综合医院引入GeneXpert MTB/RIF技术早期发现病原学阳性和耐药肺结核患者的效果分析

阮云洲 张红伟 李月华 马樱子 成诗明 樊海英 李仁忠 赵雁林

【Fundprogram】 Program of Introducing New Technologies in General Hospital for Early Detection of Infectious and Drug-Resistant Tuberculosis (01202204)

2010年全国第五次结核病流行病学抽样调查报告显示,89.9%的结核病患者首先就诊于综合医院和基层医疗机构[1],因此,综合医院成为发现肺结核患者的“哨点”[2]。原卫生部曾于2013年发布《结核病防治管理办法》[3],要求由结核病防治机构和指定的医疗预防保健机构负责所在地区的结核病防治业务的归口管理。在这种要求之下,形成了我国多年来将结核病归口为结核病定点医院负责诊断和治疗,而综合医院结核病诊断能力相对弱化的现象[4],导致一段时间以来大多数综合医院主要依赖胸部影像学检查结果作为肺结核的诊断依据,诊断不明确或误诊现象时有发生。

近年来,我国三级甲等(简称“三甲”)综合医院越来越重视实验室能力的建设,核酸检测技术得到普及,许多综合医院配备了GeneXpert MTB/RIF(简称“GeneXpert”)检测平台系统。GeneXpert技术是世界卫生组织2011年推荐的分子生物学快速检测技术之一,目前广泛应用于发现病原学阳性和利福平耐药肺结核患者。其检测结核分枝杆菌的敏感度和特异度分别达到85%和98%,明显高于痰涂片检测技术(敏感度和特异度分别为60%和96%),且操作简便、生物安全性要求较低[5]。如果能够充分利用GeneXpert技术,会快速提高病原学阳性和利福平耐药肺结核患者的发现水平,达到综合医院早期发现病原学阳性肺结核和耐药肺结核患者的关口前移作用。因此,有必要了解综合医院使用GeneXpert技术诊断病原学阳性肺结核及耐药肺结核的现状,以更好地发挥综合医院在肺结核患者发现中的作用。

对象和方法

一、研究对象

根据GeneXpert配备情况,选择大、中、小城市已配备GeneXpert的8家三甲综合医院(北京2家、武汉5家、承德1家)纳入的患者为研究组;选择未配备GeneXpert的3家三甲综合医院(北京、武汉、承德各1家)纳入的患者为对照组。

两组医院选择依据:(1)非结核病定点的三甲综合医院;(2)在当地规模较大、医疗水平较高;(3)根据当地结核病防治机构对医院结核病防治工作的日常督导和当地专家意见,认为结核病发现能力差异较小的医院。尽管研究组纳入的肺结核患者数量较多,但由于接受GeneXpert检查的患者比例较低,因此根据对照组每个城市纳入1家综合医院(共3家)及其纳入的患者数量,研究组选择纳入8家综合医院进行对照研究。

研究对象为两组医院在2020年1月1日至2022年4月30日期间“传染病报告信息管理系统”中最终诊断为肺结核的患者(研究组为经GeneXpert检测的患者,对照组为未经GeneXpert检测的患者),但不包括死亡、儿童和单纯结核性胸膜炎患者。

二、研究方法

采用回顾性队列研究方法,对比分析研究组和对照组中发现的病原学阳性患者检出比例、利福平耐药患者检出比例、肺结核患者诊断时间和利福平耐药患者诊断时间等指标。

(一)样本量估计

(二)资料收集方法

首先,由市和区疾病预防控制机构在“传染病报告信息管理系统”上浏览两组医院报告肺结核患者情况,导出网络报告订正后最终诊断为肺结核患者的个案信息,包括性别、年龄、疾病诊断、诊断日期等。其次,由区疾病预防控制机构和综合医院,通过查询综合医院原始的传染病报告卡,以及“医院管理信息系统(hospital information system,HIS)”和“医院实验室信息系统(laboratory information management system,LIS)”,补充收集研究对象在本院的结核病相关检查和诊断信息,包括就诊日期、病例分类、痰涂片检查、痰培养检查、GeneXpert检测、PPD皮肤试验、结核感染T细胞斑点试验(T-SPOT.TB)检测结果等。最后,由市和区疾病预防控制机构根据“结核病信息管理系统”补充信息,包括传统药物敏感性(简称“药敏”)试验和分子药敏检测结果等。

