二代測序技術聯合CT在惡性血液病肺部感染中的診斷價值

楊 瀟，郭桂英，孫建男

1.哈爾濱醫科大學附屬第六醫院影像中心，黑龍江 哈爾濱 150023；

2.哈爾濱市第一醫院血液腫瘤研究中心，黑龍江 哈爾濱 150000；

3.大慶油田總醫院CT室，黑龍江 大慶 163000

近年來，惡性血液?。╤ematologic malignancies，HM）的發病率逐年上升，致死率居高不下。隨著激素、廣譜抗菌藥、細胞毒性藥物等使用，造血干細胞移植患者的增多，HM患者化療后出現粒細胞缺乏及免疫功能紊亂，這些因素使感染發生率明顯上升［1］，能明確感染部位者約占50%，其中肺部最為常見［2］。

目前，臨床常用的病原菌檢驗技術包括鏡檢、培養、血清學檢查等；在確認病原菌方面有一定優勢，但也存在漏診率高、假陰性率高、時效性差的局限性，明確診斷病原體難度大，使肺部感染的診治滯后甚至延誤，嚴重影響患者的治療和康復［3-4］。二代測序技術（next generation sequencing，NGS）越來越多地應用于病原體的檢測中［5-6］，該技術可精準獲取疑似致病微生物的屬種信息，對肺感染患者的病原陽性檢出率顯著優于常規病原學方法［7］；同時，高分辨率計算機體層成像（high resolution computed tomography，HRCT）是肺部疾病診斷的主要檢查方式，尤其是肺部感染［8］，兩者聯合可能會提高HM患者肺部感染病變的早期診斷效能，進而改善預后。

1 HM肺部感染的臨床認識

血液系統腫瘤患者因其復雜的基礎性疾病，病原菌、感染灶與感染類型不易明確［2］，若能深刻認識疾病，早期準確診斷，合理對癥用藥治療，將獲益良多。

1.1 分類與疾病診斷

依據《血液病/惡性腫瘤患者侵襲性真菌病的診斷標準與治療原則》［9］，將HM肺部感染診斷體系參考分為確診、臨床診斷、擬診及未確定。在確診和臨床診斷后需評估患者狀況并根據臨床、影像學及實驗室等檢查結果推測感染類型，及時治療，依據危險分層、菌種及感染部位、耐藥因素、臟器功能等調整用藥，可改善療效，減少耐藥率，延長患者生存期。

1.2 表現與感染分析

HM肺感染常見的臨床表現包括發熱、咳嗽（痰）或咯血、胸痛、乏力及呼吸困難等。感染類型有細菌、真菌、病毒、結核桿菌、支原體及其他少見病原體。隨著診斷水平的提高和治療策略的改變，不同病原體感染率有所變化，中國疾控中心2009—2019年監測數據表明混合感染不容忽視［10］。由于HM患者基礎疾病重、治療周期長、免疫力低，極易導致各種感染的發生。在HM患者隨機抽樣調查結果顯示，院內感染發生率為51%，常見的感染部位包括呼吸道、泌尿道、胃腸道、口腔及肛周等。研究［11］顯示，支氣管與上呼吸道細菌群落構成相似性較高，表明上呼吸道吸入可能是肺部微生物最主要的來源。HM患者感染指標、臨床體征、病原體類型及感染部位不明確，有出現快、易反復、感染重的特點，因此常需在患者發熱癥狀初始根據病原微生物的種類適當地使用廣譜抗生素予以治療；若臨床處理不及時，病情可能在短期內迅速變化甚至致死。有研究［12］表明，出現耐藥菌感染且在72 h內未得到合理抗菌藥物治療的HM患者死亡率高達66.7%，明顯高于在24 h內接受適當抗生素治療的29.1%（P＜0.001）。

