尿常規(guī)結(jié)果對(duì)革蘭氏陽性菌或陰性菌引起尿路感染評(píng)分預(yù)測(cè)模型的建立和驗(yàn)證

楊開洪 曾慶棧 馮 斌

廣東省陽江市中醫(yī)醫(yī)院檢驗(yàn)科，廣東陽江 529599

尿路感染（urinary tract infection，UTI）患者中段尿細(xì)菌培養(yǎng)是UTI 診斷的“金標(biāo)準(zhǔn)”[1]，但尿培養(yǎng)耗時(shí)較長[2]。針對(duì)UTI 患者，臨床醫(yī)生常采用廣譜抗菌藥物進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)性抗菌治療，盲目采用廣譜抗菌藥物會(huì)增加了醫(yī)療成本、耐藥性和藥物不良反應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)[3]。因此，及時(shí)、快速為臨床提供病原菌革蘭氏染色特征，對(duì)于臨床合理用藥，減少耐藥菌株的產(chǎn)生有重要的意義。以往大量研究表明，尿常規(guī)檢測(cè)對(duì)UTI 的診斷有一定預(yù)測(cè)價(jià)值[4-5]，但以上的研究均未研究尿常規(guī)結(jié)果對(duì)病原菌革蘭氏染色特征的預(yù)測(cè)價(jià)值。本研究通過建模組分析尿常規(guī)結(jié)果對(duì)病原菌革蘭氏染色特征的影響，并對(duì)影響因素賦值，將影響因素轉(zhuǎn)化成模型，方便臨床使用。

1 資料與方法

1.1 一般資料

回顧性分析2019年1月至2021年5月于廣東省陽江市中醫(yī)醫(yī)院診療的UTI 患者209 例為研究對(duì)象，其中14 例患者檢出2 種病原菌，1 例患者檢出3種病原菌，另有12 例患者檢出真菌，排除以上患者后，最終納入182 例。根據(jù)細(xì)菌培養(yǎng)結(jié)果分為革蘭氏陰性（gram-negative，G-）菌組118 例，革蘭氏陽性（grampositive，G+）菌組64 例。分別編號(hào)，采用隨機(jī)數(shù)表法分為建模組（91 例，其中G-菌59 例，G+菌32 例）和驗(yàn)證組（91 例，其中G-菌59 例，G+菌32 例）。建模組中，男38 例，女53 例；年齡（38.72±16.54）歲。驗(yàn)證組中，男32 例，女59 例；年齡（37.52±17.74）歲。兩組患者的一般資料比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），具有可比性。納入標(biāo)準(zhǔn)：符合《尿路感染診斷與治療中國專家共識(shí)（2015年）》[6]中的診斷標(biāo)準(zhǔn)。排除標(biāo)準(zhǔn)：模型分析中，尿培養(yǎng)顯示混合感染、尿培養(yǎng)真菌陽性、尿常規(guī)結(jié)果缺失的患者。本研究通過醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)審核批準(zhǔn)。

1.2 方法

1.2.1 標(biāo)本采集與檢測(cè) 用藥前或停藥3 d 以上，取無菌帶蓋尿杯，留取晨尿中段尿10 ml，樣本采集后立即送檢。尿液標(biāo)本分成兩份，一份進(jìn)行細(xì)菌培養(yǎng)，中段尿10 μl 接種至血瓊脂平板、麥康凱或中國藍(lán)瓊脂平板，5%CO2培養(yǎng)18～24 h，若無菌生長，應(yīng)延長培養(yǎng)至48 h，培養(yǎng)菌落數(shù)≥105 cfu/ml，檢測(cè)完畢后將采用水平離心機(jī)（離心半徑10 cm，轉(zhuǎn)速2500 r/min，離心力400g）對(duì)尿液離心3 min，沉渣制片后進(jìn)行革蘭氏染色鏡檢。另一份進(jìn)行尿常規(guī)檢測(cè)，包括尿干化學(xué)檢測(cè)（AVE-752全自動(dòng)分析儀）和尿有形成分檢測(cè)（AVE-766 全自動(dòng)分析儀）。

