国产全自动血培养系统及配套血培养瓶性能评估*

张 戈，张小江，胡继红，杨 青，徐志鹏，范 欣，朱华栋，马小军，隆 云，徐英春

(1.中国医学科学院北京协和医院，侵袭性真菌病机制研究与精准诊断北京市重点实验室，北京 100730；2.卫生部北京医院，北京 100730；3.浙江大学医学院附属第一医院，杭州 310003)

血流感染(bloodstream infection，BSI)是病原微生物进入血流引起临床常见的全身性感染疾病。为了减少其对人类健康造成的危害，血培养的重要性日益凸显。血培养是目前诊断血流感染的有效标准[1]，而全自动血培养系统的出现，在缩减检测时间的同时，更提高了阳性检出率。LABSTAR120是由我国山东鑫科生物技术股份有限公司自主研发，具有自主知识产权的全自动血培养系统，本研究对该系统及其配套血培养瓶进行模拟标本以及临床标本的评估，验证国产全自动血培养系统及配套血培养瓶性能。

1 材料与方法

1.1 实验方案 本研究评估国产LABSTAR120全自动血培养系统(简称LABSTAR，山东鑫科生物科技股份有限公司)及配套需养瓶(成人抗生素中和增菌培养瓶)和厌氧瓶(厌氧抗生素中和增菌培养瓶)，对照产品为美国BD BACTEC FX200全自动血培养仪(简称BD，美国BD公司)及配套使用需养瓶(BD BACTEC PLUS Aerobic/F)和厌氧瓶(BD BACTEC Lytic/10 Anaerobic/F)。本次评估分模拟样本和多中心收集的临床样本两部分。再分别对需养瓶组和厌氧瓶组进行评估。模拟样本及入组的临床样本均同时平行操作LABSTAR及BD血培养瓶接种并上机自动孵育进行检测。

1.2 模拟样本评估

1.2.1 菌株来源：需氧瓶组评估的标准菌株模拟样本共23例，包含21例ATCC标准菌，卫生部2014年2号质控菌株(WSB1402)肠炎沙门菌和卫生部2014年8号质控菌株(WSB1408)A群链球菌。厌氧瓶组评估的模拟样本共15例，包含14株ATCC标准菌及1株临床分离厌氧菌第三梭菌。菌种目录见表1。

1.2.2 菌液稀释及计数：用浓度0.9 g/dl的无菌生理盐水配制0.5标准麦氏浓度的菌悬液(细菌约1.5 ×108CFU/ml，真菌约1×106～5×106CFU/ml)。将细菌的菌悬液进行连续两次1∶1 000稀释及一次1∶100稀释；真菌的菌悬液只进行连续两次1∶1 000稀释，以得到理论浓度为101CFU/ml的终浓度菌悬液，然后取1 ml终浓度菌悬液平行注入待评估和对照需养瓶并上机检测。同时取0.5 ml终浓度菌悬液密集涂布于三块平板(哥伦比亚血平板或玫红酸中国蓝乳糖琼脂平板或巧克力琼脂平板)，在35℃，5 ml/dl CO2条件下培养20 h，用于菌落计数(用3块平板上生长的菌落个数，计算均值得到每毫升CFU数)。厌氧菌第三梭菌和脆弱拟杆菌涂布三块厌氧血平板并放置于厌氧环境培养。记录3块平板上生长的菌落个数计算均值，预测模拟样本最终实际接种菌的数量。

1.3 临床样本评估

1.3.1 样本来源：临床评估按照统一评估方案在我国3家三级甲等综合医院分别进行。对临床疑似或明确血流感染的患者按标准操作流程每瓶等量采集外周血8～10 ml接种于LABSTAR和BD血培养瓶，及时送至微生物实验室全自动血培养系统上机检测。同类型培养瓶同时采集于同一患者视为1例，3家中心需氧瓶组评估共入组样本531例；厌氧瓶组评估共计入组样本361例。

1.3.2 血培养报警处理及结果分析：需氧瓶阳性报警后，立即用无菌注射器抽取瓶内培养液转种哥伦比亚血平板，玫红酸中国蓝乳糖琼脂平板和巧克力琼脂平板，置于35℃，5 ml/dl CO2培养箱过夜，同时作涂片革兰染色镜检。厌氧瓶阳性报警后，除上述操作外，再转种厌氧血平板于厌氧环境培养。上机培养5天未报警，按阴性结果卸瓶。本研究中阳性报警时间超过24 h，且鉴定结果为血浆凝固酶阴性葡萄球菌或其他常见皮肤定植菌，则判定为血培养污染[2，3]。统计两个血培养系统检测结果的一致率(CA%)，并比较两个系统阳性培养结果的报警时间，采用SPSS22.0分析软件进行两组间差异统计，采用配对t检验进行分析。

2 结果

2.1 模拟样本评估 两种血培养系统模拟样本评估中，需养瓶组和厌氧瓶组阳性报警时间及样本菌落计数结果对比见表1。需氧瓶组评估23例，两系统全部阳性报警，一致率100%。评估产品LABSTAR 24 h阳性率69.60%，48 h阳性率95.70%，72 h阳性率100%。评估产品报警时间均值为20.50±11.34 h，对照产品报警时间均值为20.04±9.20 h，二者阳性报警时间差异无统计学意义(P=0.734)。厌氧瓶组评估15例，两系统并未全部阳性报警，LABSTAR报警14例，24 h阳性率71.43%，48 h阳性率85.71%，72 h阳性率100%。评估产品对脆弱拟杆菌模拟样本未报警，对照产品对白色念珠菌、近平滑念珠菌模拟样本并未报警。对于模拟样本，评估产品报警时间均值为15.46±1.25 h，对照产品报警时间均值为12.37±0.77 h，两系统报警时间差异有统计学意义(P=0.023，)。

