重慶某三甲醫院血培養陽性的特征分析*

阮 真,毛隆春,費 凌,李志強,張小琴,胡 娟,許商成,王 維Δ

1.重慶市第九人民醫院檢驗科,重慶400799;2.重慶醫藥高等?？茖W校附屬第一醫院實驗醫學中心,重慶 400060

血流感染目前仍是我國乃至全球導致患者死亡的重要原因[1]。近年來由于抗微生物藥物的不規范使用,血流感染的發生率及病死率都呈現上升趨勢[2]。因此,臨床診療活動中血培養檢測技術和檢測結果也受到廣泛關注。

當臨床懷疑血流感染時,血培養仍然是識別血循環中致病微生物的最佳方法,且迄今為止仍然是檢測菌血癥的金標準[3]。本研究收集重慶醫藥高等?？茖W校附屬第一醫院 2021 年1月至 2023年1月送檢的血培養標本結果,并對血培養報陽后檢出微生物、報陽時間、感染與污染、送檢前用藥情況、新型冠狀病毒感染(COVID-19)等特征進行分析,以指導臨床正確送檢、分析、處置血培養結果。

1 資料與方法

1.1一般資料 回顧性分析2021年1月至2023年1月重慶醫藥高等?？茖W校附屬第一醫院住院部1 856例患者送檢血培養的相關資料。

1.2儀器與試劑 采用 BacT/ALERT 3D(法國生物梅里埃公司)血培養儀及配套血培養瓶,VITEK-2 Compact(法國生物梅里埃公司)全自動微生物鑒定儀及配套鑒定藥敏板,操作過程嚴格按照《全國臨床檢驗操作規程》(第4版)進行。質控菌株大腸埃希菌ATCC 25922、大腸埃希菌ATCC 35218、銅綠假單胞菌ATCC27853、金黃色葡萄球菌ATCC 29213、糞腸球菌ATCC 29212均購自美國典型菌種保藏中心。室內質控均在控。

1.3方法 參照《臨床微生物實驗室血培養操作規范》采樣送檢血培養。成人在不同部位采集 2～3 套血培養標本,每瓶采血8～10 mL,采集結束后2 h內送入全自動血培養儀內培養,若不能及時送檢,應將血培養瓶置于常溫。當血培養儀報陽后取出陽性瓶,在安全柜中采用一次性注射器無菌穿刺取出血液進行涂片染色鏡檢,并通過電話向臨床醫生作初步報告。報告后根據染色結果選擇接種適當平板培養。將平板中長出的純菌落參照VITEK-2 Compact儀器操作要求配制適當濁度的菌懸液,根據純菌落涂片染色等特征選擇配套鑒定和藥敏試劑卡上機并編號,儀器經過一定時間孵育后檢測細菌生化反應和透光度變化,利用數值法進行鑒定和藥敏試驗判讀,得出最終結果[4]。若出現以下情況中的一條及一條以上則判斷為污染菌:無明顯發熱和高危因素;有明確其他原因可解釋的發熱和感染體征;多次血培養診斷為其他病原菌感染;使用敏感抗菌藥物治療無效;連續多次血培養僅一次陽性且為皮膚正常菌群。若出現以下情況中的一條及一條以上則判斷為感染菌:發熱具有感染體征,且無其他原因可解釋的發熱;白細胞升高或核左移;多次血培養為同一種微生物或1次血培養陽性且在患者其他感染部位存在相同耐藥譜的相同微生物;具有易感危險因素如長期靜脈插管或異體移植物;抗菌藥物治療有效,或拔除導管或異物后感染得到控制[5]。對于培養 5 d 仍未出現陽性的則報告陰性。

