综述：宏基因组下一代测序与靶向下一代测序在假体周围关节感染诊断中的比较准确性：一项系统评价和荟萃分析

《Journal of Infection》：Comparative Diagnostic Accuracy of Metagenomic Next-Generation Sequencing and Targeted Next-Generation Sequencing for Periprosthetic Joint Infection: A Systematic Review and Meta-Analysis

该研究通过系统综述和元分析，比较了Metagenomic NGS（mNGS）和Targeted NGS（tNGS）对假体周围关节感染（PJI）的诊断准确性。结果显示，mNGS敏感性（0.89）和特异性（0.92）与tNGS（敏感性0.84，特异性0.97）相当，但mNGS的AUC略高（0.935 vs. 0.911）。结论为两者诊断准确性相当，各有临床适用场景。

　　### 诊断性能的比较分析

随着医学技术的不断进步，下一代测序（Next-Generation Sequencing, NGS）技术在多种感染性疾病的诊断中扮演着越来越重要的角色，其中，与人工关节相关的感染（Periprosthetic Joint Infection, PJI）尤为关键。PJI是一种严重的并发症，常发生在关节置换术后，其发生率在膝关节置换术后为0.8%-1.9%，而在髋关节置换术后则为0.3%-1.7%。这种疾病不仅影响患者的恢复，还可能增加手术的复杂性和治疗成本。因此，快速且准确的病原体识别对于指导手术治疗和选择针对性抗生素至关重要。

传统的微生物培养方法虽然被认为是PJI的金标准，但其在检测某些难以培养的微生物时存在显著的局限性，这些微生物可能包括非活性微生物或苛养菌，导致培养结果为阴性，从而影响诊断的准确性。相比之下，NGS技术能够通过高通量DNA分析，结合大型参考数据库和生物信息学分析流程，实现对微生物的全面检测和鉴定。因此，NGS技术在PJI诊断中的应用逐渐受到关注。

在NGS技术中，主要有两种方法：宏基因组测序（Metagenomic Next-Generation Sequencing, mNGS）和靶向测序（Targeted Next-Generation Sequencing, tNGS）。mNGS是一种无需预设假设的测序方法，能够检测包括病毒、细菌、支原体、真菌、寄生虫以及可能的新颖或意外病原体在内的广泛病原体谱。而tNGS则通过预先扩增特定的基因区域（如16S rRNA基因或多重PCR片段）来提高检测的特异性，减少宿主DNA的干扰，从而加快检测时间并提高结果的可靠性。这两种方法在PJI的诊断中各具优势，但也存在一定的局限性。

在本研究中，通过系统综述和Meta分析，评估了mNGS和tNGS在PJI诊断中的诊断性能。研究纳入了23项研究，其中19项涉及mNGS，6项涉及tNGS。分析结果显示，mNGS的综合敏感性为0.89（95% CI: 0.84-0.93），特异性为0.92（95% CI: 0.89-0.95），而tNGS的敏感性为0.84（95% CI: 0.74-0.91），特异性为0.97（95% CI: 0.88-0.99）。两者的诊断优势比（Diagnostic Odds Ratio, DOR）分别为58.56（95% CI: 38.41-89.26）和106.67（95% CI: 40.93-278.00）。然而，通过DeLong检验发现，两者在DOR和AUC方面的差异并不具有统计学意义（P > 0.05）。这表明，尽管mNGS在敏感性和AUC上略占优势，但tNGS在特异性方面表现更为出色，两者在整体诊断性能上具有相似的水平。

### 方法学评估与质量控制

为了确保研究的科学性和可靠性，本研究严格遵循了系统综述和Meta分析的Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and Meta-Analyses (PRISMA)指南。研究团队通过PubMed、EMBASE、Cochrane Library、Web of Science和Scopus等数据库进行了全面的文献检索，涵盖了从研究起始至2025年6月1日的所有相关文献。通过使用Covidence进行双盲筛选，并在EndNote中去除重复文献，研究团队确保了数据的准确性和完整性。

在研究筛选过程中，排除了非原始文献、案例报告（少于5例）、动物或体外研究以及无法获取全文的文献。所有纳入研究均需满足以下条件：研究必须是关于mNGS或tNGS对PJI诊断准确性的评估；必须使用公认的PJI诊断标准（如Musculoskeletal Infection Society (MSIS)、Infectious Diseases Society of America (IDSA)、International Consensus Meeting (ICM)或European Bone and Joint Infection Society (EBJIS)）；并且必须提供足够的数据以构建2×2列联表。通过这一严格的标准，研究团队确保了纳入研究的质量和相关性。

在数据提取过程中，研究团队使用了标准化表格，记录了作者信息、发表年份、国家、研究设计、患者队列大小、诊断标准、测序平台、NGS方法（mNGS或tNGS）、关节置换类型、样本类型以及术前抗生素暴露情况。对于在同一队列中评估两种NGS方法的研究，团队分别提取了数据，以确保结果的独立性和客观性。任何数据提取中的分歧均通过团队讨论或由第三位研究者裁定解决。