2.2 临床样本评估 需养瓶组共计评估入组临床样本531例。有25例阳性结果及487例阴性结果一致，总体结果一致率为96.4%(512/531)。另有11例样本呈假阴性结果，即对照产品阳性报警，但评估产品为阴性结果。同时有8例样本评估产品阳性，但对照产品为阴性结果，其中有5例转种后发现实为阴性，为评估产品系统假阳性报警，见表2。在需养瓶组临床样本中25例同时阳性报警，评估产品的阳性报警时间普遍长于对照产品。评估产品报警时间平均值为36.8±31.1 h；对照产品报警时间平均值为24.1±21.5 h，比较分析二者报警时间差异具有统计学意义(P=0.01，<0.05)。

表1 两种血培养系统模拟样本阳性报警时间比较

注：“/”未做。

表2 两种血培养系统19例临床样本需养瓶组阳性报警及转种结果比较

注：(-)为培养结果阴性。

厌养瓶组共计361例临床样本入组。有8例阳性结果及338例阴性结果一致，总体结果一致率95.8%(346/361)。另有6例样本呈假阴性结果，即BD阳性报警，但LABSTAR为阴性结果，假阴性结果最终菌种鉴定结果，同时有9例样本LABSTAR阳性，但BD为阴性结果，见表3。在厌养瓶组临床样本中8例同时阳性报警，LABSTAR的阳性报警时间多数长于BD。LABSTAR报警时间平均值为18.8±10.3 h，BD报警时间平均值为16.5±15.7 h，比较分析二者报警时间差异均无统计学意义(P=0.612，>0.05)。

表3 两种血培养系统15例临床样本厌养瓶组阳性报警结果比较

注：(-)为培养结果阴性。

3 讨论

近年来随着医疗水平的提高，侵入性治疗操作的增加，免疫抑制剂和皮质激素以及抗生素的不合理应用使耐药菌愈演愈烈，导致血流感染的病死率逐年上升。因此用最短的时间从疑似血流感染的血液中检出病原菌，是临床医生对病人明确诊断和有效治疗的关键因素。从前临床血培养只能依靠手工方法，不仅检测敏感性低且受主观因素较大，影响检测结果因素很多[4]。现如今血培养系统因操作简便，灵敏度及阳性检出率高[5]而广泛应用于我国三甲医院。目前绝大部分三级医院使用的都是美国BD公司和法国梅里埃公司等进口的血培养系统[6]，仪器及耗材成本昂贵使之对医院及患者的经济负担较大。故应临床对我国自主研发有国际竞争力的优质产品的需求，本研究在多中心开展完成标本采集及数据统计工作，评估国产LABSTAR 120全自动血培养系统及其配套血培养瓶。研究选择的模拟标本涵盖临床常见及少见细菌和真菌，结果中可见评估产品在检测低至1～10 CFU/ml的标本灵敏度高，但报警时间均值长于对照产品。需养瓶组二者报警时间差异无统计学意义(P>0.05)；厌氧瓶组两者报警时间差异有统计学意义(P<0.05)。所以在模拟标本的评估中需养瓶一致性比厌氧瓶好。临床标本的评估中需养瓶组入组531例，两系统总体结果一致率96.4%。分析阳性报警及转种结果一致的报警时间，两系统报警时间差异有统计学意义(P<0.05)。在这些阳性标本中，有8例转种结果为洋葱伯克霍尔德菌，其报警时间相差14.4～63.6 h不等。若不考虑这8例结果，评估产品所有报阳标本24h阳性率85.0%，48h阳性率90.0%，所以本研究结果分析，评估产品需养瓶在培养伯克霍尔德菌属的能力需在未来的研究中改进。厌氧瓶组入组361例，总体结果一致率95.8%，分析阳性报警及传种结果一致的报警时间，厌氧瓶两系统报警时间差异无统计学意义(P>0.05)。模拟标本需养瓶组23例标本的结果中发现，两个产品不仅在统计学分析中无明显差异，且评估产品有13例模拟标本的报警时间早于对照产品。但在临床标本上对照产品显然表现更好，分析这种差异存在的原因：首先临床标本采集自病人血液，血液相对于模拟标本的稀释液生理盐水来说，有更为复杂的蛋白、离子等成分，且血液中抗生素会影响病原菌在血培养瓶中正常生长，所以抗生素的使用和采血的时间会对LABSTAR造成较大影响，因此会出现模拟标本评估结果优于临床标本结果的情况。对此本研究分析与LABSTAR血培养瓶内的树脂吸附能力有关，若能完善树脂的制作工艺，相信评估产品会有与对照产品一样的良好表现。

其次，培养结果只有一方检出阳性，除了因血培养系统未能成功检测病原菌外，还可能受到血液标本含菌量以及标本血量的影响。有研究表明，菌血症时血液中病原菌含量低，平均每3 ml血液含有一个致病菌，且当标本量由2 ml增加到20 ml时，培养阳性率可提高30%～50%[7]，所以在实际临床操作过程当中，评估产品LABSTAR最好将采血量由5～10 ml更改为8～10 ml，以保证采集足量血液样本提高阳性率。此外，本研究平行操作两种产品均存在未同时报阳的情况，也印证了文献中的结论，即双套血培养能够提高血流感染病原菌的检出率，并有助于鉴别分离菌的定植或污染[8]。

综上所述，虽然LABSTAR仍与BD存在一定的差距，报阳时间不同程度晚于BD。但是，LABSTAR敏感度较高，与BD一致性较好。所以，国产LABSTAR 120全自动血培养系统仍然具有很好的临床推广意义。