國產(chǎn)全自動血培養(yǎng)系統(tǒng)及配套血培養(yǎng)瓶性能評估*

張 戈，張小江，胡繼紅，楊 青，徐志鵬，范 欣，朱華棟，馬小軍，隆 云，徐英春

(1.中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)院，侵襲性真菌病機(jī)制研究與精準(zhǔn)診斷北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100730；2.衛(wèi)生部北京醫(yī)院，北京 100730；3.浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第一醫(yī)院，杭州 310003)

血流感染(bloodstream infection，BSI)是病原微生物進(jìn)入血流引起臨床常見的全身性感染疾病。為了減少其對人類健康造成的危害，血培養(yǎng)的重要性日益凸顯。血培養(yǎng)是目前診斷血流感染的有效標(biāo)準(zhǔn)[1]，而全自動血培養(yǎng)系統(tǒng)的出現(xiàn)，在縮減檢測時間的同時，更提高了陽性檢出率。LABSTAR120是由我國山東鑫科生物技術(shù)股份有限公司自主研發(fā)，具有自主知識產(chǎn)權(quán)的全自動血培養(yǎng)系統(tǒng)，本研究對該系統(tǒng)及其配套血培養(yǎng)瓶進(jìn)行模擬標(biāo)本以及臨床標(biāo)本的評估，驗(yàn)證國產(chǎn)全自動血培養(yǎng)系統(tǒng)及配套血培養(yǎng)瓶性能。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)方案 本研究評估國產(chǎn)LABSTAR120全自動血培養(yǎng)系統(tǒng)(簡稱LABSTAR，山東鑫科生物科技股份有限公司)及配套需養(yǎng)瓶(成人抗生素中和增菌培養(yǎng)瓶)和厭氧瓶(厭氧抗生素中和增菌培養(yǎng)瓶)，對照產(chǎn)品為美國BD BACTEC FX200全自動血培養(yǎng)儀(簡稱BD，美國BD公司)及配套使用需養(yǎng)瓶(BD BACTEC PLUS Aerobic/F)和厭氧瓶(BD BACTEC Lytic/10 Anaerobic/F)。本次評估分模擬樣本和多中心收集的臨床樣本兩部分。再分別對需養(yǎng)瓶組和厭氧瓶組進(jìn)行評估。模擬樣本及入組的臨床樣本均同時平行操作LABSTAR及BD血培養(yǎng)瓶接種并上機(jī)自動孵育進(jìn)行檢測。

1.2 模擬樣本評估

1.2.1 菌株來源：需氧瓶組評估的標(biāo)準(zhǔn)菌株模擬樣本共23例，包含21例ATCC標(biāo)準(zhǔn)菌，衛(wèi)生部2014年2號質(zhì)控菌株(WSB1402)腸炎沙門菌和衛(wèi)生部2014年8號質(zhì)控菌株(WSB1408)A群鏈球菌。厭氧瓶組評估的模擬樣本共15例，包含14株ATCC標(biāo)準(zhǔn)菌及1株臨床分離厭氧菌第三梭菌。菌種目錄見表1。

1.2.2 菌液稀釋及計數(shù)：用濃度0.9 g/dl的無菌生理鹽水配制0.5標(biāo)準(zhǔn)麥?zhǔn)蠞舛鹊木鷳乙?細(xì)菌約1.5 ×108CFU/ml，真菌約1×106～5×106CFU/ml)。將細(xì)菌的菌懸液進(jìn)行連續(xù)兩次1∶1 000稀釋及一次1∶100稀釋；真菌的菌懸液只進(jìn)行連續(xù)兩次1∶1 000稀釋，以得到理論濃度為101CFU/ml的終濃度菌懸液，然后取1 ml終濃度菌懸液平行注入待評估和對照需養(yǎng)瓶并上機(jī)檢測。同時取0.5 ml終濃度菌懸液密集涂布于三塊平板(哥倫比亞血平板或玫紅酸中國藍(lán)乳糖瓊脂平板或巧克力瓊脂平板)，在35℃，5 ml/dl CO2條件下培養(yǎng)20 h，用于菌落計數(shù)(用3塊平板上生長的菌落個數(shù)，計算均值得到每毫升CFU數(shù))。厭氧菌第三梭菌和脆弱擬桿菌涂布三塊厭氧血平板并放置于厭氧環(huán)境培養(yǎng)。記錄3塊平板上生長的菌落個數(shù)計算均值，預(yù)測模擬樣本最終實(shí)際接種菌的數(shù)量。

1.3 臨床樣本評估

1.3.1 樣本來源：臨床評估按照統(tǒng)一評估方案在我國3家三級甲等綜合醫(yī)院分別進(jìn)行。對臨床疑似或明確血流感染的患者按標(biāo)準(zhǔn)操作流程每瓶等量采集外周血8～10 ml接種于LABSTAR和BD血培養(yǎng)瓶，及時送至微生物實(shí)驗(yàn)室全自動血培養(yǎng)系統(tǒng)上機(jī)檢測。同類型培養(yǎng)瓶同時采集于同一患者視為1例，3家中心需氧瓶組評估共入組樣本531例；厭氧瓶組評估共計入組樣本361例。

