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背景神经外科常见疾病如重度颅脑损伤、自发性脑出血、动脉瘤性蛛网膜下腔出血、急性缺血性卒中、脑动静脉畸形等病情严重,往往需要神经外科手术干预和长时间的重症监护室（intensive care unit,ICU）治疗。除了颅脑手术和长期ICU治疗,血脑屏障破坏、床旁有创操作、脑内留置外引流管等因素,均极大地增加了中枢神经系统感染（Central nervous system infection,CNSI）发生风险,可能导致更长的住院时间、更高的医疗费用和更严重的神经功能障碍甚至死亡,病死率高达15%～30%。早期明确诊断、识别致病病原体、针对性选择合理的抗感染药物是改善CNSI患者预后的关键因素。目前,临床最常用传统脑脊液培养作为CNSI病原体鉴定的方法。但是,传统脑脊液培养无法培养病毒、寄生虫等,病原体覆盖范围有限,而且易受病原菌含量、外界环境、抗菌药物使用和病原菌死亡等多种因素干扰,导致阳性率低,同时还存在耗时长的缺点,无法满足临床诊疗需求。尽管其他传统检测方法如免疫学、分子生物学技术等能快速识别包括病毒在内的常见CNSI病原体,但由于需要工作人员提前做出主观预判,而且病原体覆盖不全面,所以缺陷性仍较明显。宏基因组二代测序（metagenomics next generation sequencing,mNGS）技术是利用鸟枪测序原理,对患者标本中的全部微生物中所有DNA或RNA进行高通量测序,摆脱了微生物分离纯培养的限制,在不依赖先验认知前提下,只需要少量样品提取的核酸,就可以测定样品中所有微生物的核酸序列,识别致病、定植、罕见及未知病原体。区别于传统检测方法的耗时长、病原体覆盖有限、灵敏度低、干扰因素较多等不足,mNGS在拥有更高敏感性的同时又与“快速精准诊疗”理念相契合。目的探讨mNGS在神经外科围术期CNSI患者中的病原体检测能力、诊断效能和临床应用价值。方法前瞻性连续纳入2019年10月至2022年1月收治在河南省人民医院神经外科重症监护室（Neurosurgery Intensive Care Unit,NSICU）的80名围术期可疑CNSI患者,将采集的脑脊液标本同时行mNGS和传统脑脊液培养;1.由三位专业人员结合mNGS检测报告、脑脊液培养结果、患者临床特征、相关辅助检查等对CNSI患者致病病原体做出判定,比较mNGS和传统培养的病原体检测能力;2.以CNSI临床诊断为“金标准”,计算并比较mNGS与传统培养的灵敏度、特异度、阳性预测值、阴性预测值和Youden指数,同时采用受试者工作特征（ROC）曲线分析mNGS和传统培养的诊断效能;3.通过统计mNGS和传统培养方法从留取脑脊液标本到结果反馈给临床医师所用时间并进行比较,以评价两种方法在临床时效性方面的性能;4.根据mNGS检测报告指导临床对CNSI患者的抗感染药物调整情况进行描述,初步评估mNGS的临床应用价值;5.根据“临床认可”、“临床不认可”、“意义不明确”三大类指标对mNGS的临床干预性能做出评价,进一步评估mNGS的临床应用价值;6.将确诊CNSI患者的mNGS检出病原体序列数进行分层,对比不同组患者的NSICU住院时间、14天死亡率和90天死亡率,分析病原体序列数与患者住院时间和死亡率的关系。结果1.共纳入80例疑似CNSI患者,均经验性使用抗生素（100%）,最终临床确诊41例,其中细菌感染25例（革兰氏阳性菌8例,革兰氏阴性菌17例）,病毒感染6例,真菌感染3例,混合感染4例（细菌+病毒+真菌1例,细菌+病毒2例,真菌+病毒1例）,未明确病原体感染3例。41例CNSI患者中,mNGS阳性38例,并成功检测出29种不同病原体,包括细菌、病毒和真菌;传统培养阳性仅10例,检测出5种不同病原体,均为革兰氏阴性杆菌。所有检出病原体中,革兰阴性菌构成比最高（41.46%）,均为革兰阴性杆菌;其次为革兰阳性菌（19.51%）,其中绝大多数为革兰阳性球菌;病毒构成比为14.63%,其中最常见为人类疱疹病毒;真菌构成比最低,仅为7.32%,其中最常见为白色念珠菌;还有9.76%和7.32%的患者为混合感染和未知病原体感染。2.mNGS检测脑脊液的灵敏度、特异度、阳性预测值和阴性预测值分别为92.7%、92.3%、92.7%和31.1%;传统脑脊液培养的灵敏度、特异度、阳性预测值和阴性预测值分别为24.4%、100.0%、95.1%和26.0%。两种方法的Youden指数分别为0.850、0.244。ROC曲线分析显示,mNGS诊断CNSI的AUC为0.925（95%CI:0.858～0.992,P＜0.001）;传统脑脊液培养诊断CNSI的AUC为0.622（95%CI:0.499～0.745,P=0.061）。3.从留取脑脊液标本送检至结果反馈给临床医师,mNGS检测反馈平均时间为（30.21±5.40）h,传统培养平均时间为（107.14±11.62）h,两组相比具有显著统计学差异（P＜0.001）。在检测细菌阳性方面,mNGS检测结果反馈平均时间为（29.81±5.65）h,传统培养平均时间为（98.36±12.60）h,两组相比具有显著统计学差异（P=0.006）。4.41例CNSI患者中,25例（60.98%）患者的初始抗感染方案得到调整。23例（56.10%）为抗感染方案升级,其中14例（34.15%）增加了1种抗感染药物,3例（7.32%）增加了2种抗感染药物,6例（14.63%）更换了抗生素;2例（4.88%）为抗生素降级,均为减少1种抗生素。5.最终mNGS干预效果评价为临床认可的共69例,临床不认可的共6例,意义不明确的有5例;mNGS检测有积极影响的案例数占比为86.3%,存在消极影响的案例占比为7.5%。6.病原体序列数为0-499的患者平均住院时间为16.70±7.09d,远远低于序列数500-4999患者的23.17±15.25d和序列数≥5000患者的41.33±15.92d,三者相比具有统计学差异;患者病原体reads越高,患者90天死亡率越高,三组之间差异有统计学意义。结论对于神经外科围术期CNSI患者,mNGS具有良好的诊断效能和临床应用价值,能有效弥补传统脑脊液培养的不足,值得临床更广泛的应用和更深入的研究。