1.2.2 模型構(gòu)建 通過ROC 曲線分析建模組尿有形成分分析指標(biāo)對(duì)G-菌的預(yù)測(cè)價(jià)值，并確定最佳截?cái)嘀?，根?jù)截?cái)嘀祵?duì)患者分層。通過單因素分析G-菌和G+菌患者尿干化學(xué)和尿有形成分結(jié)果差異，將有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義指標(biāo)納入二元logistic 回歸分析，按照文獻(xiàn)的研究方法[7]，根據(jù)回歸分析中的比值比（odds ratio，OR）進(jìn)行賦值（四舍五入），以此構(gòu)建預(yù)測(cè)G+菌感染的風(fēng)險(xiǎn)模型。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

通過SPSS 19.0 建立數(shù)據(jù)庫，計(jì)數(shù)資料采用n（%）表示，率的比較采用Pearson卡方檢驗(yàn)，通過ROC 曲線分析尿有形成分結(jié)果對(duì)G-/G+菌的預(yù)測(cè)價(jià)值，通過二元logistic 回歸分析尿常規(guī)結(jié)果對(duì)病原菌特征的影響。根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)模型，以是否G+菌感染作為狀態(tài)變量，評(píng)分為自變量，ROC 曲線評(píng)價(jià)模型區(qū)分度，Hosmer-Lemeshow（H-L）檢驗(yàn)判斷風(fēng)險(xiǎn)模型校準(zhǔn)度。

2 結(jié)果

2.1 UTI 患者病原菌檢出情況

共檢出病原菌225 株，其中G-菌株138 株，G+菌株75 株，真菌12 株。根據(jù)排除標(biāo)準(zhǔn)，182 例患者納入模型分析，其中G-菌為118 例，G+菌為64 例，以此182 例樣本組成建模組和驗(yàn)證組，具體病原菌檢出情況見表1。

表1 中段尿培養(yǎng)結(jié)果

2.2 定量指標(biāo)對(duì)G-菌的ROC 曲線分析

因鏡檢白細(xì)胞（white blood cell，WBC）和細(xì)菌計(jì)數(shù)與G+菌感染呈負(fù)相關(guān)，因此以培養(yǎng)法鑒定病原菌是否G-菌作為狀態(tài)變量，以有形成分定量結(jié)果為檢驗(yàn)變量。建模組細(xì)菌計(jì)數(shù)預(yù)測(cè)G-菌的AUC 為0.793；WBC 計(jì)數(shù)預(yù)測(cè)G-菌的AUC 為0.699；紅細(xì)胞（Red Blood Cell，RBC）計(jì)數(shù)預(yù)測(cè)G-菌感染，預(yù)測(cè)價(jià)值無意義，故不予分析（表2，圖1）。

表2 不同指標(biāo)ROC 分析結(jié)果

圖1 定量指標(biāo)對(duì)G-感染的預(yù)測(cè)價(jià)值

2.3 G-菌、G+菌引起UTI 尿常規(guī)比較

根據(jù)細(xì)菌計(jì)數(shù)、WBC 計(jì)數(shù)預(yù)測(cè)的最佳截?cái)嘀?，將建模組UTI 患者分成兩層，分別納入G-菌組和G+菌組。G+菌引起的尿路感染亞硝酸鹽（nitrite，NIT）陰性率、白細(xì)胞酯酶（leucocyte esterase，LEU）-～2+占比、細(xì)菌計(jì)數(shù)細(xì)菌計(jì)數(shù)＜320 個(gè)/μl 占比、WBC 計(jì)數(shù)＜64 個(gè)/μl占比高于G-菌引起的尿路感染，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）（表3）。

