血清和BALF半乳甘露聚糖检测对非中性粒细胞减少患者侵袭性肺曲霉病的诊断价值

芦丹 刘旭 杨硕

侵袭性肺曲霉病(invasive pulmonary aspergillosis,IPA)主要由烟曲霉引起,曲霉菌种可直接侵犯气管、支气管和肺泡,造成气道定植和肺部炎症性肉芽肿,严重者可引起坏死性肺炎等后遗症,还可通过血行传播影响其他器官[1]。IPA主要发生在中性粒细胞缺乏的患者中,但慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease,COPD)、支气管扩张或既往结核病等患者也易发生IPA[2-3]。半乳甘露聚糖(galactomannan,GM)是一种多糖抗原,主要存在于曲霉菌的细胞壁中,在感染的早期阶段,GM即可释放至血液和其他体液中,并可持续存在1至8周[4]。因此,GM抗原检测对IPA的早期诊断具有重要意义。目前,血清GM检测是中性粒细胞减少患者真菌感染的微生物诊断标准,最近的指南推荐支气管肺泡灌洗液(broncho alveolar lavage fluid,BALF)GM检测作为中性粒细胞减少患者的高质量检测证据[5],但在非中性粒细胞减少患者的应用还少有研究,本研究旨在分析血清和BALF GM检测对非中性粒细胞减少患者IPA的诊断价值。

资料与方法

一、 研究对象

本研究为回顾性病例对照研究,选取2020年4月至2023年4月诊治的104例患者。纳入标准:(1)年龄>18岁。(2)外周血中性粒细胞计数>0.5×109/L。(3)接受支气管镜检查支气管肺泡灌洗。(4)BALF和血清GM数据间隔<7天。排除标准:(1)胸部放射学检查中没有肺部浸润表现。(2)存在IPA既往史或接受过抗真菌治疗。(3)呼吸系统疾病诊断不明。(4)呼吸或循环衰竭、严重肝肾功能障碍患者。本研究经医院医学伦理委员会批准(武卫一院伦审[2021]23号),所有患者在入院时均签署了知情同意书。

二、方法

1 支气管镜检查和GM检测 支气管镜检查根据《成人诊断性可弯曲支气管镜检查术应用指南(2019年版)》进行[6],主要指征包括:(1)不明原因的慢性咳嗽。(2)不明原因的咯血。(3)不明原因的局部喘息。(4)不明原因的声音嘶哑。(5)痰中检测癌细胞或疑似癌细胞。(6)胸部影像学异常。(7)需要明确病因的支气管肺部感染。BALF和血清样本均在患者入院后24h内采集。根据最近的CT扫描结果和患者节段或亚节段支气管位置进行支气管肺泡灌洗。在室温下使用生理盐水溶液(滴注体积约50 mL),并重复2至3次。将BALF收集在无菌管中,并在30min内送至实验室进行分析。

GM检测使用曲霉菌抗原检测试剂盒PLATELIATM,根据制造商说明使用双夹心ELISA法进行检测。取微孔板读数器上每个孔的光密度(optical density,OD)值,血清或BALF的GM检测值=样本OD值/标准OD值。血清GM值≥0.5定义为阳性[7],BALF GM目前没有确定的临界值。

2 诊断定义 据EORTC/MSG指南的定义,IPA的诊断标准为[7]:(1)存在IPA的宿主因素,包括器官移植、结缔组织疾病或使用免疫抑制剂等。(2)CT图像存在与IPA一致的放射学特征,包括光环征、空气新月形或空洞密集、边界清楚的病变。(3)痰和BALF真菌培养阳性。(4)肺活检标本中发现菌丝或肺活检培养曲霉菌阳性。IPA组患者均为至少满足第3或第4个标准的确诊诊断,不满足上述诊断标准者为非IPA组。

三、统计学方法

结 果

一、两组基线特征比较

104例患者中IPA组37例,非IPA组67例。两组年龄、性别差异无统计学意义(P>0.05),IPA组COPD和支气管扩张患病率高于非IPA组,BALF和血清GM值高于非IPA组,差异有统计学意义(均P<0.05)(见表1)。

表1 两组基线特征比较

二、不同基础疾病患者BALF和血清GM水平比较

Kruskal-Wallis H检验显示,合并肺部疾病患者、合并肺外疾病患者和无合并症患者的BALF(IPA组:Z=0.493,P=0.906;非IPA组:Z=0.672,P=0.561)和血清(IPA组:Z=1.051,P=0.152;非IPA组:Z=0.963,P=0.214)GM水平无明显差异(见表2)。

表2 不同基础疾病患者BALF和血清GM水平比较[M(P25,P75)]

三、GM检测的诊断效能

BALF GM、血清GM以及两种检测组合的AUC分别为0.961(95%CI:0.935～0.987)、0.699(95%CI:0.574～0.824)和0.964(95%CI:0.946～0.987)。BALF GM检测的临界值为0.87,与以往报道的临界值0.5、1和1.5比较显示,当BALF阳性ODI值从≥1.5下降到≥0.5时,BALF GM检测的灵敏度从66.7%上升到95.8%,特异度从97.4%下降到80.9%。临界值为0.87时,Youden指数为0.842诊断效率最高(见表3)。

