血清降钙素原检测在菌血症早期诊断中的临床应用研究

郑运周，张会峰，龙建国

[作者单位]　050082 石家庄，解放军白求恩国际和平医院检验实验科



血清降钙素原检测在菌血症早期诊断中的临床应用研究

郑运周，张会峰，龙建国

[作者单位]050082 石家庄，解放军白求恩国际和平医院检验实验科

[摘要]目的探讨血清降钙素原(procalcitonin， PCT)检测在菌血症早期诊断中的临床应用价值。方法采用回顾性研究，以同时进行血液培养、PCT检测、全血超敏C反应蛋白(hs-CRP)及中性粒细胞(NEU)计数的496例患者为研究对象，采用受试者工作特征曲线(receiver operating characteristic curve,ROC)比较PCT、全血hs-CRP及NEU诊断菌血症及区分革兰阴性菌和革兰阳性菌菌血症的临床应用价值。结果PCT、全血hs-CRP、NEU诊断菌血症感染的ROC曲线下面积分别为0.888、0.646、0.585，PCT诊断菌血症的最佳诊断临界值(optimal operating point,OOP)为0.265 ng/ml。以血培养作为金标准，PCT诊断菌血症的灵敏度、特异性、阳性预测值(PPV)、阴性预测值(NPV)分别为83.9%、77.6%、81.0%、80.9%。PCT区分革兰阴性菌和革兰阳性菌菌血症的ROC曲线下面积为0.727，PCT诊断革兰阴性菌导致菌血症的OOP为0.485 ng/ml。以血培养作为金标准，PCT诊断革兰阴性菌导致菌血症的灵敏度、特异性、PPV、NPV分别为86.2%、76.9%、80.6%、83.3%。结论PCT可作为早期诊断菌血症的实验室指标，并可区分革兰阴性菌和革兰阳性菌导致的菌血症，有助于早期诊断和治疗，降低菌血症的死亡率。

[关键词]降钙素原；菌血症；革兰阴性菌；革兰阳性菌；早期诊断

菌血症(bacteremia)是指外界的细菌经由体表或感染的入口进入血液系统，在人体血液内繁殖并随血流在全身播散的一种全身感染性疾病。近年来，随着免疫抑制剂及广谱抗菌药物的应用，血液感染发病率逐年增加，而其所致的菌血症的病死率也不断提高[1]，在急诊科更是突出[2]，而重症监护病房患者多长期使用激素，免疫功能低下，加上各种侵入性操作的反复实施，更易发生败血症和感染性休克[3]。因此菌血症的早期诊断和治疗，对于控制感染，提高生存率尤其重要。血培养是诊断菌血症的金标准，但病原菌分离、培养时间长，阳性率低，结果易受外界多种因素的影响[4]，不利于菌血症的早期诊断和治疗。近年来有关文献报道，血清降钙素原(procalcitonin， PCT)是诊断细菌感染的敏感指标，且其增高水平与疾病严重程度有关[5]。为此本研究采用受试者工作特征曲线(receiver operating characteristic curve， ROC)分析方法，以全血超敏C反应蛋白(high sensitive C reactive protein， hs-CRP)及中性粒细胞(neutrophil,NEU)绝对值作为对比指标，探讨PCT在菌血症早期诊断中的临床应用价值。

1材料与方法

1.1一般资料采用回顾性分析，收集本院2014年6月—2015年5月同时进行血液培养、PCT检测、hs-CRP测定及NEU计数的患者共496例，均有畏寒或寒战，体温≥38℃病史；排除可能导致PCT升高的病例，如外伤、术后患者、长期透析患者等[6]。其中男275例，女221例，男:女为1.24:1；年龄0~89岁，中位年龄50岁。血培养阳性94例(其中革兰阴性菌49例，革兰阳性菌45例)，血培养阴性402例。根据1992年美国胸科医师学会与危重病医学会(ACCP/SCCM)联合会议有关菌血症的诊断标准[7]，将患者分为菌血症组94例和非菌血症组402例。

