

3.1纤支镜常规治疗 TBI合并肺部感染以化脓性感染为主,可导致肺组织纤维化、坏死,感染较为顽固,常规静脉滴注抗生素难以在肺部病灶局部达到较高药物浓度,常规治疗的总体疗效一般。BAL可有效吸出支气管深部的分泌物,解除支气管阻塞,改善肺通气功能,从而加快肺部炎症的消退[31]。Liu等[32]通过随机对照试验研究发现机械通气联合BAL治疗重症肺部感染的临床疗效和安全性均较好。并且早期行BAL更有利于改善患者肺部情况,缩短抗生素的使用时间[33]。

3.2联合治疗 近年来,BAL治疗肺部感染时不再局限于清除气道分泌物。研究发现,TBI患者行纤支镜检查联合使用敏感抗生素、糖皮质激素、氨溴索、黄芪等药物保留灌洗后,肺部感染症状及血清炎症介质明显下降,疗效好[34-36]。

4 结语

TBI患者由于合并胸部创伤、误吸、肺水肿、神经体液调控失衡、气管切开及大量应用糖皮质激素等均可造成机体防御功能下降,易发生肺部感染且病死率高。常规痰培养易受口腔及上呼吸道分泌物的污染,准确度较低,给临床医师诊治带来极大困扰。利用纤支镜可以获取较可靠的病原学标本进行微生物培养,联合M-ROSE、mNGS、LAMP、PCR、酶学等可较准确识别病原菌及指导用药,避免滥用抗生素。在治疗方面BAL可有效清除气道分泌物,解除气道梗阻,联合使用敏感抗生素、糖皮质激素、氨溴索等药物灌洗也获得良好的疗效。BAL在肺部感染应用也存在以下局限:(1)纤支镜检查前抗生素的使用会使BALF检测阳性率有所下降。(2)BAL为有创操作,对生命体征不平稳及不耐受的患者不能进行常规检查。(3)灌洗液回吸收量无法保证,短期内造成小气道内含水增加或使肺部感染扩散,回吸负压过大引起肺不张等影响患者氧合功能。总之,BAL在TBI合并肺部感染中的诊治作用值得肯定,但仍存在局限性,需进行更多的前瞻性研究来验证。