支气管灌洗液样本应用BioFire? FilmArray?肺炎面板的效用：与传统培养法的比较研究

《Diagnostics》：Utility of the BioFire? FilmArray? Pneumonia Panel Using Bronchial Washing Specimens: A Comparative Study with Conventional Culture

本研究评估了使用支气管灌洗液（BW）样本进行BioFire? FilmArray?（FA）肺炎面板检测的临床效用。结果表明，FA检测与常规培养法高度一致，且阳性率更高（51.1% vs 41.6%），能快速检出病原体及耐药基因（如mecA/C, CTX-M）。FA半定量结果与培养法呈中度相关（ρ=0.48, p<0.001）。研究支持在无法进行支气管肺泡灌洗（BAL）时，BW样本的FA检测可作为实用诊断替代方案，但需谨慎解读以避免口咽部定植菌污染的影响。

　　

引言

准确识别肺炎病原体对于指导适当的抗生素治疗和减少不必要的抗菌药物暴露至关重要。传统的培养方法虽然是确定抗菌治疗的基石，但一些病原体难以培养，且共生菌群的过度生长可能阻碍一致的病原体识别。此外，非典型细菌和病毒需要培养法之外的补充诊断方法。支气管肺泡灌洗（BAL）用于未缓解的肺炎病例，但该操作存在降低患者血氧饱和度的风险。相比之下，支气管灌洗（BW）使用较少的灌洗液量，操作时间更短，血氧饱和度降低的风险更低。基于培养的肺炎细菌病原体鉴定已显示BAL和BW标本之间存在显著的一致性。BioFire^?FilmArray^?肺炎面板（FA）是一种样本到结果的PCR系统，可半定量报告15种细菌靶标，并定性检测病毒、非典型肺炎细菌和抗生素耐药基因，已针对痰液、BAL和迷你BAL等样本进行验证。然而，评估使用BW标本进行培养和多重PCR病原体识别的比较研究仍然缺乏。本研究旨在通过比较FA结果与常规培养结果，评估BW标本是否适用于FA检测，从而评估BW作为肺炎分子诊断有效样本类型的临床效用。

材料与方法

研究人群

本研究纳入了182名因疑似肺炎在2022年至2024年间于韩国首尔恩平圣母医院接受支气管镜检查并采集BW的成年患者。对支气管镜检查期间收集的BW标本同时进行常规细菌培养和FA检测。所有患者均有强烈的肺炎临床怀疑，并在发现新的影像学表现（如局灶性实变、磨玻璃样影、结节状或树芽状影、或节段性浸润）后2至3天内进行支气管镜检查。所有BW标本在收集后2小时内运送至实验室，FA和培养处理均立即开始，无延迟。

BioFire FilmArray肺炎面板（FA）

FA检测按照制造商的说明进行。将BW标本在生物安全柜中处理。涡旋后，将100μL标本与提供的样本缓冲液混合，并加载到FA试剂袋中，然后插入仪器。FA面板半定量报告细菌靶标，其数值区间对应10⁴、10⁵、10⁶或≥10⁷拷贝/毫升。耐药基因仅在其对应的细菌物种被检测到时才进行定性报告。病毒和非典型细菌定性报告为“检出”或“未检出”。

常规培养

取出100μL用于FA检测后，剩余标本进行标准培养处理。涡旋后，取250μL以1,500 rpm离心5分钟。所得沉淀用于革兰氏染色和接种。培养物接种于5%绵羊血琼脂、CHOC-VBC琼脂和麦康凯琼脂，在35°C、5% CO₂条件下培养48小时。使用基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱（MALDI-TOF MS）鉴定细菌分离株。根据常规划线评估，生长量以“少量”、“中等”或“大量”半定量报告。BW标本没有基于菌落形成单位（CFU）的分级标准，因此采用半定量划线解释。使用MicroScan WalkAway系统或Vitek 2进行抗菌药物敏感性试验（AST）。

统计分析

使用阳性百分比一致性（PPA）、阴性百分比一致性（NPA）和总体百分比一致性（OPA）及其95%置信区间（95% CI）评估FA与常规培养的一致性。使用Spearman等级相关系数（ρ）比较FA和培养之间的半定量细菌载量结果。

结果

人口统计学特征

本研究共纳入182名患者，贡献了190份BW标本。患者中位年龄为74.0岁，72.5%为男性。大多数操作在重症监护室或支气管镜检查室进行。153名患者（84.1%）存在肺部浸润的影像学证据。98.9%的患者在支气管镜检查时住院，65.9%入住ICU，37.9%需要机械通气。