表3 G-菌、G+菌引起UTI 尿常規(guī)比較

2.4 因素賦值和預(yù)測(cè)模型的建立

二元logistic 回歸分析顯示，NIT 陰性、離心涂片革蘭氏染色G+菌、細(xì)菌計(jì)數(shù)＜320.00 個(gè)/μl、WBC 計(jì)數(shù)＜64 個(gè)/μl 均為UTI 患者病原菌為G+菌的影響因素，其OR 值分別為10.555、3.880、4.891、4.322，分別賦分11、4、5、4，所有患者最低分為0 分，最高分為24分（表4）。

表4 G+菌感染引起UTI 的二元logistic 回歸分析與賦值

2.5 建模組預(yù)測(cè)模型的驗(yàn)證和感染風(fēng)險(xiǎn)分層

根據(jù)模型對(duì)所有患者重新賦值，并將賦值累計(jì)得出該患者評(píng)分。建模組模型AUC 為0.874，P＜0.001，H-L檢驗(yàn)結(jié)果為χ2=7.896，P=0.246，模型在建模組中具有較好的區(qū)分度和校準(zhǔn)度（內(nèi)部驗(yàn)證）見圖2。對(duì)患者進(jìn)行G+菌感染風(fēng)險(xiǎn)分層，0～11 分為低G+菌風(fēng)險(xiǎn)，G+菌占比4.55%，G-菌占比95.45%；13～19 分為中G+菌風(fēng)險(xiǎn)，G+菌占比40.00%，G-菌占比60.00%；20～24 分為高G+菌風(fēng)險(xiǎn)，G+菌占比81.48%，G-菌占比18.2%。不同風(fēng)險(xiǎn)層G+菌占比比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（χ2=43.704，P＜0.001）。

圖2 建模組評(píng)分對(duì)細(xì)菌類別的預(yù)測(cè)價(jià)值

2.6 驗(yàn)證組預(yù)測(cè)模型的驗(yàn)證和風(fēng)險(xiǎn)分層

以相同的方法在驗(yàn)證組繪制ROC 曲線，結(jié)果顯示驗(yàn)證組模型AUC 為0.877，P＜0.001，H-L檢驗(yàn)結(jié)果為χ2=8.324，P=0.227，模型在驗(yàn)證組依然有良好區(qū)分度和校準(zhǔn)度（外部驗(yàn)證）見圖3。根據(jù)建模組風(fēng)險(xiǎn)分層標(biāo)準(zhǔn)對(duì)驗(yàn)證組進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分層，低G+菌風(fēng)險(xiǎn)，G+菌占比2.5%，中G+菌風(fēng)險(xiǎn)，G+菌占比40%，高G+菌風(fēng)險(xiǎn)，G+菌占比80.77%，不同風(fēng)險(xiǎn)分層G+均占比比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（χ2=42.694，P＜0.001）。

圖3 驗(yàn)證組評(píng)分對(duì)細(xì)菌類別的預(yù)測(cè)價(jià)值

3 討論

引起UTI 的病原體通常為細(xì)菌和真菌，細(xì)菌根據(jù)革蘭氏染色結(jié)果又可分為G+菌和G-菌[8]。UTI 常見臨床癥狀包括發(fā)熱，尿頻、尿急、尿痛等膀胱刺激征[9]。根據(jù)《尿路感染診斷與治療中國專家共識(shí)（2015 版）》[10]，臨床在鑒定和藥敏結(jié)果出來以前，常按照經(jīng)驗(yàn)性或采用廣譜抗生素治療。G-菌和G+菌對(duì)藥物敏感性不同，采用廣譜抗生素治療弊端明顯[11]，因此早期明確病原菌革蘭氏特征對(duì)抗生素合理使用有重要臨床意義。本研究在討論尿常規(guī)結(jié)果對(duì)病原菌特征影響因素的前提下，根據(jù)OR賦值，將影響因素轉(zhuǎn)換成數(shù)值模型，讓預(yù)測(cè)模型更具可操作性。