(三)相关指标定义

1. 综合医院诊断的病原学阳性肺结核患者:指患者在综合医院就诊时,综合医院的临床医生根据患者的病原学检查结果,确认患者为病原学阳性肺结核患者。病原学检查阳性包括痰涂片检查、GeneXpert检测、TB-PCR检测、痰培养检查中的任一阳性,即《WS 288—2017肺结核诊断》标准中的确诊患者。

2. 综合医院诊断的病原学阴性肺结核患者:指患者在综合医院就诊时,病原学检查结果均为阴性或无结果,综合医院医生根据患者的胸部影像学检查和(或)辅助检查临床诊断为肺结核的患者,即《WS 288—2017肺结核诊断》标准中的临床诊断患者。

3. 综合医院诊断的疑似肺结核患者:指患者在综合医院就诊时,病原学检查结果均为阴性或无结果,综合医院医生根据患者的胸部影像学检查和(或)辅助检查诊断为疑似肺结核的患者。

4. 综合医院发现的利福平耐药肺结核患者:指患者在综合医院就诊时,综合医院医生根据实验室药敏试验结果,确认为对利福平耐药的肺结核患者。

5. 肺结核诊断时间(天数):对综合医院临床诊断和确诊的肺结核患者,从患者首次就诊该家综合医院到临床医生做出肺结核诊断的时间间隔,由院方给出的诊断日期减去患者就诊日期获得;对综合医院诊断为疑似肺结核的患者,从患者首次就诊该家综合医院到定点医院做出肺结核最终诊断的时间间隔,由专报的诊断日期减去患者就诊日期获得。

6. 利福平耐药诊断时间(天数):对综合医院直接诊断为利福平耐药的肺结核患者,从患者在医院做出肺结核诊断的时间到诊断为利福平耐药的时间间隔,由综合医院给出的利福平耐药诊断日期减去患者肺结核诊断日期获得;对转诊到定点医院诊断为利福平耐药的肺结核患者,从患者在医院做出肺结核诊断的时间到定点医院诊断为利福平耐药的时间间隔,由专报利福平耐药诊断日期减去综合医院肺结核诊断日期获得。

三、统计学处理

采用Excel 2013及SPSS 26.0软件进行数据分析。计量资料呈偏态分布时以“M(Q1,Q3)”描述,组间差异采用秩和检验进行比较。计数资料采用“频数”和“百分率/构成比(%)”描述,组间差异采用χ2检验进行比较,如理论频数T<5但≥1,采用连续校正的卡方检验。以P<0.05为差异有统计学意义。

结 果

一、研究对象基本情况

本研究共纳入肺结核患者991例,其中研究组纳入649例,对照组纳入342例。研究组纳入的649例患者中,进行GeneXpert检测的患者为370例(57.0%)。其中,北京市、武汉市、承德市纳入的患者中,进行GeneXpert检测的比例分别为93.0%(159/171)、44.7%(159/356)、42.6%(52/122)。对照组纳入的342例患者中,均未进行GeneXpert检测(100.0%)。因此,最终纳入分析的患者中,研究组为经GeneXpert检测的370例患者,对照组为未经GeneXpert检测的342例患者,符合研究设计的样本量要求。

两组患者中,性别比例和年龄构成差异均无统计学意义(P值均<0.05)。研究组以住院患者为主(68.6%),对照组以门诊患者为主(56.7%)。住院患者中,对照组的住院天数为7(4,9) d,长于研究组的5(3,7) d。见表1。

表1 两组患者基本情况比较

二、两组患者病原学检查情况比较

两组患者中,均有部分患者开展了痰涂片和TB-PCR检查。在痰涂片检查中,研究组痰涂片检查比例为77.0%(285/370),与对照组的71.9%(246/342)比较,差异无统计学意义(χ2=2.436,P=0.119)。在TB-PCR检查中,研究组的检查比例为11.6%(43/370),与对照组的14.6%(50/342)比较,差异也无统计学意义(χ2=1.407,P=0.236)。