1.2检测仪器及方法PCT检测使用北京热景生物技术有限公司生产的UPT-3A上转发光免疫分析仪，上机20 min测出结果；NEU计数采用日本希森美康株式会社生产的SYSMEX XT-2000i全自动血细胞分析仪；hs-CRP测定采用西班牙Biosystems S.A.生产的A15全自动特定蛋白分析仪；细菌培养使用法国梅里埃生物公司生产的全自动血培养仪(BACT/ALERT 3D型)，阳性标本接种血平板后放入日本SANYO生产的18AIC CO2培养箱，微生物鉴定及药敏分析使用珠海美华医疗科技有限公司生产的MA120微生物鉴定药敏分析系统，以上仪器均使用原厂配套试剂。

2结果

2.1PCT、hs-CRP、NEU水平两组各指标均有统计学差异(P<0.05，P<0.001)，见表1。

表1　菌血症组和非菌血症PCT、hs-CRP、NEU水平的比较

2.2PCT、hs-CRP、NEU诊断菌血症的ROC曲线PCT、hs-CRP、NEU诊断菌血症的ROC曲线下面积分别为0.888、0.646、0.585。ROC曲线下面积越大，说明诊断的准确度越高[8]，根据ROC曲线下的面积可知PCT诊断菌血症的准确度高于hs-CRP和NEU。由ROC曲线计算PCT诊断菌血症的最佳诊断临界值(optimal operating point, OOP)为0.265 ng/ml，灵敏度、特异性、阳性预测值(PPV)、阴性预测值(NPV)分别为83.9%、77.6%、81.0%、80.9%。见图1。

图1　PCT、hs-CRP、NEU诊断菌血症的ROC曲线PCT为血清降钙素原，hs-CRP为超敏C反应蛋白，NEU为中性粒细胞

2.3PCT、hs-CRP、NEU水平在革兰阴性菌血症和革兰阳性菌血症的比较两组比较只有PCT水平在两组间差异有统计学意义(P=0.004)，hs-CRP、NEU水平在两组间差异无统计学意义(P>0.05)。见表2。

表2　革兰阴性菌血症组和革兰阳性菌血症组PCT、hs-CRP、NEU水平比较

2.4PCT鉴别革兰阴性菌血症和革兰阳性菌血症的ROC曲线ROC曲线下面积为0.727，PCT诊断革兰阴性菌导致菌血症的OOP为0.485 ng/ml，灵敏度、特异性、PPV、NPV分别为86.2%、76.9%、80.6%、83.3%。见图2。

图2　PCT诊断革兰阴性菌ROC曲线

3讨论

长期以来，菌血症的诊断依赖于血培养，但血培养作为诊断菌血症的金标准有以下3个缺点：①检测费时，获取阳性报告至少需要12~24 h；②影响阳性检出率因素较多，如采血量、采血时机等；③容易受到皮肤定植菌污染[9]。不能满足临床早期诊断治疗的要求，而传统的白细胞计数、CRP等检测又存在特异性不高的缺陷，也不能达到临床早期诊断的要求[6]。对于危重患者，病情进展迅速，往往在实验室尚未出现血培养阳性结果时，病情已恶化，以致失去抢救的最佳时机[10],因此早期诊断菌血症对患者的预后尤为重要。