通过FA与常规培养进行病原体检测

培养阳性率为41.6%（79/190），共鉴定出98株细菌，平均每份标本0.52株分离株。相比之下，FA阳性率更高，为51.1%（97/190），共检测到164个细菌靶标，平均每份标本0.86个靶标。在190份BW标本中，100份（52.6%）通过FA或培养至少对一种细菌病原体呈阳性。另有21份标本（11.0%）仅FA阳性，而3份标本（1.6%）培养对FA面板靶标呈阳性但FA阴性。在仅FA阳性的标本中，个体病原体靶标通常显示较低的FA数值区间值。共有92株细菌分离株同时被两种方法鉴定，而72个额外的细菌靶标仅由FA检测到。仅由FA检测到的最常见细菌病原体是流感嗜血杆菌（H. influenzae）（n=10）、肺炎克雷伯菌（K. pneumoniae）（n=9）、金黄色葡萄球菌（S. aureus）（n=15）、无乳链球菌（S. agalactiae）（n=9）和肺炎链球菌（S. pneumoniae）（n=8）。十五个细菌靶标中的八个显示出与培养100%的PPA。阴沟肠杆菌（E. cloacae）复合群和产气克雷伯菌（K. aerogenes）的PPA相对较低。大多数靶标的NPA值超过97%。所有靶标的OPA均大于90%。

FA与常规培养的半定量比较

FA报告的半定量细菌载量与培养结果之间存在统计学上显著的中度正相关（Spearman ρ=0.48, p<0.001）。在培养阴性的标本中，FA最常在10⁴拷贝/毫升水平报告细菌载量（n=36）。值得注意的是，有9株分离株FA报告的细菌载量达到≥10⁷拷贝/毫升。

抗菌药物耐药基因和其他检测

比较了FA检测到的耐药基因与相应的AST结果。在仅由FA检测到而非培养检测到的15例金黄色葡萄球菌（S. aureus）病例中，9例检测到mecA/C和MREJ基因。在仅由FA检测到的9例肺炎克雷伯菌（K. pneumoniae）病例中，2例鉴定出CTX-M，1例检测到KPC。通过培养检测到十种未包含在FA面板中的细菌物种。FA检测到的病毒包括腺病毒（n=2）、冠状病毒（n=3）、甲型流感病毒（n=7）、乙型流感病毒（n=1）、呼吸道合胞病毒（n=4）、人鼻病毒/肠道病毒（n=5）和人偏肺病毒（n=1）。在检出病毒的18份标本中，10份同时存在细菌病原体。未检测到非典型细菌。

讨论

使用BW标本进行细菌检测的多重PCR诊断效能尚未得到广泛研究。本研究中，对BW标本进行的FA检测在细菌鉴定方面与常规培养具有高PPA，且半定量结果显示出中度相关性。FA检测到的细菌靶标数量更多，与常规培养相比假阴性极少。此外，FA展示了快速准确的抗菌药物耐药基因检测能力。BAL是一种成熟的呼吸道病原体识别方法，可最大限度减少上气道菌群污染。然而，BW提供了一种侵入性更小、更易获得的替代方案。与BAL和气管内吸出物不同，BW标本通常进行半定量报告，因为缺乏确定的CFU/mL阈值，这使FA半定量结果的解释复杂化。本研究中，许多BW分离株培养阴性但FA阳性。这些微生物大多数是通常被视为上气道定植菌的物种，其FA数值区间值通常为低至中度。这些检测中相当一部分可能反映了定植而非真实感染。FA对八个靶标显示出100%的PPA；然而，其他靶标（如阴沟肠杆菌复合群和产气克雷伯菌）的PPA较低，表明对某些生物的敏感性可能存在局限。FA通过检测非典型肺炎病原体和呼吸道病毒扩大了诊断广度。FA通常比常规AST提前1-2天提供结果，在抗菌药物耐药性高的地区具有价值。本研究存在若干局限性。首先，仅使用培养作为参考标准，可能引入假阴性偏倚。其次，这是一项单中心研究，主要纳入老年患者，可能限制结果的普适性。第三，缺乏BW标本的既定定量阈值使培养和FA结果的解释复杂化。本研究独特之处在于在相同的分析前条件下，使用相同的BW标本同时比较FA和培养，且无处理延迟。FA检测到的病原体多于培养，假阴性极少。FA快速检测病原体和耐药基因可能有助于尽早优化抗菌治疗，特别是在培养结果待定或阴性时。然而，由于BW标本更容易检测到定植生物，FA结果应结合临床背景进行解读。当BAL不可行时，对BW标本进行FA检测可能是一种实用的替代方案，提供可支持临床决策的半定量数据。