脑脊液中的降钙素原及乳酸水平诊断颅内感染的价值

王健 郭霂星 常德

颅内感染是神经外科手术后常见的严重并发症之一,关系到手术的成败,并直接影响患者的预后。据报道,开颅术后颅内感染发生率在2.6%～7%,感染的患者中,死亡率高达21.02%～27.4%,因此对于开颅术后发生颅内感染的预防及早期控制尤为重要。以往多以临床症状及脑脊液常规、脑脊液生化检查以及经验性药物治疗来判断颅内感染发生与否,往往延长明确诊断以及及时抗感染治疗的时间,影响患者的预后,对于部分患者导致了过度医疗发生。降钙素原(procalcitonin,PCT)是降钙素的前肽,被认为主要是在甲状腺C 细胞中合成,作为炎症介质,PCT 是严重细菌感染时的一种重要的实验室指标。乳酸(lactic acid,Lac)是糖酵解反应的终产物,脑细胞的能量代谢主要为糖酵解代谢,故脑脊液Lac 水平主要反映中枢神经系统糖酵解代谢情况而不依赖于血清Lac 水平。本研究通过对比开颅术后发生颅内感染及未发生颅内感染患者的血液、脑脊液中PCT 及Lac 的波动水平,探讨PCT 及Lac 在颅内感染诊断中的价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选取本院2018 年1 月～2019 年8 月收治的21例开颅术后发生颅内感染的患者作为感染组,同期20例开颅术后未发生颅内感染的患者作为对照组。颅内感染符合2001 年卫生部(现卫健委)制定的《医院感染诊断标准(试行)》标准中对颅内感染的定义。两组患者术后均预防性应用了能够通过血脑屏障的抗生素。

1.2 纳入及排除标准

1.2.1 纳入标准 ①年龄≥18 岁(年龄最小18 岁,最大83 岁)；②没有呼吸系统、消化系统、泌尿系统等感染；③术后生存时间＞2 周。

1.2.2 排除标准 ①开颅手术前1 周存在细菌感染性疾病者；②开颅手术后,存在除中枢神经系统以外的其他系统、组织细菌感染性疾病者；③存在慢性疾病,如慢性腹泻、糖尿病、慢性阻塞性肺疾病(COPD)、慢性肾炎、类风湿性关节炎、系统性红斑狼疮、甲状腺功能亢进症(甲亢)、甲状腺功能减退症(甲减)等；④全身多发严重创伤者；⑤长期使用激素或免疫抑制剂者。

1.3 方法 两组患者均在术后3、7 d 通过腰椎穿刺或脑室引流管留取脑脊液送检,均行脑脊液的常规、生化、PCT、Lac、PO2以及血液的PCT、Lac、PO2等检查,其中脑脊液及血标本的获取时间间隔＜6 h。

1.4 观察指标 ①比较两组患者脑脊液中的PCT、Lac 水平；②比较感染组患者脑脊液及血清中的PCT、Lac、PO2水平；③比较两组患者血清中的PCT、Lac 水平；④采用ROC 曲线分析各项感染指标对颅内感染的诊断效力。

1.5 统计学方法 采用SPSS23.0 统计学软件进行统计分析。正态分布的计量资料以均数±标准差()表示,采用t 检验；绘制ROC 曲线,计算曲线下面积(AUC)、阈值、特异度、敏感度。P＜0.05 表示差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 两组患者脑脊液中的PCT、Lac 水平比较 两组患者脑脊液中的PCT 水平比较,差异无统计学意义(P＞0.05)；感染组患者脑脊液中的Lac 水平明显高于对照组,差异具有统计学意义(P＜0.05)。见表1。

表1 两组患者脑脊液中的PCT、Lac 水平比较()

表1 两组患者脑脊液中的PCT、Lac 水平比较()

注：与对照组比较,aP＜0.05

2.2 感染组患者脑脊液及血清中的PCT、Lac、PO2水平比较 感染组患者脑脊液及血清中的PCT、PO2水平比较,差异均无统计学意义(P＞0.05)；感染组患者脑脊液中的Lac 水平明显高于血清中的Lac 水平,差异具有统计学意义(P＜0.05)。见表2。

表2 感染组患者脑脊液及血清中的PCT、Lac、PO2 水平比较(,n=21)

表2 感染组患者脑脊液及血清中的PCT、Lac、PO2 水平比较(,n=21)

注：与血清比较,aP＜0.05；1 mm Hg=0.133 kPa

2.3 两组患者血清中的PCT、Lac 水平比较 两组患者血清中的PCT、Lac 水平比较,差异均无统计学意义(P＞0.05)。见表3。

表3 两组患者血清中的PCT、Lac 水平比较()

表3 两组患者血清中的PCT、Lac 水平比较()

注：两组比较,P＞0.05

2.4 各项感染指标对颅内感染诊断效力的ROC 曲线分析 有核细胞百分比、脑脊液糖、脑脊液Lac、脑脊液白细胞、血清白细胞对开颅术后发生颅内感染的诊断价值较高；脑脊液PCT、血清PCT 对开颅术后发生颅内感染无诊断价值。当脑脊液Lac 阈值为3.45 mmol/L 时,敏感度为100%,特异度为85%。见表4,图1。

