宏基因组二代测序和传统方法在中枢神经系统感染中的临床应用

doi:10.3969/j.issn.1673-8640.2024.11.013

摘要/Abstract

摘要：

目的了解上海市第十人民医院常见中枢神经系统感染（CNSI）病原微生物分布；探讨宏基因组二代测序（mNGS）在CNSI中的诊断价值。方法选取2021年11月—2023年6月上海市第十人民医院住院并行脑脊液mNGS检测的患者81例。以最终临床诊断为金标准，将患者分为CNSI组（34例）和非CNSI组（47例）。对所有患者行脑脊液常规、生化、mNGS和传统方法（脑脊液涂片、微生物培养）检测，比较mNGS和传统方法病原微生物检测结果的差异。采用受试者工作特征（ROC）曲线评价mNGS和传统方法诊断CNSI的效能。结果在病原体种类鉴定中，mNGS和传统方法对细菌、真菌的检出差异均无统计学意义（P>0.05），对病毒的检出差异有统计学意义（P<0.05）。在病原体种属水平，mNGS和传统方法检出最多的细菌均是鲍曼不动杆菌，但检出株数差异无统计学意义（P>0.05）。mNGS检出最多的病毒为人类疱疹病毒4型、人类疱疹病毒5型。CNSI组脑脊液mNGS病原菌阳性检出率（64.7%）高于非CNSI组（14.9%），差异有统计学意义（P<0.05）。mNGS与传统方法病原体检测结果一致性中等（Kappa=0.412，P=0.001）。脑脊液mNGS诊断CNSI的敏感性（64.7%）高于传统方法（23.5%），特异性（85.1%）低于传统方法（100.0%），差异均具有统计学意义（P<0.05）。mNGS诊断CNSI的ROC曲线下面积（0.749）大于传统方法（0.618），差异有统计学意义（P<0.05）。结论脑脊液mNGS对CNSI有更高的诊断价值，建议使用脑脊液mNGS对疑似CNSI者进行筛查。上海市第十人民医院常见的CNSI病原微生物为革兰阴性菌。

关键词: 宏基因组二代测序, 中枢神经系统感染, 脑脊液, 病原微生物

Abstract:

Objective To investigate the diagnostic value of metagenomic next-generation sequencing （mNGS） in central nervous system infection（CNSI），and to study the distribution of common pathogens of CNSI in Shanghai Tenth People's Hospital. Methods A total of 81 patients in Shanghai Tenth People's Hospital from November 2021 to June 2023 were enrolled. The patients were classified into CNSI group （34 cases） and non-CNSI group （47 cases），and all the patients were tested with cerebrospinal fluid routine test，biochemistry determination，mNGS and traditional methods （cerebrospinal fluid smear and microbial culture），and the differences between mNGS and traditional methods were compared. Receiver operating characteristic（ROC）curve was used to evaluate the efficiency of mNGS and traditional methods in diagnosing CNSI. Results For pathogen identification，there was no statistical significance in the determination of bacteria and fungi between mNGS and traditional methods （P>0.05），but there was statistical significance in the determination of viruses（P<0.05）. At the level of pathogen species，both mNGS and traditional methods determined the most bacteria as Acinetobacter baumannii，without statistical significance（P>0.05）. The most commonly determined viruses by mNGS were human herpes virus 4 and human herpes virus 5. The positive determination rate of mNGS pathogens in cerebrospinal fluid of CNSI group（64.7%）was higher than that of non-CNSI group（14.9%）（P<0.05）. The consistency between mNGS and traditional methods was moderate（Kappa=0.412，P=0.001）. The sensitivity of cerebrospinal fluid mNGS in diagnosing CNSI（64.7%）was higher than that of traditional methods（23.5%），and the specificity（85.1%）was lower than that of traditional methods（100.0%）（P<0.05）. The area under curve of mNGS for diagnosing CNSI（0.749）was larger than that of traditional methods （0.618）（P<0.05）. Conclusions Cerebrospinal fluid mNGS is recommended for screening patients suspected with CNSI. The most common pathogen of CNSI in Shanghai Tenth People's Hospital is Gram-negative bacteria.

Key words: Metagenomic next-generation sequencing, Central nervous system infection, Cerebrospinal fluid, Pathogen

中图分类号:

R446.7

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图/表 9

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组别	例数	性别		年龄/岁	住院天数/d	白细胞计数/ （×106·L-1）	中性粒细胞百分比/%	淋巴细胞百分比/%
组别	例数	男/ [例（%）]	女/ [例（%）]	年龄/岁	住院天数/d	白细胞计数/ （×106·L-1）	中性粒细胞百分比/%	淋巴细胞百分比/%
CNSI组	34	23（67.6）	11（32.4）	57.5 （42.5，66.0）	32.50 （21.25，54.00）	488.50 （188.25，5 657.00）	0.79 （0.51，0.90）	0.135 （0.040，0.430）
非CNSI组	47	30（63.8）	17（36.7）	54.0 （32.0，65.0）	26.00 （20.00，39.00）	199.00 （73.00，490.00）	0.72 （0.49，0.85）	0.200 （0.060，0.430）
统计值		0.127	-0.704	-1.331	-3.038	-1.168	-0.627
P值		0.721	0.482	0.183	0.002	0.243	0.530
组别	Glu/ （mmol·L-1）		TP/ （mg·L-1）	Cl/ （mmol·L-1）	LAC/ （mmol·L-1）	颅脑手术/ [例（%）]	疾病转归
组别	Glu/ （mmol·L-1）		TP/ （mg·L-1）	Cl/ （mmol·L-1）	LAC/ （mmol·L-1）	颅脑手术/ [例（%）]	好转或治愈/ [例（%）]	死亡/ [例（%）]
CNSI组	2.05 （1.10，2.63）		2 682 （1 815，2 771）	121.35±7.73	4.22 （3.23，6.01）	24（70.6）	33（97.1）	1（2.9）
非CNSI组	2.90 （2.40，4.11）		1 943 （1 071，2 424）	123.34±5.63	3.62 （2.41，5.22）	24（51.1）	46（97.9）	1（2.1）
统计值	-3.676		2.402	-1.34	-1.747	3.115
P值	<0.001		<0.001	0.184	0.081	0.078	1.000①

