宏基因组测序对疑似中枢神经系统感染患者临床结果的影响：一项回顾性病例对照研究

《Frontiers in Cellular and Infection Microbiology》：Impact of metagenomic sequencing on clinical outcomes in patients with suspected central nervous system infections: a retrospective case-control study

脑脊液宏基因组测序（mNGS）联合传统微生物检测显著缩短中枢神经系统感染（CNSi）患者的临床改善时间，尤其在合并肺炎患者中效果更明显。研究纳入338例患者，通过倾向得分匹配平衡基线特征，结果显示mNGS组临床改善中位时间为14天（vs. CMT组17天，p=0.032），且优化抗生素治疗比例达24.3%（vs. 10.7%，p<0.001）。亚组分析表明合并肺炎的CNSi患者mNGS组临床改善时间缩短至12天（p=0.012），且病原体检测率显著提高。

　　这项研究聚焦于一种新型诊断技术——宏基因组下一代测序（mNGS）在中枢神经系统感染（CNSi）患者中的应用价值。尽管已有大量研究证实了mNGS在识别CNSi病原体方面的优越性，但其对患者临床结果的实际影响仍缺乏系统评估。本研究通过回顾性分析，探讨了在疑似CNSi的患者中，使用脑脊液（CSF）mNGS相较于传统微生物检测方法（CMTs）是否能显著改善患者的临床结局。

### 1. 研究背景与意义

中枢神经系统感染，包括脑和脊髓的感染，是全球范围内重要的公共卫生问题之一。这类感染通常具有高度的复杂性和多样性，其病原体种类繁多，涵盖细菌、病毒、真菌以及其他罕见病原体。由于CNSi可能引发严重的神经功能损害，甚至危及生命，因此早期准确诊断和针对性治疗至关重要。然而，传统微生物检测方法在临床实践中存在明显的局限性，主要体现在检测周期较长、对某些难以培养的病原体敏感性不足等方面。例如，一些研究指出，传统方法仅能在不到一半的疑似CNSi病例中成功识别病原体，这可能延误病情判断和治疗时机，进而影响患者预后。

近年来，mNGS作为一种新兴的病原体检测技术，因其能够直接从临床样本中无偏检测微生物的遗传物质，从而实现对多种病原体的全面覆盖，受到了广泛关注。mNGS不仅提高了病原体检测的敏感性和特异性，还显著缩短了检测时间，通常可在24至48小时内获得结果。这些特性使其在CNSi的快速诊断中展现出巨大潜力。然而，尽管mNGS在病原体识别方面表现优异，其是否能真正改善患者的临床结果，尤其是在缩短病程、降低住院时间或提高治愈率方面，仍然需要更深入的临床验证。

### 2. 研究方法

本研究选取了2022年1月至2024年7月期间，于吉林大学第一医院接受治疗的疑似CNSi患者作为研究对象。研究对象需满足以下条件：（1）至少具备一项中枢神经系统相关症状，如发热、头痛、意识改变或癫痫发作；（2）实验室检查结果中至少有一项炎症指标异常；或（3）神经影像学检查提示感染相关改变。排除标准包括：临床诊断不明确、数据不完整、新生儿、创伤性脑损伤患者、非感染性病因导致的病情恶化、以及在治疗过程中请求出院的患者。最终共有425名患者符合纳入和排除标准。

根据是否同时使用mNGS和CMTs进行检测，患者被分为两组：mNGS组和CMT组。为了减少组间基线差异对结果的影响，研究采用了倾向评分匹配（PSM）方法，确保两组在年龄、性别、基础疾病、实验室参数等关键变量上具有可比性。匹配后，每组纳入了169名患者进行最终分析。

### 3. 研究结果

在诊断性能方面，mNGS组的阳性检出率显著高于CMT组（67.5% vs. 18.3%，p < 0.001）。mNGS共检测到111种病原体，而CMT仅能识别24种。这表明mNGS在检测病原体的广度和深度上具有明显优势。此外，mNGS在识别病毒性感染和混合感染方面也表现出更高的准确率，这在传统方法中往往难以实现。

在临床结果方面，研究发现mNGS组的临床改善时间显著短于CMT组（中位数14天 vs. 17天，p=0.032）。进一步的亚组分析显示，这一优势主要体现在确诊为CNSi的患者中，尤其是那些合并肺炎的患者。在合并肺炎的CNSi患者中，mNGS组的临床改善时间比CMT组缩短了约5.5天（12天 vs. 17.5天，p=0.012）。而在没有肺炎的CNSi患者中，两组之间的临床改善时间差异并不显著（15天 vs. 17天，p=0.403）。

此外，mNGS组在14天内达到临床改善的患者比例也显著高于CMT组（42.6% vs. 31.4%，p=0.032）。在CNSi患者中，这一差异更为明显，mNGS组达到44.2%（53/120），而CMT组为30.0%（36/120），p=0.023。相比之下，30天内的临床改善率在两组之间没有显著差异，这可能与研究中纳入的患者群体病情较轻、或样本量不足有关。

值得注意的是，尽管mNGS在加速临床改善方面表现出显著优势，但在降低住院死亡率方面并未显示出明显效果。这可能是因为患者的最终预后受到多种因素的影响，如基础疾病严重程度、并发症的存在、以及整体免疫状态等。此外，部分患者在入院时已处于晚期或不可逆的感染阶段，这可能限制了病原体检测对生存率的提升作用。

### 4. 临床意义与讨论

研究结果表明，mNGS在CNSi的诊断和治疗决策中具有重要价值。其快速、全面的检测能力有助于临床医生更早地识别病原体，从而优化抗生素使用方案，提高治疗的针对性。这种优化不仅有助于减少不必要的广谱抗生素使用，还能避免因治疗不当导致的耐药性问题，从而改善患者的整体预后。