2 結 果

2.1血培養陽性檢出微生物分布及送檢情況 1 856例患者共送檢血培養7 042瓶,其中6 389瓶(90.73%)為陰性,653瓶(9.27%)為陽性,共檢出691株病原菌,見表1。691株病原菌中128株(18.52%)為僅需氧瓶報陽,57株(8.25%)為僅厭氧瓶報陽。非發酵菌和真菌均為僅需氧瓶報陽,脆弱擬桿菌為僅厭氧瓶報陽。1 856例患者中,有1 671例(90.03%)送檢2套(共4瓶)血培養,173例(9.32%)送檢1套(共2瓶)血培養,12例(0.65%)僅送檢1瓶血培養,血培養送檢2套者陽性率較高(P=0.038),見表2。

表1 血培養陽性結果病原菌的分布[n(%)]

表2 血培養送檢瓶數情況[n(%)]

2.2血培養陽性檢出病原菌的分布情況 在691株血培養分離的病原菌中,549株(79.45%)為感染菌,109株(15.77%)為污染菌,33株(4.78%)臨床意義未知,見表3。本研究中血培養總體污染率為1.55%(109/7 042)。最常見的引起血流感染的主要感染菌(分離數量≥20株)為大腸埃希菌(247株)、肺炎克雷伯菌(80株)、金黃色葡萄球菌(46株)、奇異變形桿菌(20株)。凝固酶陰性葡萄球菌檢出數量較多,但僅有9.89%為感染菌。同樣,80%以上檢出的陽性桿菌也被判斷為污染菌。而其他腸桿菌科、厭氧菌、β-溶血鏈球菌、真菌雖檢出數量少,但均被判斷為感染菌。污染菌數量分布前三科室分別為重癥醫學科(43株,39.45%)、康復科(22株,20.18%)、內分泌科(21株,19.27%)。

表3 血培養陽性檢出病原菌分布[n(%)]

2.3血培養報陽時間分析 多數病原菌報陽時間集中在9～20 h,銅綠假單胞菌、脆弱擬桿菌、肺炎鏈球菌和真菌報陽時間在20 h以上。其中大腸埃希菌和凝固酶陰性葡萄球菌污染血培養報陽時間明顯長于感染(P<0.05)。部分病原菌如肺炎克雷伯菌、銅綠假單胞菌和金黃色葡萄球菌等因污染數量較少尚無法進行統計學分析。見表4。

表4 血培養陽性檢出病原菌報陽時間比較

繪制ROC曲線分析分離菌中常見菌株血培養報陽時間區分污染與感染的價值。結果顯示:報陽時間21.96 h可作為區分血培養陽性瓶檢出的大腸埃希菌污染與感染的最佳時間點,曲線下面積(AUC)為0.95,靈敏度為81.13%,特異度為93.33%;報陽時間18.12 h可作為區分血培養陽性瓶檢出的凝固酶陰性葡萄球菌污染與感染的最佳時間點,AUC為0.88,靈敏度為70.00%,特異度為97.62%。見圖1。

圖1 大腸埃希菌、凝固酶陰性葡萄球菌血培養報陽時間區分污染與感染的ROC曲線

2.4送檢時不同用藥情況的血培養真陽性率比較 在送檢的7 042瓶血培養中,有1 426瓶(20.25%)在送檢前接受過抗微生物藥物治療,4 910瓶(69.72%)在送檢前未接受抗微生物藥物治療,706瓶(10.03%)送檢前用藥情況未知;抗微生物藥物治療后送檢的血培養真陽性率(6.31%)較抗微生物藥物治療前送檢的血培養真陽性率(8.33%)低(P=0.015),見表5。主要感染菌中(檢出≥20株)大腸埃希菌、肺炎克雷伯菌、金黃色葡萄球菌抗微生物藥物治療前送檢的血培養報陽時間明顯短于抗微生物藥物治療后送檢(P<0.05),見表6。

