PCT與SDI比值對重癥細菌性肺炎患者短期預后的預測價值

孫國先，劉微麗，鄭慶斌，侯紅玲，林慧晶

(揚州大學附屬醫院 1. 臨床藥學科； 2. 重癥醫學科； 3. 神經內科，江蘇 揚州 225001)

重癥細菌性肺炎是導致重癥監護病房(ICU)患者死亡的主要原因之一，有報道[1]其病死率可達15.5%～38.2%。這類患者由于肺部感染嚴重，炎性細胞因子大量釋放，原有的免疫系統平衡被打破，從而導致呼吸道菌群改變。呼吸道菌群的改變又進一步促進疾病的進展和不良預后[2]。研究[3]顯示，呼吸道菌群與多種疾病的發生和發展相關，如慢性阻塞性肺疾病、急性呼吸窘迫綜合征等。辛普森菌群多樣性指數(Simpson’s diversity index, SDI)是目前研究動植物和土壤等菌群差異的敏感指標，關于人體呼吸道菌群的研究也已經被證實，可成為判斷細菌感染的天然標記[4]。已有研究[5]表明，與未感染者比較，肺部感染患者的SDI值更低，且肺部細菌感染越嚴重，SDI值越低。患者肺部細菌感染時，血清降鈣素原(procalcitonin, PCT)升高和SDI降低，兩者的比值(PCT/SDI)可能對患者疾病有更好的預測能力。本研究通過ICU細菌性肺炎患者血清PCT值和基于宏基因組二代測序(meta-genomic next-generation sequencing, mNGS)技術得到的SDI值，計算PCT/SDI值，并與SDI、PCT、C-反應蛋白(C-reactive protein, CRP)、CRP/SDI進行比較，探討PCT/SDI在ICU重癥細菌性肺炎患者短期預后中的價值。

1 對象與方法

1.1 研究對象 回顧性調查揚州大學附屬醫院神經ICU(NICU)、急癥ICU(EICU)和綜合ICU 2019年10月—2021年7月選擇肺泡灌洗液mNGS技術診斷的56例細菌性肺炎患者病歷資料，依據其入住ICU 24 h內急性生理學與慢性健康狀況評分Ⅱ(acute physiology and chronic health evaluation, APACHE-Ⅱ)分為非危重癥組(APACHE-Ⅱ<20分)21例和危重癥組(APACHE-Ⅱ≥20分)35例；以細菌性肺炎導致死亡為終點事件，記錄28天轉歸，將患者分為存活組38例和死亡組18例，對上述各組資料進行對比分析。細菌性肺炎的診斷標準[1, 6]包括：(1)新近出現的咳嗽、咳痰或原有呼吸道疾病癥狀加重，并出現膿性痰或膿性氣道分泌物，伴或不伴胸痛；(2)體溫>38℃；(3)外周血白細胞計數>10×109/L或<4×109/L，伴或不伴細胞核左移；(4)胸部影像學提示新出現或進展性片狀、斑片狀浸潤性陰影或段實變影，伴或不伴胸腔積液。以上標準中，符合第4條標準或前3條標準中的任意2條或以上，即可診斷。本研究符合《世界醫學協會赫爾辛基宣言》的相關要求。患者或其近親屬對原治療方法均知情同意。

1.3 觀察指標 (1)比較危重癥組與非危重癥組患者的年齡、性別、呼吸機輔助通氣時間、患者28 天病死率以及各指標(SDI、PCT/SDI、PCT、CRP/SDI、CRP)的差異；(2)探討存活組與死亡組患者的年齡、性別以及各檢測指標的差異；(3)探討各指標與呼吸機輔助通氣時間及28天轉歸的相關性；(4)評價各指標對ICU細菌性肺炎患者短期預后的預測能力。

