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背景:关节腔穿刺是术前诊断关节假体周围感染(PJI)的关键一步。尽管随着指南的不断更新,基于术前诊断性关节腔穿刺的检查手段正日趋完善,但仍有诸多问题尚未解决。例如,在临床操作中,对于血性关节液,常使用离心的方法去除血液对白细胞酯酶试纸结果的干扰。然而,鲜有研究进一步评价离心对白细胞酯酶试纸结果的影响。此外,对于无足量关节液患者的处理方案中,是否可采用生理盐水灌洗培养仍存在争议。无论支持或反对盐水灌洗,目前均缺乏高质量证据。在基础研究方面,相比非感染患者,PJI患者关节液的蛋白质组会产生哪些变化,是否存在可用于PJI诊断的未知优秀标记物仍有待研究。最后,如何将优秀生物标记物转化为临床可用的便捷诊断手段也值得探索和优化。综上所述,为了进一步完善和丰富基于术前关节腔穿刺的PJI诊断体系,本系列主要通过建立穿刺患者队列和关节液样本库,从临床和基础两个方面对上述问题进行探讨。方法:2015年4月至2018年12月,利用作者完成的术前诊断性穿刺患者资料,建立PJI患者队列作为临床研究部分的基础。将诊疗操作中剩余关节液冻存于-80度冰箱,作为样本库以供基础研究部分使用。PJI的判定依据为MSIS诊断标准2014修订版。临床研究部分中,①纳入2016年4月至2017年10月关节置换术后行诊断性关节腔穿刺患者133例。110例关节液于离心前、后分别进行白细胞酯酶试纸检测。23例由于血液干扰仅在离心后检測。试纸的结果根据比色卡可分为三部分,即Grade 3(++)、Grade2(+)、Gradel(其他)。比对离心前、后试纸结果变化,并计算相应敏感度、特异度、阳性预测值、阴性预測值及其相应95%可信区间。②纳入2015年4月至2018年8月共286例关节置换术后行诊断性关节腔穿刺病例。当穿刺获得的关节液>1.0ml时,采用关节原液进行培养,当穿刺获得的关节液≤1ml时,采用关节腔生理盐水灌洗培养。比较二者微生物培养的敏感度、特异度、阳性预测值、阴性预测值及其相应95%可信区间。基础研究部分中,③选取2015年5月至2017年3月冻存于-80度冰箱内的关节液样本50例作为探索集;2017年3月至2018年7月前瞻性收集117例关节液样本作为验证集。对上述关节液进行蛋白质谱检测并对结果进行数据分析。此外,2018年8月至2019年1月,前瞻性收集40例关节液样样本用于质谱靶向定量验证探索集和验证集结果。④采用基于彩色乳胶微粒的免疫层析技术,开发针对α-防御素的快速检测试纸。将试纸的检测结果与ELSIA结果比对,比较两种方法的一致性。结果:作者共行关节腔诊断性穿刺572例,其中关节置换术后患者376例,排除穿刺失败10例,各种原因导致的诊断不清25例。余下341例患者中包括感染175例,非感染166例。此外,样本库中留存的关节液样本共242例,其中感染106例,非感染125例,诊断不清11例。关于临床研究部分,①几乎所有的试纸结果在离心后均有不同程度的变浅。尽管在大多数病例中不影响结果的判读,但感染组、非感染组仍分别有18.6%(8/43)及17.9%(12/67)的试纸结果因此降级(downgrade)。在离心前,当取Grade 3(++)作为阳性标准时,其敏感度、特异度分别为97.7%(86.2%-99.9%)及100%(94.3%-100%)。离心后,当取Grade 2和Grade 3(++和+)共同作为阳性标准时,LE试纸的敏感度分别为92.5%(80.9%-97.6%)和100%(94.3%-100%)。②纳入的286例患者中,82例采用生理盐水灌洗培养,204例采用关节液原液培养。总体盐水灌洗率为28.6%(82/286)。髋、膝关节的盐水灌洗率分别为41.8%(61/146)及15.0%(21/140)。微生物培养的总体敏感度、特异度分别为0.795(0.720-0.857)及0.957(0.909-0.984)。对于生理盐水灌洗病例,培养的敏感度、特异度分别为0.851(0.717-0.938)及0.857(0.697-0.952)。关于基础研究部分,③PJI与非PJI患者关节液的差异蛋白中,骨髓细胞核分化抗原(MNDA)及人白细胞蛋白酶-3(PRTN3)是诊断关节假体周围感染的优秀指标,无论在探索集、验证集,MNDA、PRTN3均可被质谱稳定的检测并保持高诊断效能。这一结论可被质谱靶向定量进一步验证。如联合使用MNDA与PRNT3诊断PJI,其AUC可达0.975。④使用α-防御素快速诊断试纸可在20min左右完成检测,其诊断PJI的敏感度、特异度、阳性预测值、阴性预测值分别为0.857,0.933,0.857以及0.933。而使用ELSIA法检测时,其曲线下面积AUC为0.969。当取15.44μg/ml为阳性阈值时,其敏感度、特异度、阳性预测值、阴性预测值分别为1.000、0.900、0.824以及1.000。两种检测方法有相对较好的一致性(Kappa=0.752)。结论:①离心对白细胞酯酶试纸结果会产生影响,我们建议,离心前采用Grade 3(++)作为试纸阳性标准;而离心后采用Grade 3及Grade 2共同作为试纸阳性标准。②对关节液不足患者采用生理盐水灌洗培养是一种可行的方案。关节外科医生应重新考虑其在PJI诊断中的价值。③MNDA与PRTN3是关节液中两个新型优秀生物标记物,有潜力用于临床中的PJI的诊断。④尽管反应条件还需进一步优化,但基于免疫层析技术的α-防御素快速检测试纸已可在20min左右完成检测,且结果与ELSIA检测相似,有望日后用于临床。同时这也为质谱结果的临床转化奠定了前期基础。