2 HM肺部感染CT影像學認識

有研究［13］表明，CT是評價肺部感染病變的重要手段，早期行CT檢查能為臨床提供及時、重要的診療證據，因此密切配合肺部CT檢查對診斷肺感染尤為重要。

2.1 CT的特點與作用

CT因其成像速度快、空間分辨率高，越來越多地應用于臨床診療中［14］。黃飛飛等［15］選取200例疑似支原體肺炎患者，采用X線與CT聯合分析小兒支原體肺炎的影像學表現，兩者診斷小兒支原體肺炎的準確度分別達97.5%和96.5%。同樣在HM患者病情復雜不易作出準確診斷時，CT能快速、有效地指導臨床，為患者提供及時、合理的治療方案。

CT的空間分辨率及密度分辨率較高，是肺部疾病不可或缺的檢查方法之一，薄層圖像展示細節更佳。如亞段細支氣管炎癥、肺間（實）質改變，可通過觀察病灶大小、形態、密度、分布、組織毗鄰關系及伴隨征象等分析其影像學特征，判斷病灶性質、受累范圍及病變程度，為臨床診斷提供有力依據［15］。

CT具有早期診斷和監測療效的價值。CT在診斷肺感染時能清晰地顯示肺內病變的分布形式、范圍，為臨床盡早作出疾病類型判斷并及時對癥治療提供幫助［16］。丁晨宇等［17］在分析80例新型冠狀病毒肺炎（COVID-19）患者的肺部CT表現時，有3例CT表現異常但無任何臨床癥狀，推測臨床表現滯后于影像，通過篩查有助于COVID-19早期診斷與控制，HRCT對COVID-19肺炎的臨床分型、早期診斷、監測病情變化及判斷預后有重要價值。在其他肺部感染診斷中隔期復查CT也能起到監測病情變化的作用［18］。

2.2 診斷效能與鑒別診斷

肺感染疾病的影像學特征由于病原體不同，影像學表現差異明顯［19］。HM肺部感染常見的病原菌有細菌、真菌、病毒及支原體、結核桿菌等其他少見病原體，部分患者可有混合感染及其他部位伴隨感染的情況出現。由于HM肺部感染病原體復雜、不同時期影像學表現差異大、不同病原體的影像學表現有重疊、存在多種病原體復合感染等因素，CT對于部分肺部感染的早期診斷效能仍有待提高［20］。

Olson等［21］的一項國際多中心研究表明，肺炎克雷伯菌等革蘭氏陰性桿菌及肺炎鏈球菌是免疫功能低下患者中較常見的致病性病原體。細菌性肺炎多見于雙肺中下野，CT常表現為肺內斑片或實變影呈葉段分布［22］，或出現空氣支氣管征及支氣管壁增厚，病灶多累及肺實質。HM真菌性肺炎的CT征象包括浸潤性實變、結節、斑片、暈征、空洞、磨玻璃影及空氣支氣管征等，上述表現可能獨立或交互出現。念珠菌肺炎在真菌感染中很常見，早期有斑片狀、磨玻璃影及實變等；隨著病變進展，可有血管束增粗及小葉間隔增厚等，也可伴有肝、脾感染。曲霉菌肺炎在HM中主要以侵襲性曲霉病為主，肺野外帶結節影伴“暈征”（日暈征）是該病早期典型的影像學征象［23-25］；恢復期可出現空洞及空氣新月征；隨體位改變可動常提示曲菌球的存在。毛真菌肺部感染常見反暈征。隱球菌肺炎常出現肺外帶胸膜下的多發結節或腫塊影，出現融合/空洞或局限團片浸潤及彌漫多發混合病變并存，影像學上無特異性表現。耶氏肺孢子菌肺炎典型CT改變為兩肺對稱磨玻璃影，由肺門向全肺蔓延分布，一般不累及肺尖和肺外帶；也可見彌漫氣腔實變。肺真菌感染中的非典型征象包括肺氣囊、肺大泡和氣胸等，縱隔窗常表現為縱隔、肺門淋巴結腫大，胸腔積液等，病變有時進展較快。HM患者支原體感染肺部影像學表現明顯，CT可有樹芽征、磨玻璃影、支氣管壁增厚、小葉中心結節，進展期可實變呈節段或彌漫分布［26］。HM病毒感染中以單純皰疹病毒、巨細胞病毒及EB病毒等活動性感染多見，CT表現為雙肺野、多葉段分布的間質性滲出，如磨玻璃及淡片等［22］，病灶邊緣模糊，可伴胸腔積液，與支原體肺炎難鑒別。HM合并活動性結核病以白血病最為常見［27］，CT表現與普通肺結核患者類似，活動性病變與陳舊性病變并存，既往肺結核病史者在HM治療中可復發。