近年来PCT作为一种指示细菌感染的标志物在临床得到广泛应用，PCT是一种无激素活性糖蛋白，由116个氨基酸组成，氨基酸序列与降钙素的激素前体同等，是降钙素的前体蛋白质，在健康人群血PCT水平极低，分子量约13 kD,半衰期25~30 h。在非感染情况下由甲状腺产生，发生全身性感染的情况下，其主要来源于甲状腺以外的多种组织和器官，包括甲状腺、白细胞、腹膜巨噬细胞、脾脏、肺、肝脏、肾脏、肾上腺、大脑、脊椎、胰腺、胃、小肠、结肠、心脏、睾丸、肌肉、脂肪组织、皮肤等[11]。发生系统细菌感染时，细菌内毒素和细胞因子如TNF-α、IL-1、IL-6等刺激诱导PCT浓度升高，升高程度与感染严重程度呈正相关性。而细菌内毒素为PCT增高主要诱导因子，研究表明PCT在细菌感染性疾病诊断、病情监测、预后评估以及指导抗菌药物使用等方面具有较大临床价值且优于常规炎症判断指标，如外周血白细胞计数、血清C反应蛋白水平等[12-14]。孔万权等[15]报道，PCT具有高度特异性，在细菌感染性疾病早期其水平即可明显增高，而在病毒感染尤其是严重病毒感染时仍保持较低水平，是鉴别病毒感染和细菌感染的敏感指标。陈思宇[16]报道，PCT水平与炎症严重程度呈正相关，炎症控制、病情缓解后其水平逐渐降低至正常水平，可作为判断病情、评估预后、观察疗效的可靠指标。

本研究显示PCT诊断菌血症的ROC曲线下面积为0.888，明显高于hs-CRP和NEU的0.646和0.585，与温伟洪等[17]和茅国峰等[18]的报道相一致。高于Nieuwkoop等[19]和张有江等[20]的报道，Nieuwkoop等报道PCT诊断菌血症的曲线下面积为0.73，国内张有江等报道，PCT诊断菌血症的曲线下面积为0.801，可能与本研究采取严格病例入选标准有关，避免一些引起血清PCT升高的其他因素对实验结果的影响。本研究结果显示PCT诊断细菌的OOP为0.265 ng/ml，灵敏度、特异性、PPV、NPV分别为83.9%、77.6%、81.0%、80.9%，提示当患者体温≥38℃，畏寒或寒战，怀疑菌血症时，若无引起PCT增高的其他因素存在，如外伤、术后、长期透析等，血清PCT≥0.265 ng/ml,患菌血症的可能性为81.0%，血清PCT浓度越高，其患菌血症可能性越大，对此类患者应积极寻找感染灶同时送检血培养，并及时抗生素治疗。由于PCT半衰期较短为25~30 h，若PCT检测前已进行抗生素治疗，血清PCT浓度会快速下降，此时根据PCT诊断菌血症容易导致漏检。若血清PCT<0.265 ng/ml,患非菌血症的可能性为80.9%，若无其他感染存在，此时可暂不给予抗生素治疗，应密切观察，必要时再次送检。血清PCT的值越低，患非菌血症的可能性越大。

本实验研究中出现PCT诊断菌血症准确度高于hs-CRP，这是因为PCT在血液中的半衰期为25~30 h，在全身细菌感染时，患者血浆中PCT浓度的升高2 h即可检测到，6 h急剧上升，8~24 h维持高水平[21]，而hs-CRP在炎性反应发生后8~12 h才能检测出，明显迟于PCT[22]。

本研究显示PCT水平在革兰阴性菌血症和革兰阳性菌血症间差异性显著，与Charles等[23]和林锦喜等[24]的研究结果一致。究其原因：①PCT水平在革兰阴性菌血症和革兰阳性菌血症间差异可能与细菌细胞壁的结构不同有关[25]；②革兰阴性菌血症患者血清中细胞因子如TNF-α、IL-1、IL-6等水平明显高于革兰阳性菌血症患者[26]，而细胞因子如TNF-α、IL-1、IL-6等刺激诱导PCT浓度升高；③革兰阴性菌与革兰阳性菌相比，前者释放更多的内毒素，而细菌内毒素为PCT增高主要诱导因子[13]。以上因素导致革兰阴性菌血症和革兰阳性菌血症相比前者PCT升高幅度更大。本研究显示PCT鉴别革兰阴性菌血症和革兰阳性菌血症的ROC曲线下面积为0.727，PCT诊断革兰阴性菌血症的OOP为0.485 ng/ml，灵敏度、特异性、PPV、NPV分别为86.2%、76.9%、80.6%、83.3%。提示当患者体温≥38℃，畏寒或寒战，怀疑菌血症时，若无引起PCT增高的其他因素存在，如外伤、术后、长期透析等，患者血清PCT≥0.485 ng/ml时,患革兰阴性菌血症的可能性为80.6%，对此类患者，可首选针对革兰阴性菌广谱抗生素如碳青霉烯类或含β内酰胺酶抑制剂复合抗生素进行治疗[27]，然后根据血培养结果调整抗生素治疗方案,当0.265 ng/ml≤血清PCT<0.485 ng/ml时患革兰阳性菌血症的可能性更大，对于此类患者，在选择抗生素治疗时可首选针对革兰阳性菌广谱抗生素如万古霉素等，以降低菌血症患者死亡率。