在数据分析方面，团队构建了2×2列联表，记录了真阳性（True Positives, TP）、真阴性（True Negatives, TN）、假阳性（False Positives, FP）和假阴性（False Negatives, FN）。通过森林图对敏感性、特异性和DOR进行了总结。同时，团队使用了双变量随机效应模型（Reitsma模型）生成了分层总结接收者操作特征曲线（Hierarchical Summary Receiver Operating Characteristic, HSROC），并计算了曲线下面积（Area Under the Curve, AUC）及其95%置信区间。研究结果通过可视化SROC平面和95%置信和预测椭圆进行了展示。此外，团队还通过Cochrane Q和I2统计量评估了异质性，并通过森林图总结了效应估计和异质性指标。敏感性和亚组分析被用于探讨异质性的来源，并获得特定结论（显著性阈值：p < 0.05）。HSROC模型考虑了阈值效应和研究间的异质性，从而提高了诊断性能的准确性。

在偏倚风险评估方面，团队使用了Quality Assessment of Diagnostic Accuracy Studies-2 (QUADAS-2)工具，对研究质量进行了评估。QUADAS-2工具评估了四个领域：患者选择、索引测试、参考标准和流程/时间。每个领域被分为低风险、高风险或不确定风险。研究团队通过共识解决评估中的分歧，并通过漏斗图评估了发表偏倚。结果显示，纳入研究在QUADAS-2的索引测试和参考标准方面表现出较低的偏倚风险，但在患者选择和流程/时间方面，有两项研究表现出较高的偏倚风险。这些研究的偏倚风险可能影响最终的诊断性能评估，因此需要特别关注。

### 诊断性能的详细分析

在诊断性能方面，mNGS的综合敏感性为0.89（95% CI: 0.84-0.93），特异性为0.92（95% CI: 0.89-0.95），AUC为0.935（95% CI: 0.90-0.95）。tNGS的综合敏感性为0.84（95% CI: 0.74-0.91），特异性为0.97（95% CI: 0.88-0.99），AUC为0.911（95% CI: 0.85-0.95）。尽管mNGS在敏感性和AUC上略占优势，但tNGS在特异性方面表现更为突出。两者的DOR分别为58.56（95% CI: 38.41-89.26）和106.67（95% CI: 40.93-278.00），但通过统计检验发现，两者的DOR和AUC差异并不具有显著性（P > 0.05）。这表明，尽管mNGS和tNGS在诊断性能上各有特点，但它们在整体诊断效果上是相似的。

### 敏感性分析与亚组分析

尽管研究中检测到显著的异质性，团队通过随机效应模型来处理这一异质性。对于mNGS的敏感性分析，发现Zhang等人的研究（2023年）对整体结果的贡献最大。通过影响分析和Leave-one-out分析，团队发现该研究可能是异质性的主要来源。此外，通过异常值检测，团队进一步确认了该研究对异质性的影响。对于tNGS的敏感性分析，Hong等人的研究（2023年）也显示出一定的异质性影响，但其排除对整体结果的影响较小。

亚组分析进一步探讨了异质性的来源。在mNGS的敏感性方面，中国研究的敏感性显著高于美国研究（P < 0.05），并且在研究设计、诊断标准、样本类型和测序平台方面也存在差异。在mNGS的特异性方面，美国研究的特异性显著高于中国研究。对于tNGS的敏感性，应用MSIS诊断标准的研究显示出更高的敏感性，而在特异性方面，采用IDSA诊断标准、使用Illumina平台和sonicate液样本的研究表现出更高的特异性。值得注意的是，美国研究主要采用回顾性设计、IDSA诊断标准和Illumina测序平台，这可能影响了研究结果的异质性。此外，样本类型的不同也显著影响了敏感性和特异性，sonicate液测序显示出更高的特异性，而多种样本类型的测序则提高了敏感性。

### 临床意义与应用建议

本研究的结论对于PJI的诊断和治疗具有重要的临床意义。mNGS和tNGS在诊断性能上各有优势，因此在临床实践中，应根据具体情况选择合适的检测方法。mNGS由于其无偏性，适合用于检测罕见、非典型或培养阴性的PJI病例，能够发现意想不到的病原体，而tNGS则因其高特异性，适合用于确认感染的病例，尤其是在需要快速诊断以指导紧急手术决策的情况下。

此外，NGS技术的临床应用还受到多种因素的影响。例如，mNGS的检测时间通常为24-48小时，而tNGS的检测时间则更短，约为8-24小时。这种快速的检测能力对于需要及时治疗的PJI患者尤为重要。同时，NGS技术在检测微生物DNA时，能够提供更全面的病原体信息，包括抗生素耐药基因，这对于指导抗生素治疗具有重要意义。

然而，NGS技术在临床应用中也存在一些挑战。例如，mNGS在检测宿主DNA和污染微生物DNA时可能会产生假阳性结果，这需要严格的污染控制措施。此外，尽管mNGS能够检测到多种病原体，但在某些情况下，其检测效果可能受到样本中宿主DNA含量高的影响，从而降低对低丰度病原体的检测能力。因此，在实际应用中，需要综合考虑样本类型、测序平台和诊断标准等因素，以优化诊断效果。

综上所述，mNGS和tNGS在PJI的诊断中各具优势，但也存在一定的局限性。因此，在临床实践中，应根据具体情况选择合适的检测方法，并结合其他临床证据进行综合判断。未来的大型、高质量研究和成本效益分析将进一步验证这两种技术在PJI诊断中的临床价值，为临床决策提供更坚实的依据。