HM患者肺部感染可與以下疾病鑒別，如以肺實質病變為主的肺部腫瘤性病變、機化性肺炎等；以肺間質改變為主的結締組織病相關性肺間質性肺炎、肺水腫等；以血管性病變為主的血管炎性病變、肺栓塞等；以肉芽腫性疾病為主的外源性過敏性肺泡炎、肺結節病等。細菌性肺炎須與白血病肺浸潤、肺內淋巴轉移瘤相鑒別；肺真菌感染的空洞性病變須與肺癌空洞、結核空洞、肺膿腫空洞相鑒別，可表現為空氣新月征，應注意是否有液平、內壁是否光滑、空洞壁的薄厚及特點以及空洞周圍情況等；病毒性肺炎與支原體肺炎表現相似，多表現為磨玻璃影，鑒別診斷要結合實驗室檢查及相關指標；肺內斑片影可與多種肺部感染、肺結核、炎性假瘤、韋格氏肉芽腫等相鑒別；耶氏肺孢子菌肺炎則要與間質性、肺泡性炎癥相鑒別。

放射學診斷不是金標準，肺部感染的影像學表現復雜多樣，在不同時期和不同病種間交互性很強，可有同病異影及異病同影，往往給影像學診斷工作增加難度。胡鐵波等［28］分析了123例HM患者合并肺部感染，將真菌與其他肺部并發癥對照得出，實驗組影像學表現有特征性意義，表明HM患者合并肺侵襲性真菌感染早期進行CT檢查具有一定的特征性表現。密切結合臨床體征、實驗室檢查及組織病理學等信息，有助于拓展和指導診斷思路以提高影像學對疾病的診斷準確度。

3 HM肺部感染與宏基因組NGS（metagnomic NGS，mNGS）檢測

全球抗感染領域病因學檢測能力尚顯不足，新發或罕見傳染病屢見不鮮，耐藥微生物頻繁出現并不斷加重［29］。隨著基因組學及生物信息技術的快速進展，mNGS快速鎖定病原體［30］，已成為新發、突發、罕見病，常規培養檢測陰性的疑難復雜感染疾病診斷不可或缺的重要手段。

3.1 mNGS介紹與檢測報告

mNGS是對取樣全部微生物的基因組測序分析，基于mNGS的高通量檢測已成為微生物檢測研究熱點［31］。該技術可采集如靜脈血、拭子、腦脊液、痰液、肺泡灌洗液等樣本，適用于不同的疑難危重感染、反復發熱、中樞神經系統感染、血流感染，以及胸、腹腔感染等。血液系統腫瘤mNGS技術不同于傳統的聚合酶鏈反應（polymerase chain reaction，PCR）技術，采集分析程序復雜，對樣本測序結果進行生物信息分析，得到高通量報告。有研究［24］表明，聯合傳統病原學檢測可顯著提高HM的病原檢出率（總體可達77.45%，病毒檢出率可達72.55%，細菌檢出率可達26.47%，真菌檢出率提高到9.80%）。在幾年前突如其來的新冠疫情中，mNGS因其快速鎖定新冠病原體而備受關注，mNGS技術能為早期確定病原體種類提供有力依據并及時指導臨床診療工作。

3.2 mNGS特點與發展現狀

mNGS具有操作簡便、快速便捷的特點。一般情況下mNGS在2～3個工作日即可得到診斷報告。Wang等［30］對108例免疫功能紊亂患者的臨床標本進行mNGS檢測，研究結果得出使用mNGS指導抗生素方案治療的患者治療成功率遠比經驗用藥組高（81.8%vs52.6%），體現了mNGS良好的診斷潛力。

