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宏基因组二代测序对肺部感染诊断价值的中国数据meta分析

2024-04-03 37 上传者：管理员

摘要：目的系统评价宏基因组二代测序(mNGS)对肺部感染的诊断价值。方法检索PubMed、Embase、Web of Science、the Cochrane Library、中国知网、万方、维普等数据库，检索时限均为建库至2022年5月30日，按照纳入及排除标准筛选文献，对纳入文献进行质量评价，采用Meta-Disc1.4、RevMan5.3、STATA15.0软件进行统计学分析。结果共纳入12篇文献，共计1 154例患者。Meta分析结果显示，合并敏感度为0.82[95%可信区间(95%CI)0.79～0.84,I2=89.1%],合并特异度为0.73(95%CI 0.68～0.78,I2=85.4%)。研究之间在敏感度和特异度方面的异质性较为显著。总受试者操作特征曲线(SROC)的曲线下面积(AUC)为0.850,Q指数为0.782。结论 mNGS在肺部感染临床应用中的诊断性能尚可。

关键词：
呼吸道疾病
宏基因组二代测序
肺部感染
荟萃分析
诊断价值
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肺部感染是临床常见的呼吸道疾病，发病率高，是导致生命死亡的主要原因之一[1]。尤其在老年人和免疫功能低下的个体中，准确、快速地诊断感染的原因是实现肺部感染治疗和改善预后的关键。传统的培养方法耗时长，阳性检出率低，不能完全满足临床需求[2]。其他的检测方法，如聚合酶链反应(PCR)和免疫学等技术，只能识别特定的病原体。此外，多种病原体的感染和多重耐药菌的出现使病原体的鉴定更加困难。宏基因组二代测序(mNGS)是一种新兴的病原体检测方法，可以对目前已知的所有病原体的总DNA或RNA含量进行无偏倚、详细地检测[3],尤其在用于检测复杂、罕见、非典型的感染性疾病时，显示出比传统方法更好的诊断性能[4]。近年来，mNGS应用于诊断肺部感染的研究逐渐增多，但其诊断性能尚未达成共识。本研究采用meta分析方法，合并目前经公开发表的相关研究结果，评估mNGS在肺部感染中的应用价值及准确性。

1、资料与方法

1.1文献检索策略

计算机检索PubMed、Embase、the Cochrane Library、中国知网、万方、维普等数据库，检索时限均为建库至2022年5月30日，语种为英文或中文。选取国内外发表的通过mNGS技术应用于肺部感染诊断的文献，并对纳入文献的参考文献进行扩大检索。英文检索词为“metagenomic next-generation sequencing”“mNGS”“next-generation sequencing”“pneumonia”“lung infection”等，中文检索词为“宏基因组二代测序”“二代测序”“肺部感染”“肺炎”等。

1.2纳入与排除标准

纳入标准：(1)采用mNGS技术应用于肺部感染诊断的研究，能从文中获取诊断实验的四格表数据，包括真阳性值(TP)、假阳性值(FP)、假阴性值(FN)、真阴性值(TN)。(2)研究对象为疑似肺部感染的患者，且有明确的诊断标准，诊断标准主要包括影像学资料、临床症状和实验室检测结果，最终判断由临床医生进行。研究组为确诊肺部感染的患者，对照组为最终诊断非肺部感染的患者。(3)病例数超过10例。(4)英文和中文文献。

排除标准：(1)动物实验、会议摘要、病例报告、系统评价类文献。(2)重复发表文献或无法获取四格表数据的文献。

1.3文献的筛选和资料提取

由2位研究员对所有纳入的文献全文进行系统回顾，并提取相应的数据，包括文献作者、发表时间、国家或地区、研究设计类型、纳入的病例数、诊断肺部感染的参考标准、四格表数据等。有异议时通过讨论解决。如果未达成一致，则由第三位评价者做出最终决定。

1.4纳入研究的质量评价

由2位研究员使用RevMan5.3软件根据QUADAS-2条目[5]逐条按“是”“否”“不清楚”对纳入文献的质量进行偏倚风险和适用性评价。QUADAS-2表单包含4个部分：(1)病例的选择；(2)待评价试验；(3)参考标准；(4)病例流程和进展情况。如遇分歧则通过查阅相关资料、内部讨论或咨询专家解决。