综上所述，PCT作为一种快速且准确度好的炎症指标可用于菌血症的早期预测诊断，其诊断准确度高于hs-CRP和NEU，并可区分革兰阴性菌血症和革兰阳性菌血症。在血培养结果报告之前，血清PCT可以作为菌血症感染的早期辅助诊断指标，从而进行菌血症的早期治疗[28-29]。同时，为抗生素使用提供了可参照的科学标准，对减少抗生素的使用量[30-31]，减轻患者经济负担、降低细菌耐药性的发生及提高治愈率方面具有重要意义。

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(收稿时间：2015-09-10修回时间：2015-10-20)

·论著·

Clinical Application of Serum Procalcitonin in Detection of Early Diagnosis for Bacteremia

ZHENG Yun-zhou, ZHANG Hui-feng, LONG Jian-guo (Department of Clinical Laboratory, Bethune International Peace Hospital of PLA, Shijiazhuang 050082, China)

[Abstract]ObjectiveTo investigate the clinical value of serum procalcitonin (PCT) in detection of early diagnosis for bacteremia. MethodsA total of 496 patients were recruited in the retrospective study, who underwent the blood culture, PCT test, whole blood high sensitive C reactive protein (hs-CRP) and neutrophil (NEU) count simultaneously. Clinical values of PCT, whole blood hs-CRP and NEU in diagnosis of bacteremia and in distinctness of bacteremia caused by gram-negative bacteria and gram-positive bacteria were compared using receiver operating characteristic (ROC) curve. ResultsArea under ROC curve of PCT, whole blood hs-CRP and NEU in diagnosis of bacteremia were 0.888, 0.646 and 0.585 respectively. The optimal operating point (OOP) of PCT in diagnosis of bacteremia was 0.265 ng/ml. Blood culture was used as the gold standard, the sensitivity, specificity, positive predictive value (PPV) and negative predictive value (NPV) of PCT in diagnosis of bacteremia were 83.9%, 77.6%, 81.0% and 80.9%. Area under the ROC curve of PCT in distinctness of bacteremia caused by gram-negative bacteria and gram-positive bacteria was 0.727. The OOP of PCT in diagnosis of bacteremia caused by gram-negative bacteria was 0.485 ng/ml. Blood culture was used as the gold standard, the sensitivity, specificity, PPV and NPV of PCT in diagnosis of bacteremia caused by gram-negative bacteria were 86.2%, 76.9%, 80.6% and 83.3%. ConclusionSerum procalcitonin can be used as the laboratory marker in early diagnosis of bacteremia, and it can also distinguish bacteremia caused by gram-negative bacteria and gram-positive bacteria, and therefore it is helpful in taking early diagnosis and treatment of bacteremia and reducing the mortality rate of bacteremia.

[Key words]Procalcitonin; Bacteremia; Gram negative bacteria; Gram positive bacteria; Early diagnosis

[DOI]10.3969/j.issn.2095-140X.2015.12.021

[文献标志码][中国图书资料分类号]R515.3A

[文章编号]2095-140X(2015)12-0090-05

[通讯作者]龙建国，E-mail：16576607@qq.com