基于宏基因组测序指导发热性急性坏死性胰腺炎患者的抗生素使用：一项多中心前瞻性队列研究

医学检验 传染病学 生命科学 胃肠系统 医学 微生物学
急性坏死性胰腺炎 抗生素管理 感染性胰腺坏死 宏基因组测序 降钙素原

Metagenomic下一代测序替代降钙素原指导抗生素在发热急性坏死性胰腺炎患者中的应用

背景和研究目的

急性胰腺炎（Acute Pancreatitis, AP）是消化系统疾病中急诊入院的主要原因之一，具有显著的医疗资源利用率。疾病伴有局部和系统的炎症反应，临床病程变化多样。大约20%的患者发展为急性坏死性胰腺炎（ANP），其中20-40%的发病率会发展为感染性胰腺坏死（IPN），死亡率高达30-40%。由于无菌ANP和IPN在临床表现上相似，医生早期诊断IPN面临巨大挑战，导致抗生素的滥用，这不仅导致抗菌药物耐药性的出现，还增加了不必要的药物不良反应和更高的医疗费用。因此，需要一种简单且有效的方法来诊断胰腺感染并指导抗生素的合理使用。

此前，降钙素原（Procalcitonin, PCT）作为细菌感染的敏感生物标志物被寄予厚望。然而，在急性胰腺炎（AP）患者中，PCT指导的抗生素使用存在争议，尤其是在中至重度或发热ANP患者中无显著的抗生素使用风险差异。

Meta基因组下一代测序（Metagenomic Next-Generation Sequencing, mNGS）是一种无需培养的分析方法，使用测序技术研究微生物基因组混合物，理论上可通过单次测序检测所有临床样本中的病原体。通过BGI China研发的技术，mNGS已成功应用于血液、尿液、粪便、脑脊液、呼吸分泌物和组织的感染诊断。mNGS特别适用于诊断罕见、复杂或新型病原体感染，且成本可承受且处理时间较短，极具临床应用前景。

研究来源

这篇研究论文由Chiayen Lin, Jiarong Li, Baiqi Liu, Xiaoyue Hong等多位医学博士组成的团队撰写，所属单位包括中南大学湘雅医院、常德医院和湖南省第一人民医院等。这项研究发表在《International Journal of Surgery》2024年2月9日的期刊上。

研究设计和方法

本研究是一项前瞻性、多中心、观察性临床试验，时间跨度为2023年5月至2023年10月，旨在评价血液mNGS相较于降钙素原和血培养在诊断感染性胰腺坏死和指导抗生素使用中的有效性。

研究流程

  1. 对象选择：选择发热ANP患者，定义为在疾病过程中体温≥38.5°C至少一次，在无腹部或后腹膜侵入性操作条件下出现的败血症临床表现，对其采集血样进行mNGS、降钙素原、血培养等分析。

  2. 样品处理：集采血液样本作为检测基础，同时收集其他常规生化标志物如C反应蛋白等。对于符合手术指征的患者，还会在初次外科干预中收集胰腺周围组织进行微生物培养。

  3. 实验分析：mNGS和生物信息分析由BGI China提供。降钙素原和微生物培养则由各研究中心按标准协议执行，降钙素原的阳性阈值设为1.0 ng/ml。

  4. 数据收集：基于电子病历收集临床表现、实验室检测、影像结果、抗生素使用和临床结局的数据。

  5. 治疗方案：在体温＞38.5°C时，给发热ANP患者使用广谱抗生素；若抗生素治疗失败，会采用逐步外科手段进行治疗。

研究结果

从2023年5月到2023年10月，共有78例发热ANP患者被纳入研究。其中30例为感染性胰腺坏死（IPN），48例为无菌性胰腺坏死（SPN）。与降钙素原和血培养相比，mNGS在诊断IPN方面表现出更高的灵敏度（86.7% vs. 56.7% vs. 26.7%, p < 0.001）和更高的阴性预测值（89.5 vs. 61.4%, p < 0.01），其整体诊断准确率也显著优于其他两种方法（85.7% vs. 65.7% vs. 61.4%）。

此外，多变量分析结果显示，mNGS阳性（OR=60.2, p < 0.001）和较低的纤维蛋白原水平（OR=2.0, p < 0.05）是与IPN相独立相关的预测因子。而降钙素原仅与死亡率增加相关（OR=11.7, p = 0.006）。

研究结论和应用价值

本研究表明，血液mNGS在早期诊断IPN和指导发热ANP患者抗生素使用中具有重要价值。mNGS不仅能显著提高诊断准确性，还能减少抗生素的不必要使用，从而避免抗菌药物耐药性和降低医疗费用。与传统方法相比，mNGS能够更精准地识别病原体，极大地帮助抗生素的合理选择和使用。

研究亮点

  • 诊断性能优越：mNGS显著优于降钙素原和血培养，具有更高的灵敏度和阴性预测值。
  • 抗生素指导作用：mNGS能减少抗生素的不当使用，提高正确使用抗生素的比例；
  • 独立预测因子：mNGS结果是IPN的重要独立预测因子，指导临床决策具有重要意义；
  • 多中心验证：研究涵盖中国七家医院，具有较强的代表性和广泛适用性。

值得注意的其他信息

尽管如此，研究也存在一定局限性。例如，观察性研究的固有局限性，IPN患者接受抗菌治疗但未进行干预的病例有可能被错判为SPN等。未来需要通过更大规模的随机对照试验进一步验证mNGS在临床中的应用价值。

本研究强调了mNGS在早期诊断胰腺感染以及指导抗生素使用中的潜力，并为优化急性坏死性胰腺炎的治疗策略提供了新的思路。