1.5统计学处理

采用Meta-Disc1.4、STATA15.0软件进行meta分析。纳入研究通过Cochran-Q检验判断是否存在异质性，检验水准设为0.05,结合I2判断异质性的大小。若P>0.05或I2≤50%,说明纳入研究间异质性较小，可以采用固定效应模型；若P≤0.05或I2 >50%,说明纳入研究间异质性较显著，则运用随机效应模型，并分析异质性来源。通过Spearman相关系数确定纳入研究之间是否存在阈值效应。若Spearman相关分析显示P>0.05,说明不存在阈值效应。通过亚组分析探索异质性来源。计算纳入文献的合并敏感度、特异度、阳性似然比(PLR)、阴性似然比(NLR)及诊断比值比(DOR)等指标，并绘制总受试者操作特征曲线(SROC),计算曲线下面积(AUC)。发表偏倚通过Deeks漏斗图评估。

2、结果

2.1文献检索结果

初步检索到相关文献1 613篇，根据文献排除标准，其中1 571篇在浏览标题和摘要后被排除在外。全文阅读后，另外30篇被排除在外，剩下12篇文献被纳入研究[6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17]。文献筛选流程及结果见图1。

图1文献筛选过程

2.2纳入研究的基本特征与质量评价

本研究纳入8篇[6,7,8,9,10,11,12,13]英文文献和4篇[14,15,16,17]中文文献，均来源于国内相关研究。纳入的12篇文献共包括1 154例患者，其中794例被确诊为肺部感染，360例最终确诊为非肺部感染性疾病。纳入研究的基本特征见表1,利用QUADAS-2所作出的文献质量评价结果见图2。

图2文献质量评价偏倚风险图

2.3 meta分析结果

2.3.1 mNGS技术应用肺部感染诊断准确性

Spearman相关系数结果显示，r=0.175,P=0.587,提示纳入文献不存在阈值效应。异质性检验结果显示，敏感度(χ2=100.68,P<0.000 1,I2=89.1%),特异度(χ2=75.27,P<0.000 1,I2=85.4%),PLR(Cochran-Q=58.83,P<0.000 1,I2=81.3%),NLR(Cochran-Q=67.16,P<0.000 1,I2=83.6%),DOR(Cochran-Q=54.07,P<0.000 1,I2=79.7%)。见图3～8。各研究间异质性较大，采用随机效应模型进行meta分析。结果显示，合并敏感度为0.82[95%可信区间(95%CI)0.79～0.84],合并特异度为0.73(95%CI 0.68～0.78),PLR为2.39(95%CI 1.62～3.50),NLR为0.24(95%CI 0.15～0.39),DOR为12.66(95%CI 5.53～28.99),SROC的AUC为0.850,Q指数为0.782。

图3纳入研究的敏感度森林图

2.3.2亚组分析

所纳入的文献之间具有较高的异质性，利用亚组分析探索异质性来源。按病例组标本量、标本预处理方式、测序方式等进行亚组分析，分析结果见表2。

2.3.3发表偏倚

Deeks漏斗图大致对称，P=0.63(P>0.05),见图9。提示纳入研究无明显发表偏倚。

图4纳入研究的特异度森林图

图5纳入研究的PLR森林图

表1纳入研究的基本特征

表2纳入研究亚组分析结果

图6纳入研究的NLR森林图

图7纳入研究的DOR森林图

图8纳入研究的SROC

图9发表偏倚(Deeks图)

3、讨论

肺部感染是由临床中常见的多种病原微生物引起的感染性疾病之一，发病率及病死率较高[18]。细菌、病毒或真菌等多种病原体与肺部感染相关，对肺部感染的快速微生物学诊断有助于抗菌药物治疗的及时应用。测序技术和生物信息学的快速发展使mNGS成为临床诊断发展的重要领域。

mNGS理论上可以检测临床样本中的所有病原体，现已应用于中枢神经系统、血液、呼吸系统及局部组织感染等的病原体检测中[19]。mNGS具有非靶向性及相对较短的检测周期，能够快速检测到病原体。作为现有传统常规培养及涂片的补充方法，可改善复杂感染患者的病原体检测和疾病管理[20]。此外，在流行病学分析方面，mNGS能够提供病原体的遗传和基因组信息，用于新发和罕见病原体的识别已得到广泛认可[21]。