三、两组患者诊断结果的比较

两组患者中,研究组病原学阳性率(88.9%)高于对照组(67.0%),也高于研究组中没有使用GeneXpert检测的患者的病原学阳性率(52.7%,147/279)。调查的病原学阳性患者中,研究组首诊确诊的患者比例为96.4%,有3.6%的患者转诊到定点医院确诊;对照组首诊确诊的患者比例为75.1%,有24.9%的患者转诊到定点医院确诊。同样,研究组诊断为肺结核(包括确诊和临床诊断)的比例为99.7%,明显高于对照组的75.7%。研究组肺结核诊断时间为1(1,5) d,明显短于对照组的4(1,11) d。见表2。

四、两组患者利福平耐药检测结果比较

研究组可以利用GeneXpert技术直接开展利福平耐药性检测,而对照组不具备耐药性检测能力。在研究组诊断的病原学阳性患者中,除1例未开展利福平耐药性检测外,其余(99.7%)均开展了利福平耐药性检测;开展耐药性检测的患者中,本院直接进行耐药性检测的患者占99.4%(314/316),发现利福平耐药患者8例,占该组医院利福平耐药患者的80.0%;这些患者的利福平耐药诊断时间为1(1,4) d。而对照组未开展耐药性检测,发现利福平耐药患者0例,该组6例利福平耐药患者全部转诊至定点医院后被发现,平均诊断时间为20(11,29) d。见表3。

表3 两组首诊发现的病原学阳性患者利福平耐药性检测情况

五、痰涂片、痰培养和GeneXpert对MTB检出比例的比较

研究组共有痰涂片、痰培养和GeneXpert等3种方法可以检测MTB,不同方法检出MTB的比例不同。同时做痰涂片和GeneXpert的肺结核患者共计295例,其中GeneXpert检出MTB的比例为82.0%(242/295),高于痰涂片检出的比例(33.6%,99/295),差异有统计学意义(χ2=142.092,P<0.001)。同时做痰培养和GeneXpert检测的肺结核患者共计124例,其中GeneXpert检出MTB的比例为86.3%(107/124),高于痰培养检出的比例(63.7%,79/124),差异有统计学意义(χ2=16.860,P<0.001)。

讨 论

一、重视和发挥综合医院作为结核病发现和诊断前哨阵地的作用

目前结核病仍然是我国的重大传染病,世界卫生组织估算我国2021年结核病新发患者约有78万例,位居全球第三位。同时,耐药结核病疫情也成为日益严重的问题,世界卫生组织估算2021年我国耐药结核病患者为3.3万例,亦位居全球第三位[7]。绝大部分结核病患者出现咳嗽咳痰等症状后,往往首诊于综合医院,或首诊于基层医疗机构后再转诊至综合医院。这些患者临床和影像学表现并不典型,尤其是老年人、罹患严重基础疾病者、免疫缺陷及糖尿病患者,与肺部其他疾病难以鉴别,容易造成诊断延误和误诊。1992年,全国肺结核与肺癌发现协作组对9座城市55家综合医院进行调查,发现住院15 d时有1/3的肺结核患者未被明确诊断[8]。2018—2020年,北京市某综合医院呼吸科病房诊断的57例肺结核患者中,从首诊至被确诊的时间间隔超过14 d的比例(即诊断延迟率)为43.9%[9]。

本次研究显示,纳入分析的712例肺结核患者中,病原学阳性肺结核患者为558例,占78.4%,利福平耐药患者为16例,占2.3%(16/712)。在这些患者中,对照组有24.9%的患者未能得到明确诊断,而明确诊断的患者就诊后的平均诊断时间为4(1,11) d。诊断延误不仅导致延误治疗,而且还会造成院内和社会传播,甚至引起聚集性疫情。1988—1995年间,曾报道美国发生11起,阿根廷和西班牙各发生2起耐多药结核病医院感染聚集性疫情[4]。摩尔多瓦的一项研究表明,减少肺结核的漏诊、及时在新诊断和复治患者中进行药敏检测等措施,可以明显减少该地区的肺结核发病率和病亡率[10]。因此,我国要实现终止结核病流行的目标,降低结核病发病率和病亡率,必须要足够重视和发挥综合医院作为结核病发现和诊断前哨阵地的作用。