2 結果

2.1 臨床基本資料 共有56例ICU細菌性肺炎患者納入研究。56例患者中男性36例、女性20例，年齡[65(62，71)]歲，SDI[0.460(0.350，0.585)]，PCT[5.115(3.855，7.718)]ng/mL，CRP[21.565(16.988，27.678)]mg/L，呼吸機輔助通氣時間[9.0(7.0，14.0)]d，共有18例死亡。56例患者檢出排名前十位的病原菌依次為鮑曼不動桿菌9株，肺炎克雷伯菌、銅綠假單胞菌各7株，肺炎鏈球菌6株，大腸埃希菌5株，洋蔥伯克霍爾德菌3株，嗜麥芽窄食單胞菌、曲霉菌、金黃色葡萄球菌、李斯特菌各2株；其中兩種及以上細菌混合感染8例。

2.2 危重癥組與非危重癥組臨床指標比較 與非危重癥患者比較，危重癥患者SDI水平降低，PCT/SDI、PCT、CRP/SDI值升高，呼吸機輔助通氣時間更長，病死率更高，差異均有統計學意義(均P<0.01)；但兩組患者的年齡、性別、CRP水平比較，差異均無統計學意義(均P>0.05)。見表1。

表1 非危重癥組與危重癥組細菌性肺炎患者臨床指標比較

2.3 死亡組與存活組指標比較 28天內非危重癥組患者中3例死亡，危重癥組中15例死亡。與存活組比較，死亡組的PCT/SDI、PCT、CRP/SDI值升高，SDI值降低，差異均有統計學意義(均P<0.01)；死亡組與存活組的年齡、性別、CRP水平比較，差異均無統計學意義(均P>0.05)。見表2。

2.4 各指標與呼吸機輔助通氣時間相關性分析 SDI與呼吸機輔助通氣時間呈負相關(r值為-0.655，P<0.001)；PCT水平、PCT/SDI與呼吸機輔助通氣時間呈正相關(r值分別為0.660、0.734，均P<0.001)；年齡、性別、CRP水平與呼吸機輔助通氣時間無相關性(均P>0.05)。

表2 存活組與死亡組細菌性肺炎患者臨床指標比較

2.5 ROC曲線分析 PCT、SDI、PCT/SDI、PCT+SDI、CRP/SDI可預測ICU細菌性肺炎患者28天死亡，差異有統計學意義(均P<0.05)。PCT/SDI預測患者28天死亡的ROC曲線下面積(AUC)為0.851，其次為PCT+SDI(0.845)、PCT(0.808)、SDI(0.785)、CRP/SDI(0.731)。當PCT/SDI的最佳截斷值為11.56時，預判患者28天死亡的靈敏度為89.5%，特異度為66.7%。見表3。

表3 各指標對ICU細菌性肺炎患者預后的預測能力

2.6 多因素Cox回歸分析 生存時間定義為從患者入ICU到死亡或隨訪截止時間，將年齡、性別、SDI、PCT/SDI、PCT、CRP/SDI、PCT+SDI作為自變量，進行多因素Cox逐步向后回歸，結果顯示，作為連續變量的PCT/SDI、PCT水平是ICU細菌性肺炎患者死亡的獨立危險因素(均P<0.05)。見表4。

表4 ICU細菌性肺炎患者危險因素的Cox回歸分析

3 討論

目前普遍認為，人體與外界相通的腔道均具有復雜的微生態系統。腔道內微生態系統的失衡和細菌感染所致的炎癥狀態是重癥感染患者不良預后的主要原因。既往關于腸道菌群與呼吸系統疾病有較多研究，一旦腸道菌群失衡，易導致急性呼吸窘迫綜合征和呼吸機相關肺炎[8]。近期研究[9-10]表明，肺內微生物群落的病理性改變亦可導致相關疾病。伴隨著疾病的進展，肺內微生物群落的組成也存在著明顯差異。ICU內重癥細菌性肺炎患者多伴有高齡、基礎疾病和免疫缺陷，可導致生理功能紊亂和體內微生態平衡的破壞。研究[11]發現，微生物群落的改變通過其代謝物介導的免疫調節增加了感染性疾病的發病率。進一步的研究[12]認為，失衡的微生物群落使免疫相關代謝物產生途徑增多，如磷酸戊糖磷酸途徑和糖酵解途徑。可以預見，肺內微生物群落的改變在感染性疾病的識別與救治中扮演著特殊角色。因此，對重癥細菌性肺炎患者同時進行肺內微生物群落與炎性指標的監測可能更有臨床價值。