关于mNGS在诊断肺部感染方面的性能和价值的综合研究逐渐增多，但诊断性能尚未达成共识。因此，本文对mNGS技术在肺部感染诊断的应用价值进行meta分析。

本次最终纳入12篇研究，借助Meta-Disc1.4与STATA15.0软件，选用随机效应模型，评估了mNGS技术在肺部感染诊断的诊断效能。分析结果显示，合并敏感度为0.82(95%CI 0.79～0.84),特异度为0.73(95%CI 0.68～0.78)。对于肺部感染的研究，敏感度应被特别关注，mNGS通常于常规微生物实验室诊断不明时开展。抗菌药物的使用对mNGS诊断率的影响小于传统培养[22],mNGS在免疫抑制或危重症患者中诊断的敏感度更高[23]。DOR可反映检验项目的结果与疾病之间的关联强度，DOR>1时，其值越大说明判别效果越好[24]。本研究DOR为12.66(95%CI 5.53～28.99),似然比为反映敏感度和特异度的复合指标，PLR>10.0或NLR<0.1,可认为诊断精度高[23]。本研究PLR值为2.39(95%CI 1.62～3.50),NLR值为0.24(95%CI 0.15～0.39),AUC为0.850,Q指数为0.782,总体诊断价值尚可。

本研究亚组分析提示，标本预处理方式、测序方法、病例组标本量大小等亚组均存在较大异质性。由于纳入文献的不足，尚未对研究类型、标本来源、人群免疫状态做进一步分析探索其异质性来源。临床诊断标准因研究而异，可能导致病例分类的变化，影响敏感度和特异度，成为异质性的来源之一。mNGS作为一种无偏倚的检测方法，可以检测环境中的所有病原体，这种测试方法本身并不能区分病原微生物与定植微生物、背景微生物和受污染微生物[24]。检测结果中的大量信息可能会干扰医生做出临床决策。在解释mNGS结果时，应根据临床症状、微生物毒力、病原体reads数量、基因组覆盖率等来区分真正的病原体与定植及污染。不同标本类别下的结果可能存在差异，标本的采集方法和部位的缺乏标准化也可能影响mNGS的结果。有研究指出，由于肺活检样本中存在恶性肿瘤、肺结节或肺阴影等并发症，支气管肺泡灌洗液样本比肺活检样本更容易诊断感染[24];血液样本中的病原体DNA可能反映了肺部感染，也有可能由其他器官感染所致[25];痰液样本极易受到污染，使得背景微生物的识别和测序结果的解读变得困难。此外，mNGS阳性阈值标准尚未确立。在纳入的12项研究中，有7项[6,7,8,9,11,12,15]研究对确定mNGS阳性阈值有明确要求，尽管各个要求不完全一致。目前，还没有权威的指南来解释mNGS报告[26],不同解读方式可能对检测结果造成偏倚。因此，制订统一的mNGS阳性阈值标准至关重要。需要更多的研究来尽可能统一定义mNGS阳性的阈值标准。

此外，本研究尚存在以下不足：(1)纳入文献来源仅为中国地区，缺乏地区代表性。(2)纳入文献语种仅包括英文、中文，可能存在语言偏倚。(3)纳入文献较少，且大多为回顾性研究。纳入的部分研究样本量小，评估诊断准确性的能力不足。(4)在亚组分析中存在显著异质性。

综上所述，mNGS在确立肺部感染病因方面表现出的敏感度和特异度尚可，具有广泛的临床应用前景。但目前mNGS技术的应用仍有一些局限性，如测序成本高、阳性阈值的确立、病原体的报告解读等，尚不能取代传统病原体检测方法。本研究纳入文献数量较少，各个研究间的异质性高，尚需进一步大规模高质量的研究，更客观准确地评估mNGS在肺部感染中的诊断价值。

参考文献:

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[17]冯倩桐.宏基因二代测序在肺部感染病原体诊断中的应用价值研究[D].太原:山西医科大学,2021.

[23]漆丹平.探讨血清缺血修饰白蛋白和肌红蛋白联合检测对急性心肌梗死早期诊断的临床价值[J].中国实验诊断学,2017,21(4):595-597.

基金资助:深圳市医疗卫生三名工程项目(SZSM202311002);

文章来源:王洋,牛五层,张晓煜,等.宏基因组二代测序对肺部感染诊断价值的中国数据meta分析[J].现代医药卫生,2024,40(06):984-988+993.