1.3.2 血培養(yǎng)報警處理及結(jié)果分析：需氧瓶陽性報警后，立即用無菌注射器抽取瓶內(nèi)培養(yǎng)液轉(zhuǎn)種哥倫比亞血平板，玫紅酸中國藍(lán)乳糖瓊脂平板和巧克力瓊脂平板，置于35℃，5 ml/dl CO2培養(yǎng)箱過夜，同時作涂片革蘭染色鏡檢。厭氧瓶陽性報警后，除上述操作外，再轉(zhuǎn)種厭氧血平板于厭氧環(huán)境培養(yǎng)。上機(jī)培養(yǎng)5天未報警，按陰性結(jié)果卸瓶。本研究中陽性報警時間超過24 h，且鑒定結(jié)果為血漿凝固酶陰性葡萄球菌或其他常見皮膚定植菌，則判定為血培養(yǎng)污染[2，3]。統(tǒng)計兩個血培養(yǎng)系統(tǒng)檢測結(jié)果的一致率(CA%)，并比較兩個系統(tǒng)陽性培養(yǎng)結(jié)果的報警時間，采用SPSS22.0分析軟件進(jìn)行兩組間差異統(tǒng)計，采用配對t檢驗(yàn)進(jìn)行分析。

2 結(jié)果

2.1 模擬樣本評估 兩種血培養(yǎng)系統(tǒng)模擬樣本評估中，需養(yǎng)瓶組和厭氧瓶組陽性報警時間及樣本菌落計數(shù)結(jié)果對比見表1。需氧瓶組評估23例，兩系統(tǒng)全部陽性報警，一致率100%。評估產(chǎn)品LABSTAR 24 h陽性率69.60%，48 h陽性率95.70%，72 h陽性率100%。評估產(chǎn)品報警時間均值為20.50±11.34 h，對照產(chǎn)品報警時間均值為20.04±9.20 h，二者陽性報警時間差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.734)。厭氧瓶組評估15例，兩系統(tǒng)并未全部陽性報警，LABSTAR報警14例，24 h陽性率71.43%，48 h陽性率85.71%，72 h陽性率100%。評估產(chǎn)品對脆弱擬桿菌模擬樣本未報警，對照產(chǎn)品對白色念珠菌、近平滑念珠菌模擬樣本并未報警。對于模擬樣本，評估產(chǎn)品報警時間均值為15.46±1.25 h，對照產(chǎn)品報警時間均值為12.37±0.77 h，兩系統(tǒng)報警時間差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.023，)。

2.2 臨床樣本評估 需養(yǎng)瓶組共計評估入組臨床樣本531例。有25例陽性結(jié)果及487例陰性結(jié)果一致，總體結(jié)果一致率為96.4%(512/531)。另有11例樣本呈假陰性結(jié)果，即對照產(chǎn)品陽性報警，但評估產(chǎn)品為陰性結(jié)果。同時有8例樣本評估產(chǎn)品陽性，但對照產(chǎn)品為陰性結(jié)果，其中有5例轉(zhuǎn)種后發(fā)現(xiàn)實(shí)為陰性，為評估產(chǎn)品系統(tǒng)假陽性報警，見表2。在需養(yǎng)瓶組臨床樣本中25例同時陽性報警，評估產(chǎn)品的陽性報警時間普遍長于對照產(chǎn)品。評估產(chǎn)品報警時間平均值為36.8±31.1 h；對照產(chǎn)品報警時間平均值為24.1±21.5 h，比較分析二者報警時間差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.01，<0.05)。

表1 兩種血培養(yǎng)系統(tǒng)模擬樣本陽性報警時間比較

注：“/”未做。

表2 兩種血培養(yǎng)系統(tǒng)19例臨床樣本需養(yǎng)瓶組陽性報警及轉(zhuǎn)種結(jié)果比較

注：(-)為培養(yǎng)結(jié)果陰性。

厭養(yǎng)瓶組共計361例臨床樣本入組。有8例陽性結(jié)果及338例陰性結(jié)果一致，總體結(jié)果一致率95.8%(346/361)。另有6例樣本呈假陰性結(jié)果，即BD陽性報警，但LABSTAR為陰性結(jié)果，假陰性結(jié)果最終菌種鑒定結(jié)果，同時有9例樣本LABSTAR陽性，但BD為陰性結(jié)果，見表3。在厭養(yǎng)瓶組臨床樣本中8例同時陽性報警，LABSTAR的陽性報警時間多數(shù)長于BD。LABSTAR報警時間平均值為18.8±10.3 h，BD報警時間平均值為16.5±15.7 h，比較分析二者報警時間差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.612，>0.05)。