组别	例数	性别		年龄/岁	住院天数/d	白细胞计数/ （×106·L-1）	中性粒细胞百分比/%	淋巴细胞百分比/%
组别	例数	男/ [例（%）]	女/ [例（%）]	年龄/岁	住院天数/d	白细胞计数/ （×106·L-1）	中性粒细胞百分比/%	淋巴细胞百分比/%
CNSI组	34	23（67.6）	11（32.4）	57.5 （42.5，66.0）	32.50 （21.25，54.00）	488.50 （188.25，5 657.00）	0.79 （0.51，0.90）	0.135 （0.040，0.430）
非CNSI组	47	30（63.8）	17（36.7）	54.0 （32.0，65.0）	26.00 （20.00，39.00）	199.00 （73.00，490.00）	0.72 （0.49，0.85）	0.200 （0.060，0.430）
统计值		0.127	-0.704	-1.331	-3.038	-1.168	-0.627
P值		0.721	0.482	0.183	0.002	0.243	0.530
组别	Glu/ （mmol·L-1）		TP/ （mg·L-1）	Cl/ （mmol·L-1）	LAC/ （mmol·L-1）	颅脑手术/ [例（%）]	疾病转归
组别	Glu/ （mmol·L-1）		TP/ （mg·L-1）	Cl/ （mmol·L-1）	LAC/ （mmol·L-1）	颅脑手术/ [例（%）]	好转或治愈/ [例（%）]	死亡/ [例（%）]
CNSI组	2.05 （1.10，2.63）		2 682 （1 815，2 771）	121.35±7.73	4.22 （3.23，6.01）	24（70.6）	33（97.1）	1（2.9）
非CNSI组	2.90 （2.40，4.11）		1 943 （1 071，2 424）	123.34±5.63	3.62 （2.41，5.22）	24（51.1）	46（97.9）	1（2.1）
统计值	-3.676		2.402	-1.34	-1.747	3.115
P值	<0.001		<0.001	0.184	0.081	0.078	1.000①

方法	革兰阴性菌
方法	鲍曼不动杆菌		肺炎克雷伯菌	嗜麦芽窄食单胞菌	豚鼠气单胞菌	产气克雷伯菌		福赛斯坦纳菌	牙龈卟啉单胞菌	合计
mNGS	4		3	2	2	1		1	1	14
传统方法	2		0	2	2	0		0	0	6
χ²值										10.309
P值	0.673^①		0.239^①	1.000^①	1.000^①	1.000^①		1.000^①	1.000^①	0.001
方法	革兰阳性菌			真菌（热带念珠菌）	病毒
方法	表皮葡萄球菌	粪肠球菌	合计	真菌（热带念珠菌）	人类疱疹病毒4型	人类疱疹病毒5型	人类疱疹病毒7型	人类疱疹病毒2型	人类细小病毒B19	合计
mNGS	0	1	1	1	4	4	2	1	1	12
传统方法	1	0	1	1	0	0	0	0	0	0
χ²值
P值	1.000^①	1.000^①	1.000^①	1.000^①	0.114^①	0.114^①	0.493^①	1.000^①	1.000^①	<0.001^①

方法	革兰阴性菌
方法	鲍曼不动杆菌		肺炎克雷伯菌	嗜麦芽窄食单胞菌	豚鼠气单胞菌	产气克雷伯菌		福赛斯坦纳菌	牙龈卟啉单胞菌	合计
mNGS	4		3	2	2	1		1	1	14
传统方法	2		0	2	2	0		0	0	6
χ²值										10.309
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方法	革兰阳性菌			真菌（热带念珠菌）	病毒
方法	表皮葡萄球菌	粪肠球菌	合计	真菌（热带念珠菌）	人类疱疹病毒4型	人类疱疹病毒5型	人类疱疹病毒7型	人类疱疹病毒2型	人类细小病毒B19	合计
mNGS	0	1	1	1	4	4	2	1	1	12
传统方法	1	0	1	1	0	0	0	0	0	0
χ²值
P值	1.000^①	1.000^①	1.000^①	1.000^①	0.114^①	0.114^①	0.493^①	1.000^①	1.000^①	<0.001^①

组别	例数	mNGS		传统方法
组别	例数	阳性/[例（%）]	阴性/[例（%）]	阳性/[例（%）]	阴性/[例（%）]
CNSI组	34	22（64.7）	12（35.3）	8 （23.5）	26（76.5）
非CNSI组	47	7 （14.9）	40（85.1）	0 （0）	47 （100.0）
χ²值		21.298
P值		<0.001		<0.001^①