表5 送檢時不同用藥情況的血培養真陽性率比較

表6 送檢時不同用藥情況主要感染菌血培養報陽時間比較

2.5不同COVID-19情況血培養真陽性率 本研究在2022年底經歷了COVID-19的暴發期,血培養送檢數量明顯增多,其中有1 336瓶血培養為急性呼吸綜合征冠狀病毒2(SARS-CoV-2)陽性患者。SARS-CoV-2陽性來源的血培養中,有41瓶(3.07%)檢出致病菌,血培養真陽性率遠低于SARS-CoV-2陰性來源的血培養(P<0.001),見表7。

表7 不同COVID-19情況血培養真陽性率比較

3 討 論

血流感染是指各類病原微生物及其毒素經各種途徑進入血循環導致的系統性炎癥反應綜合征[6]。盡管醫學領域研究已取得了巨大的進步,但血液感染仍然是一個日益嚴重的全球公共衛生問題,因其高發病率和病死率備受關注。血培養是最常見的微生物檢驗技術之一,目前仍是診斷血流感染的金標準[3]。本研究通過回顧重慶醫藥高等?？茖W校附屬第一醫院2021年1月至2023年1月血培養報陽標本檢出微生物種類、報陽時間、感染與污染、送檢前用藥情況、COVID-19情況等特征,探討血培養報陽相關特征在血流感染診斷中的應用價值,為臨床正確分析、使用血培養結果、合理使用抗菌藥物、減少耐藥菌產生提供理論依據。

近年來,高效、優化的血培養檢測系統能幫助臨床醫生實現血培養報陽后24 h內對患者進行精準的抗菌治療[7-8]?，F實驗室多通過對病原菌產生二氧化碳的檢測實現對血培養瓶病原菌生長的連續監測[9]。此外,血培養瓶內含有供需氧菌或厭氧菌生長的營養因子[10],檢測靈敏度為1～15 CFU/mL[11]。但由于采樣部位皮膚消毒不徹底或采血技術不當等原因,可能將環境中存在的微生物和皮膚正常菌群如凝固酶陰性葡萄球菌、微球菌、痤瘡丙酸桿菌、芽孢桿菌和棒狀桿菌等引入血培養瓶[12],引起高達30%的血培養污染率,導致不必要的抗菌藥物治療和增加患者負擔[13]。研究發現血培養污染率與血容量呈負相關,可能小樣本量增加了污染菌濃度[14]。近年來相繼頒布了實驗室血培養操作相關行業標準、專家共識和血培養技術用于診斷的實踐指南[15-16],旨在規范血培養標本的采集和血培養結果分析,進一步減少血培養污染及其產生的不良影響。通常血培養污染程度可通過總體血培養污染率或陽性血培養中污染菌百分比來評估[17]。本研究血培養陽性檢出的病原菌中有109株(15.77%)最終被確定為污染菌,主要為凝固酶陰性葡萄球菌、耳炎蘇黎世菌和杰氏棒狀桿菌,均為皮膚正常菌群,且檢出的革蘭陰性菌污染率遠低于革蘭陽性菌。真菌、β-溶血鏈球菌和除大腸埃希菌、肺炎克雷伯菌外的腸桿菌科均未出現污染情況?？傮w血培養污染率和陽性血培養中污染菌百分比分別為1.55%和15.77%,高于國家衛生健康委員會臨床檢驗中心發布的三級醫院平均水平。對本研究污染菌的科室來源和菌種分布分析發現,檢出的污染菌以重癥醫學科來源的凝固酶陰性葡萄球菌最為突出,溝通后發現因該科室護士流動性大,培訓不及時導致采血過程消毒不徹底,體表細菌隨著針刺被帶入到血培養瓶中,對檢測結果造成影響。以上結果提示,重慶醫藥高等?？茖W校附屬第一醫院血培養標本采集還需進一步規范,另外,實驗室應定期公布血培養污染情況,以輔助臨床醫師判斷其作為感染菌的可能性。