以往研究報(bào)道，UTI 患者尿培養(yǎng)病原菌以G-菌為主[12-13]，其中又以大腸埃希菌感染率最高[14-15]。本研究發(fā)現(xiàn)209 例UTI 患者中共檢出病原菌225 株，其中G-菌株138 株，G+菌株75 株，真菌12 株，G-菌中大腸埃希菌檢出率最高，與以往研究相符。《全國臨床檢驗(yàn)操作規(guī)程》[16]指出，UTI 患者中約有10%的患者能檢出兩種或兩種以上病原菌。本研究中檢出兩種或兩種以上病原菌的患者15 例，占比7.18%，低于規(guī)程報(bào)道，差異產(chǎn)生的原因可能與樣本來源和尿培養(yǎng)陽性定義標(biāo)準(zhǔn)不同有關(guān)。

肖楠等[17]研究發(fā)現(xiàn)，G-菌引起的UTI 患者細(xì)菌計(jì)數(shù)、WBC 計(jì)數(shù)明顯高于G+菌患者，兩者有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，但未進(jìn)一步分析以上兩指標(biāo)對(duì)病原菌區(qū)分的最佳截?cái)嘀?。本研究首次通過ROC 曲線分析尿常規(guī)有形成分指標(biāo)對(duì)培養(yǎng)G-病原菌的預(yù)測(cè)價(jià)值，并確定了最佳截?cái)嘀?。發(fā)現(xiàn)細(xì)菌計(jì)數(shù)和WBC 計(jì)數(shù)均有較好的預(yù)測(cè)價(jià)值，且細(xì)菌計(jì)數(shù)AUC 大于WBC 計(jì)數(shù)。二元logistic回歸顯示，NIT 陰性、離心涂片革蘭氏染色G+菌、細(xì)菌計(jì)數(shù)＜320.00 個(gè)/μl、WBC 計(jì)數(shù)＜64 個(gè)/μl 均為G+菌引起UTI 的影響因素。其中UTI 患者NIT 陰性是G+菌最強(qiáng)影響因素，賦值為11 分。這是因?yàn)閬喯跛猁}檢測(cè)是產(chǎn)亞硝酸鹽細(xì)菌存在的標(biāo)志性檢測(cè)項(xiàng)目，大部分革蘭陰性的腸桿菌科細(xì)菌和非發(fā)酵菌具有硝酸鹽還原能力[18-19]，而G+陽性菌無硝酸鹽還原能力[20]，因此NIT檢測(cè)常為陰性。次強(qiáng)影響因素為細(xì)菌計(jì)數(shù)＜320.00 個(gè)/μl，賦值為5 分，可能與儀器對(duì)于有形成分識(shí)別的原理有關(guān)，儀器在高倍鏡下對(duì)有形成分“打點(diǎn)”標(biāo)記，而球菌通常小于桿菌，因此可能造成“漏點(diǎn)”，導(dǎo)致兩者間計(jì)數(shù)差異。根據(jù)以上變量賦值后構(gòu)建預(yù)測(cè)模型，通過ROC 曲線和H-L檢驗(yàn)判斷模型的區(qū)分度和校準(zhǔn)度，建模組和驗(yàn)證組均證實(shí)模型對(duì)病原菌特征有較好的預(yù)測(cè)價(jià)值。

綜上所述，尿常規(guī)檢測(cè)是一種快速、簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)的常規(guī)檢驗(yàn)手段，通過對(duì)UTI 患者尿常規(guī)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行賦值后構(gòu)建病原菌特征的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)模型，該模型具有較好的區(qū)分度和校準(zhǔn)度。適合臨床對(duì)UTI 患者尿常規(guī)結(jié)果進(jìn)行評(píng)估后，判斷病原菌的特征，并采取針對(duì)性更強(qiáng)的抗生素治療，減少耐藥菌的產(chǎn)生。