表3 BALF GM检测不同临界值的诊断效能

四、BALF和血清GM检测相关性及阳性率比较

37例患者血清GM(临界值≥0.5) 阳性6例,BALF GM (临界值≥0.87)阳性34例,IPA患者BALF GM阳性率高于血清GM(χ2=42.659,P<0.001)。Pearson相关显示,IPA组血清GM和BALF GM呈较弱正相关(r=0.296,95%CI:0.170～0.412,P<0.001)。

五、BALF和血清GM检测及其组合的诊断效能

单独BALF GM、单独血清GM、双阳性检测和至少1种阳性检测的特异度均在90%以上,但4种策略的灵敏度差异较大(见表4)。

表4 BALF和血清GM检测的诊断效能

讨 论

IPA是一种进展迅速,可危及生命的疾病,早期诊断和治疗可改善患者预后,提高生存率。研究显示,合并肺部疾病的非中性粒细胞减少症患者肺曲霉病发生率较高[11-12],本研究中,IPA组COPD和支气管扩张患病率高于非IPA组。COPD是IPA的危险因素[13],支气管扩张与许多曲霉菌相关综合征有关,其中与过敏性支气管肺曲霉病和曲霉菌瘤的相关性最强[14]。非中性粒细胞减少患者IPA无特征性临床表现,缺乏明显的危险因素,早期诊断具有挑战性,CT检查可提供重要线索,但特异度较低,还需结合多种真菌学检测进一步确诊,传统的真菌培养灵敏度低,等待时间长[15]。GM检测是一种有效、快速的IPA早期诊断方法,对中性粒细胞减少患者IPA的诊断价值已得到广泛认可,并被纳入IPA诊断微生物学标准[5]。但目前还缺乏GM检测在非粒细胞减少患者中的有效证据,BALF GM检测也没有明确的临界值。

无菌盐水可在支气管肺泡灌洗过程中直达感染病灶,相比于血清检测,BALF检测是诊断IPA更加有效的方法。Meta分析显示,BALF GM检测对已证实或可能的IPA诊断的临界值为1.0,灵敏度为0.84(95%CI:0.73～0.91),特异度为0.88(95%CI:0.81～0.91)[16]。Linder等研究显示,BALF GM的临界值≥0.5的敏感度为40%,特异度为80%,PPV为67%,NPV为57%;当临界值增加到≥1.0时,敏感度保持在40%,特异度上升至95%,PPV为89%,NPV为61%[10]。本研究表明,血清GM在非中性粒细胞减少患者IPA诊断中的作用有限,而BALF GM具有更高的灵敏度,IPA组和非IPA组BALF GM值均高于血清。ROC曲线表明,BALF GM检测的诊断效能高于血清GM检测。BALF GM的临界值≥0.87时,可将22例阳性病例区分开来,而血清GM只能诊断4例,其原因可能是循环中性粒细胞可通过血液中的受体清除抗原,导致血清GM水平降低。此外,非中性粒细胞减少型IPA患者不太可能发生血管侵袭,病变中的真菌负担更高。

本研究发现,肺部疾病患者、混合性疾病患者和无基础疾病患者的BALF和血清GM水平无明显差异,有研究显示,重症监护室中患有复杂基础疾病的患者在暴露于多种压力时更容易感染IPA[17]。说明基础疾病的复杂性与IPA的感染风险有关,但不影响GM水平。不同的研究得出的BALF GM临界值也有所不同,本研究中,通过ROC曲线获得的BALF GM的临界值为0.87,灵敏度为91.7%,特异度为92.5%。与以往报道的临界值0.5、1和1.5比较显示,当BALF阳性ODI值从≥1.5下降到≥0.5时,BALF GM的灵敏度上升,特异度下降。临界值为0.87时,Youden指数高于其他临界值,说明0.87的ODI值诊断效率最高。此外,不同基础疾病的患者GM的临界值和诊断效率不同,可能需要根据不同的潜在疾病或免疫条件来设置不同的临界值[18-19]。研究显示,免疫抑制疾病患者的BALF GM灵敏度高于COPD患者[20]。说明还需要进一步收集BALF的资料来标准化临界值的测定。

血清和BALF GM检测均有利于IPA的诊断。本研究显示,BALF联合血清诊断具有更高的特异度和更低的灵敏度,至少1种阳性检测灵敏度高达99.6%,但特异度较低。临床中应根据诊断需要选择合适的组合策略,并将其与曲霉PCR检测、烟曲霉特异性IgA和IgG等其他生物标志物相结合。

本研究为单中心回顾性研究,样本量较小,非中性粒细胞减少的IPA患者中可能存在不同易感因素或亚组,还需更大的样本量并根据基础疾病对患者进行分层。综上所述,BALF GM检测的临界值为0.87,对IPA的诊断灵敏度高于血清GM检测,不同的组合策略可以侧重于提高检测的灵敏度或特异度。