血培養報陽時間是指血培養瓶從上機起至儀器發出陽性報警的時間?；谘囵B檢測技術原理,報陽時間與血液中的微生物含量呈反比,即菌量越多報陽時間越短[18]。報陽時間還受多種因素的影響,如培養瓶中的血容量、從血培養采集到上機的時間、血培養系統、特殊微生物及抗微生物藥物使用等[3]。近年來報陽時間的潛在應用價值越來越受到重視。SIMéON等[19]研究顯示報陽時間是金黃色葡萄球菌所致菌血癥患者死亡的獨立預測因子。此外,有研究已證實污染菌在血液中的濃度遠低于感染菌,因此報陽時間較長,提示報陽時間在區分感染菌與污染菌中有一定價值[20]。本研究發現,除銅綠假單胞菌、脆弱擬桿菌、肺炎鏈球菌和真菌報陽時間集中在20 h以上外,其余病原菌報陽時間均在9～20 h。其中大腸埃希菌和凝固酶陰性葡萄球菌血培養報陽時間還可作為判斷其是感染還是污染的診斷指標,具有較好的診斷效能。而本研究數據顯示污染菌報陽時間均>25 h。當然使用報陽時間區分感染、污染時,還應結合微生物本身病原學和生長特征進行綜合分析。盡管如此,血培養陽性檢出的微生物主要為大腸埃希菌、金黃色葡萄球菌、銅綠假單胞菌而非常見的污染菌,提示血培養診斷血流感染仍具有較高的特異度。

血培養相關行業標準和專家共識中均給出用藥前采樣的建議,也是保證血培養質量的重要措施。雖然上述建議可能延遲抗菌治療時間,有研究顯示在經驗性治療后采樣送檢血培養,與接受治療前送檢相比可降低約50%的陽性率,且不能通過增加采樣部位和送檢數量彌補[21]。本研究結果發現治療后送檢血培養的真陽性率顯著低于治療前送檢,且主要檢出的致病菌如大腸埃希菌、肺炎克雷伯菌和金黃色葡萄球菌治療后送檢血培養報陽時間較治療前送檢明顯增加。此外,因為血流感染時體內病原微生物在血液循環中具有一過性、間歇性等特點,血培養技術客觀上診斷血流感染的靈敏度無法達到100%,結合本研究結果,建議有血流感染表現的患者需在無菌技術下盡快采樣送檢血培養,然后再進行抗微生物藥物治療,此方案可減少治療延誤時間,同時可最大可能獲得微生物結果用于指導后續治療。

2022年底 COVID-19迅速傳播,發熱患者激增,導致醫院資源緊張,同時實驗室接受血培養的數量也急劇增加。已有較多研究顯示患有嚴重COVID-19的患者多合并細菌感染,但這些患者中菌血癥發生率尚不清楚。與SEPULVEDA等[22]相關研究結果一致,本研究發現合SARS-CoV-2陽性患者血培養真陽性率遠低于SARS-CoV-2陰性患者。這可能是由于該人群真性菌血癥發病率低,且存在過量使用抗菌藥物的情況。LEUNG等[23]已證實SARS冠狀病毒、流感病毒、呼吸道合胞病毒等嚴重呼吸道病毒感染且具有合并細菌感染風險的患者也存在較低的細菌血流感染發生率。上述結果表明,SARS-CoV-2陽性患者的血流感染發病率較低,在沒有確鑿證據表明合并細菌感染的情況下,經驗性抗菌藥物治療的益處也未經證實。

綜上所述,本研究通過回顧重慶醫藥高等?？茖W校附屬第一醫院2021年1月至2023年1月血培養報陽標本相關資料發現,血流感染病原菌多數為需氧瓶和厭氧瓶同時報陽,檢出菌中約80%最終判斷為病原菌,且陽性報警時間可作為鑒別分離菌污染與感染的重要指標。同時也提示臨床正確采樣方法和采樣時機對減少血培養污染率和提高陽性率的重要性。但本研究存在一定的局限性,納入的影響血培養陽性的因素有限,后期仍需開展多因素、大規模的研究驗證。