mNGS具有檢測精準、靈敏度高的特點。Long等［31］對78例重癥監護室患者血液行NGS和血培養，NGS將陽性率從12.8%提高到30.7%。Liu等［32］取支氣管肺泡灌洗液對重癥患者行mNGS，對照培養法，診斷靈敏度和特異度分別達88.89%和74.07%。mNGS為重癥患者行全譜病原體診斷，具有快速、準確、全面的特點，尤其為血液系統腫瘤及ICU等重癥患者爭取了治療時間。

mNGS具有全面智能、通量靈活的特點。mNGS可廣譜檢測多樣本，無偏倚地得到多種病原體結果，可識別罕見及新發病原體，為臨床提供全面的報告。Fang等［33］通過回顧并分析49例發熱性中性粒細胞減少癥血液病患兒的mNGS與傳統病原學檢測結果，對比提示早期mNGS能有效地提高病原菌檢測效果，總病原和混合病原檢出率高于傳統病原學檢測結果，證實了mNGS的高敏感性和檢測全面性。

現階段，微生物數據庫尚不完善，mNGS病原篩查成本較高；全國多中心檢測結果具有差異性，假陽性及假陰性問題突出；樣本取材（包括血液、腦脊液等無菌體液與痰液、肺泡灌洗液等非無菌標本）、背景菌、定植菌及污染情況干擾不可避免，缺乏規范性檢測；RNA病毒檢出率較低。血液系統腫瘤mNGS應用于臨床感染的診斷仍處于早期階段，大樣本多中心研究數據尚不充分，全面的專家共識意見及規范化結果判讀標準也處于初期［34］。隨著mNGS臨床推進應用，樣本量逐步增加，未來mNGS檢測將更加自動化、流程將更加規范化、標準化，并逐步解決技術壁壘，提高準確度和特異度，有望成為臨床感染病變病原學的常規檢測方法。

4 HM肺部感染mNGS與CT聯合

HM病情復雜多變，患者長期階段性治療需大量用藥，免疫力嚴重受損，機會性感染的風險很高，特別是肺部感染。CT是評估肺部感染情況最直接且有效的影像學檢查方法；目前mNGS技術在感染診斷方面的應用范圍逐漸擴大，作為常規實驗室檢查的補充手段也具有其獨特優勢。

現階段，國內外將兩種檢查方式結合從而早期準確判斷肺感染類型（尤其是HM）指導臨床的研究鮮有報道，且對于重癥肺炎的mNGS診斷相關專家共識與指導方案國內處于發展的早期階段。因而，若將兩種檢查方法聯合，在排除外源性干擾因素的前提下取得合理化樣本，發揮兩種檢查方法的各自優勢，對于HM患者肺部感染的早期臨床診斷、對癥治療及病情變化的監測將收到實效。

5 結語與展望

HM患者機體免疫功能下降甚至失調，或中性粒細胞缺乏伴發熱，病情復雜進展快，院內感染風險大，增加了診斷難度。國內學者［31］曾研究HM粒細胞缺乏患者伴血流感染在初期接受合適抗生素對患者7 d死亡率的影響，得出感染初期即接受合適抗生素治療的患者，死亡率僅有7.7%，比72 h內未接受適當抗生素治療患者的死亡率明顯降低（29.9%，P＜0.05），因而快速確定病原體及感染類型對臨床治療至關重要。

HRCT是肺部感染病變不可或缺的檢查手段，具有一定特征性的影像學表現，通過CT客觀、有效地評估病灶分布、范圍、形態、密度等主要征象及伴隨征象，從而幫助判斷疾病的發生、發展及轉歸［35］，因肺部感染存在同影異病的情況，放射科醫師要注意加以鑒別。

mNGS可快速鎖定病原體，聯合傳統病原學手段可顯著提高HM患者的早期病原體檢出率，相關國外研究［24］顯示總體檢出率可提高到77.45%。目前，mNGS作為病原學補充檢查手段可輔助醫師結合宿主免疫狀態行臨床綜合判斷，輔助臨床早診早治。通過分析HM患者的肺部HRCT擬診，結合mNGS與傳統病原學結果及臨床表現，幫助醫師對重癥高危的HM感染患者作出早期準確診斷，提示用藥以減少患者花費，減輕患者病痛，降低患者感染率、耐藥率和致死率，從而實現精準診斷、精準治療。