表3 兩種血培養(yǎng)系統(tǒng)15例臨床樣本厭養(yǎng)瓶組陽性報警結(jié)果比較

注：(-)為培養(yǎng)結(jié)果陰性。

3 討論

近年來隨著醫(yī)療水平的提高，侵入性治療操作的增加，免疫抑制劑和皮質(zhì)激素以及抗生素的不合理應(yīng)用使耐藥菌愈演愈烈，導(dǎo)致血流感染的病死率逐年上升。因此用最短的時間從疑似血流感染的血液中檢出病原菌，是臨床醫(yī)生對病人明確診斷和有效治療的關(guān)鍵因素。從前臨床血培養(yǎng)只能依靠手工方法，不僅檢測敏感性低且受主觀因素較大，影響檢測結(jié)果因素很多[4]?，F(xiàn)如今血培養(yǎng)系統(tǒng)因操作簡便，靈敏度及陽性檢出率高[5]而廣泛應(yīng)用于我國三甲醫(yī)院。目前絕大部分三級醫(yī)院使用的都是美國BD公司和法國梅里埃公司等進(jìn)口的血培養(yǎng)系統(tǒng)[6]，儀器及耗材成本昂貴使之對醫(yī)院及患者的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)較大。故應(yīng)臨床對我國自主研發(fā)有國際競爭力的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品的需求，本研究在多中心開展完成標(biāo)本采集及數(shù)據(jù)統(tǒng)計工作，評估國產(chǎn)LABSTAR 120全自動血培養(yǎng)系統(tǒng)及其配套血培養(yǎng)瓶。研究選擇的模擬標(biāo)本涵蓋臨床常見及少見細(xì)菌和真菌，結(jié)果中可見評估產(chǎn)品在檢測低至1～10 CFU/ml的標(biāo)本靈敏度高，但報警時間均值長于對照產(chǎn)品。需養(yǎng)瓶組二者報警時間差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)；厭氧瓶組兩者報警時間差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。所以在模擬標(biāo)本的評估中需養(yǎng)瓶一致性比厭氧瓶好。臨床標(biāo)本的評估中需養(yǎng)瓶組入組531例，兩系統(tǒng)總體結(jié)果一致率96.4%。分析陽性報警及轉(zhuǎn)種結(jié)果一致的報警時間，兩系統(tǒng)報警時間差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。在這些陽性標(biāo)本中，有8例轉(zhuǎn)種結(jié)果為洋蔥伯克霍爾德菌，其報警時間相差14.4～63.6 h不等。若不考慮這8例結(jié)果，評估產(chǎn)品所有報陽標(biāo)本24h陽性率85.0%，48h陽性率90.0%，所以本研究結(jié)果分析，評估產(chǎn)品需養(yǎng)瓶在培養(yǎng)伯克霍爾德菌屬的能力需在未來的研究中改進(jìn)。厭氧瓶組入組361例，總體結(jié)果一致率95.8%，分析陽性報警及傳種結(jié)果一致的報警時間，厭氧瓶兩系統(tǒng)報警時間差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。模擬標(biāo)本需養(yǎng)瓶組23例標(biāo)本的結(jié)果中發(fā)現(xiàn)，兩個產(chǎn)品不僅在統(tǒng)計學(xué)分析中無明顯差異，且評估產(chǎn)品有13例模擬標(biāo)本的報警時間早于對照產(chǎn)品。但在臨床標(biāo)本上對照產(chǎn)品顯然表現(xiàn)更好，分析這種差異存在的原因：首先臨床標(biāo)本采集自病人血液，血液相對于模擬標(biāo)本的稀釋液生理鹽水來說，有更為復(fù)雜的蛋白、離子等成分，且血液中抗生素會影響病原菌在血培養(yǎng)瓶中正常生長，所以抗生素的使用和采血的時間會對LABSTAR造成較大影響，因此會出現(xiàn)模擬標(biāo)本評估結(jié)果優(yōu)于臨床標(biāo)本結(jié)果的情況。對此本研究分析與LABSTAR血培養(yǎng)瓶內(nèi)的樹脂吸附能力有關(guān)，若能完善樹脂的制作工藝，相信評估產(chǎn)品會有與對照產(chǎn)品一樣的良好表現(xiàn)。

其次，培養(yǎng)結(jié)果只有一方檢出陽性，除了因血培養(yǎng)系統(tǒng)未能成功檢測病原菌外，還可能受到血液標(biāo)本含菌量以及標(biāo)本血量的影響。有研究表明，菌血癥時血液中病原菌含量低，平均每3 ml血液含有一個致病菌，且當(dāng)標(biāo)本量由2 ml增加到20 ml時，培養(yǎng)陽性率可提高30%～50%[7]，所以在實(shí)際臨床操作過程當(dāng)中，評估產(chǎn)品LABSTAR最好將采血量由5～10 ml更改為8～10 ml，以保證采集足量血液樣本提高陽性率。此外，本研究平行操作兩種產(chǎn)品均存在未同時報陽的情況，也印證了文獻(xiàn)中的結(jié)論，即雙套血培養(yǎng)能夠提高血流感染病原菌的檢出率，并有助于鑒別分離菌的定植或污染[8]。

綜上所述，雖然LABSTAR仍與BD存在一定的差距，報陽時間不同程度晚于BD。但是，LABSTAR敏感度較高，與BD一致性較好。所以，國產(chǎn)LABSTAR 120全自動血培養(yǎng)系統(tǒng)仍然具有很好的臨床推廣意義。