图1 各项感染指标对颅内感染诊断效力的ROC 曲线

表4 各项感染指标对颅内感染诊断效力的ROC 曲线分析

3 讨论

多年来,针对颅内感染的危险因素已经有很多学者进行了研究,研究结果已引起了广泛重视,并在临床工作中尽可能规避,但在临床工作中,颅内感染仍然是颅脑术后常见的并发症之一,若能早期诊断并及时治疗对改善患者预后、降低诊疗费用、缩短住院时间将有很大帮助。近些年来,PCT 已广泛应用于临床评价严重炎症性疾病临床进程及预后。对PCT 的研究发现,PCT 在内毒素等细胞因子诱导下,2～3 h 开始增加,6～8 h 体内浓度快速升高,12～48 h 到达峰值,2～3 d 后恢复正常。目前针对PCT 对颅内感染性疾病的研究越来越多,早在2001 年,Jereb 等［1］研究就认为脑脊液PCT 0.5 ng/ml 为阈值是中枢神经系统细菌感染的可靠指标。很多学者研究认为,脑脊液PCT 是一个很好的颅内感染的标志物［2,3］,通过PCT 检测可协助化脓性脑膜炎与病毒性脑炎的鉴别诊断［1,4,5］。也有报道称［6］,脑脊液PCT 诊断价值差于脑脊液白细胞和总蛋白,可能原因是脑组织在炎症刺激下产生PCT 的能力有限,同时由于血脑屏障的存在,脑组织以外的组织和器官产生的PCT 难以进入脑脊液。Shen 等［7］研究发现脑脊液PCT 虽具有诊断及鉴别细菌性脑膜炎的能力,但不及血清PCT。而Li 等［5］提出,对于部分治疗后的疑似细菌性脑膜炎患者,脑脊液PCT 较血清PCT 更适用,其推测其中的机制可能是：①血脑屏障阻止了部分抗生素进入脑脊液,使脑脊液PCT 保持相对的高水平；②研究中观察到脑脊液PCT 水平与脑脊液白细胞数呈正相关,提示脑脊液白细胞有类似外周血白细胞产生PCT 的可能,从而使局部PCT 水平增加。但也有部分研究者认为［8］,脑脊液PCT 在细菌与病毒的检测上无明显差异,无法为临床诊断提供有力证明。甚至病毒性脑炎组、细菌性脑膜炎组、结核性脑膜炎组、脑出血组患者的脑脊液PCT 对比均无显著差异［9］。本研究中对颅脑术后发生颅内感染患者与未发生颅内感染患者的脑脊液PCT 及Lac 进行了对比研究,发现颅内感染患者的脑脊液PCT 虽较血清PCT、未发生颅内感染患者脑脊液PCT 略有升高,但无临床意义,感染组患者血清PCT 与未发生颅内感染患者的血清PCT 水平相近,无统计学意义。因此,血清PCT 及脑脊液PCT不能对颅内感染的诊断提供帮助。这与国内部分研究者的观点一致。可能原因有：①脑组织产生PCT 的能力有限；②本研究中所有患者术后均预防性应用了能通过血脑屏障的抗生素,药物影响了脑脊液中PCT 的产生。

部分学者［10］研究表明,细菌性脑膜炎患者脑脊液Lac 水平明显高于病毒性脑膜炎患者。Li 等［5］认为脑脊液乳酸盐是区分细菌性脑膜炎和无菌性脑膜炎的可靠生物标志物,然而对于接受抗生素预处理的患者,脑脊液乳酸盐敏感性下降。Munk 等［11］通过向猪脑室内注射脂多糖(LPS)构建出类似细菌性脑膜炎的代谢模型,观察到脑脊液乳酸/丙酮酸比率(LPR)较对照组明显升高(脑脊液Lac 升高而丙酮酸基本保持稳定),且脑组织氧分压未见明显降低,推测在细菌性脑膜炎中脑脊液Lac 的产生或与脑组织缺氧缺血关系不大,其大部分来源于脑组织对炎症的反应及线粒体功能的障碍,少部分由细菌代谢产生,但其中具体的机制目前还尚不清楚。较多研究发现,脑脊液Lac 的测定有助于神经外科术后细菌性脑膜炎的早期诊断［12-16］。Giulieri等［17］的前瞻性研究中指出,在病原学检查为阳性的细菌性脑膜炎患者中,脑脊液Lac取临界值3.5 mmol/L时,诊断敏感度、特异度、阳性预测值、阴性预测值均为100%,AUC 为1.00,诊断价值高于脑脊液白细胞、蛋白质、脑脊液糖与血糖比值等传统检测指标。本研究发现,开颅术后颅内感染患者的脑脊液Lac 水平明显高于自身血清Lac 及未发生颅内感染患者的脑脊液Lac,而颅内感染患者的血清Lac 与未发生颅内感染患者的血清Lac 相近。同时本研究发现,颅内感染患者的脑脊液PO2不低于同期血清PO2,说明颅内不存在低氧条件,排除了颅内因缺血缺氧导致Lac 水平升高可能。因此推测：①发生颅内感染后颅脑内自身产生Lac 增多,致使脑脊液中Lac 水平升高；②脑脊液Lac 可能成为颅内感染的诊断手段之一。根据ROC 曲线分析得出当脑脊液Lac 阈值为3.45 mmol/L 时,敏感度为100%,特异度为85%,具有良好的诊断效力,这与Giulieri 等［17］的研究结果非常接近。

本研究中存在一些不足之处,如病例数量相对较少、为单一中心的研究、感染组患者及对照组患者均在开颅术后预防性应用了可通过血脑屏障的抗生素,因此不能排除抗生素对PCT 产生的影响。

综上所述,脑脊液PCT 及血清PCT 不能作为开颅术后颅内细菌感染的指标,而脑脊液Lac 在此方面则具有良好的临床效力。