二、综合医院应推广敏感度高、操作简便的分子生物学技术

2019年年末,新型冠状病毒感染疫情暴发后,我国很多大型综合医院越来越重视实验室能力的建设,在原有传统检验方法(痰涂片和痰培养)基础上,配备了GeneXpert等分子生物学技术。GeneXpert是世界卫生组织推荐的分子生物学技术,可用于检测MTB和利福平耐药性。研究结果表明,使用GeneXpert技术的综合医院可以大幅度提高病原学阳性肺结核患者的检出水平,较仅使用痰涂片检查的综合医院,病原学阳性患者的比例提高了21.9个百分点(88.9%～67.0%)。这与崔晓敬等[11]在中日友好医院开展分子生物学技术(GeneXpert技术)和液体培养方法提高综合医院结核病病原学诊断能力的研究结果相一致,他们的研究在开展GeneXpert和液体培养后,病原学阳性患者的比例提高了27.0个百分点。从另一个侧面来看,同一研究组中没有使用GeneXpert检测的病原学阳性率为52.7%(147/279),远低于使用GeneXpert检测的病原学阳性率(88.9%,329/370);前者诊断时间平均为4(1,11) d,也明显长于后者的1(1,5) d。

本研究也发现,3种检测MTB的方法中,同时开展GeneXpert和痰涂片的患者中,GeneXpert检出MTB的比例(82.0%)明显高于痰涂片(33.6%),反映出GeneXpert技术在实际应用中明显优于痰涂片。另一方面,同时开展GeneXpert和痰培养的患者中,GeneXpert检出MTB的比例(86.3%)也明显高于痰培养(63.7%)。虽然理论上痰培养可以从10～100 CFU/ml的痰液中检出MTB,而GeneXpert只能从50～150 CFU/ml的痰液中检出MTB[5],但由于痰培养对实验室人员的操作水平要求较高,导致了在实际应用中,自动化的GeneXpert技术更方便实用,反而能够检出更多的MTB。

在检测利福平耐药性方面,GeneXpert可以发现80.0%的利福平耐药患者,并且大多数当天即可实现诊断。而未使用GeneXpert的医院,尽管有6例利福平耐药患者,但均未在就诊的医院被发现,全部转诊到定点医院后才被发现,使利福平耐药诊断延误长达20(11,29) d,在一定程度上延长了传播的可能性。

研究同时发现,尽管使用GeneXpert技术可以大幅提高病原学阳性肺结核患者的检出比例和利福平耐药患者的发现水平,并且大幅缩短患者诊断时间,使患者尽早得到救治和减少传播。但在实际配备GeneXpert的综合医院中,北京市有93.0%的肺结核患者使用了GeneXpert技术进行检测,而武汉市和承德市仅44.7%和42.6%的患者使用了GeneXpert技术。武汉市在调查开始期间尚未开始使用GeneXpert技术;承德市一方面是因为GeneXpert检测技术没有纳入医保收费项目,部分患者承担不起费用,另一方面是由于承德市的综合医院并非每天开展检测,1周仅开展2～3次检测,导致部分患者未能及时进行检测。

综上所述,GeneXpert技术操作简便、检测时间短、敏感度和特异度高、生物安全要求较低,非常适宜在综合医院开展病原学阳性肺结核和耐药结核病的早期诊断。同时,为了提高GeneXpert技术的使用效率,建议应尽快将其纳入到医保报销目录中。

利益冲突所有作者均声明不存在利益冲突

作者贡献阮云洲:酝酿和设计实验、实施研究、采集数据、统计分析与解释数据、起草和修改文章;张红伟、李月华和马樱子:直接参与实施研究、采集数据、统计分析与解释数据、技术支持;成诗明和樊海英:技术/行政支持、指导;李仁忠:酝酿和设计实验、实施研究、采集数据、统计分析与解释数据、对文章的知识性内容作批评性审阅、获取研究经费、技术/材料支持、指导;赵雁林:对文章的知识性内容作批评性审阅、技术/行政支持、指导