特别是在合并肺炎的CNSi患者中，mNGS的优势更为突出。这类患者往往携带更多来自呼吸道的病原体，如肺炎克雷伯菌、肺炎链球菌和鲍曼不动杆菌等。这些病原体通常与严重的感染进展相关，且对治疗反应较差。mNGS能够更准确地识别这些病原体，从而指导更精准的抗生素选择，缩短治疗周期，提高治愈率。

然而，研究也指出了一些局限性。首先，由于是回顾性研究，无法全面捕捉mNGS和CMT在治疗过程中的动态变化。其次，尽管采用了倾向评分匹配，但可能存在未被完全控制的混杂因素。第三，研究样本量相对较小，特别是在排除了部分病例后，这可能影响亚组分析的统计效力。最后，研究排除了部分严重创伤性脑损伤或预后不明的患者，这可能限制了研究结果在危重患者中的适用性。

### 5. 研究结论

综上所述，本研究首次系统评估了mNGS在疑似CNSi患者中的临床价值。结果显示，将mNGS纳入CNSi的诊断流程，能够显著缩短临床改善时间，尤其是在合并肺炎的患者中，其效果尤为明显。这一发现不仅验证了mNGS在病原体识别方面的优势，也表明其在指导针对性治疗和改善患者预后方面具有重要潜力。

尽管mNGS未能显著降低住院死亡率，但这一结果可能与患者病情的严重程度、治疗时机以及综合治疗策略有关。因此，未来的研究应进一步探讨mNGS在不同病原体感染、不同疾病阶段以及不同患者群体中的应用效果。同时，开展更大规模、多中心的前瞻性研究，有助于更全面地评估mNGS对CNSi患者预后的真实影响。

### 6. 未来展望

随着mNGS技术的不断成熟和临床应用的推广，其在感染性疾病的诊断和治疗中的作用将进一步凸显。未来的研究应重点关注以下方面：

- **技术优化**：提高mNGS检测的准确性和可靠性，减少假阳性或假阴性结果的发生率。
- **临床整合**：探索如何将mNGS更有效地整合到现有的临床诊断流程中，以实现更快的病原体识别和治疗决策。
- **患者分层**：针对不同病原体类型、疾病严重程度以及并发症情况，进行更精细的患者分层，以确定哪些患者群体最能从mNGS的应用中获益。
- **长期预后**：评估mNGS对患者长期预后的影响，包括生活质量、复发率以及抗感染治疗的长期效果。

此外，mNGS的应用还应考虑其在资源有限地区的可行性，以及如何降低其检测成本，使其能够惠及更多患者。随着技术的普及和检测成本的下降，mNGS有望成为CNSi诊断和治疗的重要工具，为临床医生提供更精准、更快速的诊断支持，从而提高治疗效果，改善患者预后。

### 7. 临床实践中的应用

在临床实践中，mNGS的引入可以显著改变CNSi的诊断和治疗策略。传统方法依赖于培养技术，而许多病原体在体外难以培养，导致诊断延迟或遗漏。相比之下，mNGS能够直接检测样本中的微生物遗传物质，避免了培养过程中的技术瓶颈，从而提高了诊断的全面性和准确性。

在实际应用中，mNGS可以作为CMTs的有力补充，特别是在面对复杂或罕见病原体感染时。例如，某些病毒性或真菌性感染可能在传统检测中被忽视，而mNGS能够识别这些潜在致病因素，从而指导更合理的抗生素使用方案。此外，mNGS还能帮助识别混合感染，这对于制定综合治疗方案至关重要。

值得注意的是，mNGS的快速检测能力使得临床医生能够在更短时间内做出治疗决策，从而减少不必要的抗生素使用，降低耐药风险，并提高治疗效率。特别是在肺炎等并发症较为常见的CNSi患者中，mNGS的应用可能显著改善患者的临床结局。

### 8. 潜在挑战与应对策略

尽管mNGS在CNSi的诊断和治疗中展现出巨大潜力，但其在实际应用中仍面临一些挑战。首先，mNGS的检测成本相对较高，这可能限制其在资源有限地区的普及。其次，检测结果的解读需要专业的知识和经验，尤其是在面对多种病原体共存或检测结果不确定的情况下。此外，mNGS检测结果的临床相关性仍需进一步验证，特别是在不同病原体感染的患者中。

为应对这些挑战，医疗机构应加强对mNGS技术的培训和推广，提高临床医生对mNGS结果的理解和应用能力。同时，应探索更经济、更高效的检测方案，以降低检测成本并提高可及性。此外，建立标准化的mNGS检测流程和结果解读指南，有助于提高检测的一致性和准确性。

### 9. 总结

本研究通过回顾性分析，系统评估了mNGS在疑似CNSi患者中的临床应用价值。结果显示，mNGS相较于传统微生物检测方法，在病原体识别的广度和深度上具有显著优势，能够显著缩短临床改善时间，尤其是在合并肺炎的患者中。这些发现为mNGS在CNSi的诊断和治疗中的应用提供了有力的证据支持，也表明其在优化抗生素使用、提高治疗效率方面具有重要价值。

然而，研究也指出了一些局限性，如样本量较小、无法捕捉动态变化等。因此，未来的研究应进一步探讨mNGS在不同患者群体中的应用效果，并通过更大规模的前瞻性研究，验证其对患者长期预后的真实影响。随着技术的不断进步和临床应用的深入，mNGS有望成为CNSi诊断和治疗的重要工具，为临床医生提供更精准、更快速的诊断支持，从而改善患者的临床结局。