SDI由英國學者辛普森于1949年提出，是物種群落內生物種類數量和物種間相對多度的測量方法，其原理可由概率論得出[13]。SDI可以反映優勢物種在群落中的地位和作用，暨生態優勢度。SDI數值越大，生態優勢度越高。既往SDI多用于闡明某一區域內動物和植物等物種(菌群)的差異[14]。近期研究[15-16]多涉及人體呼吸道和腸道菌群。已有研究[5]對造血干細胞移植術后的22例成人住院患者進行分組比較，與未感染組相比，感染組患者的肺泡灌洗液SDI數值較低，這與本課題組的前期研究[17]結果相同。PCT和CRP為臨床常用的炎癥標志物，當肺部細菌感染時，兩者檢測結果均升高明顯。然而，與CRP相比，PCT在評估重癥細菌性肺炎患者的病情嚴重程度和預后方面更具優勢[18]。本研究結果顯示，存活組的PCT值低于死亡組，非危重癥組患者的PCT值低于危重癥組，而CRP在各組比較中均無統計學差異。ICU細菌性肺炎患者PCT水平與呼吸機輔助通氣時間及死亡呈正相關。PCT值越大，病情越嚴重，死亡風險越高。

炎性標志物PCT、CRP與血清前清蛋白和血沉等指標的比值在疾病診治及預后判斷中具有臨床意義。Christopher等[19]研究顯示，血沉/CRP有助于確定假體周圍關節感染的持續時間，并為醫生的治療選擇提供參考。黃彩芝等[20]研究表明，血清前清蛋白/PCT與入住ICU時間及死亡呈負相關，可作為患者病情嚴重程度與短期預后評判的指標。鑒于PCT、CRP和SDI在患者細菌感染情況下的高低變化，本研究采用了炎性指標與SDI的比值。與PCT對細菌性肺炎短期預后的預判相比，SDI取值不受患者腎功能不全、自身免疫系統疾病、中性粒細胞減少癥等多種臨床因素影響；此外，患者早期有效的抗菌藥物治療，可導致PCT作為預后判斷指標的準確性降低。因此，PCT/SDI可以更靈敏的反映比值結果的變化趨勢。研究結果顯示，危重癥組血清PCT/SDI、CRP/SDI均高于非危重癥組，且前者的呼吸機輔助通氣時間更長，28天病死率更高；死亡組患者SDI值低于存活組，而PCT/SDI、CRP/SDI均較高，且PCT/SDI與呼吸機輔助通氣時間呈正相關；SDI與呼吸機輔助通氣時間呈負相關。而各組的年齡、性別、CRP比較，差異均無統計學意義，提示PCT/SDI、CRP/SDI與ICU重癥細菌性肺炎患者病情嚴重程度有相關性。

ROC曲線顯示，PCT/SDI預測重癥細菌性肺炎患者28天死亡的AUC為0.851，優于PCT(0.808)、SDI(0.785)、CRP/SDI(0.731)，以及PCT和SDI的聯合指標PCT+SDI(0.845)，表明PCT/SDI對患者28天預后的預測能力最強，PCT/SDI為11.56時預判患者28天死亡的靈敏度為89.5%，特異度為66.7%。Cox回歸分析顯示，PCT/SDI(HR=1.562，95%CI：1.271～1.920，P=0.031)、PCT(HR=1.106，95%CI：1.021～1.198，P=0.024)是ICU細菌性肺炎患者死亡的獨立危險因素。受限于多種疾病對PCT值的影響，PCT/SDI可以成為判斷患者短期預后更靈敏的指標。

本研究的局限性：首先，本研究為小樣本單中心回顧性研究，納入患者數量少，未對通氣模式(有創/無創)進行分組比較；其次，本研究未對PCT/SDI指標進行動態監測和評估，無法探討指標動態變化規律，接下來還需擴大樣本量進一步觀察。

綜上所述，PCT/SDI、SDI、PCT、CRP/SDI和SDI+PCT均可作為評估ICU重癥細菌性肺炎患者短期預后的敏感指標。與其他指標相比，PCT/SDI的預測效果最佳，臨床價值更大。

利益沖突：所有作者均聲明不存在利益沖突。