引用本文： 毛志剛, 王霞, 金詠梅, 熊明, 鄭沁, 粟軍. 應用受試者工作特征曲線探討UF-1000i尿沉渣分析儀在快速篩檢泌尿系統感染中的應用. 華西醫學, 2014, 29(6): 1092-1095. doi: 10.7507/1002-0179.20140333 復制
泌尿系統感染（UTI）是由細菌在尿道內大量繁殖引起的腎盂腎炎、膀胱炎和尿道炎等疾病的總稱，是泌尿系統常見疾患之一，如果診斷延誤，可能會導致慢性感染或敗血癥。定量的尿液細菌培養是診斷UTI的金標準，但其培養時間長，陽性率低，使得UTI很難早期診斷和治療[1]。流式尿沉渣分析儀UF-1000i （日本Sysmex公司）是以支持UTI快速診斷為目的而研發的一款新型尿沉渣分析儀[2]。為評價UF-1000i分析儀在尿液沉渣檢測中細菌計數與尿液細菌定量培養的相關性，從而探索聯合尿白細胞（WBC）檢測在UTI診斷中的臨床效能[3]，我們以2013年8月－12月收治的218例疑似感染患者為對象，就其采集的尿液進行檢測對比，具體實驗報告如下。
1 資料與方法
1.1 一般資料
尿沉渣標本均來自2013年8月－12月四川大學華西醫院住院及門診疑似UTI的218例患者，其中男95例，女123例；年齡13～95歲，平均54.7歲。嚴格按照中段尿采集指南和《尿沉渣沉渣標準化的建議》[4]采集和前處理標本，同時留取2份≥30 mL 清潔中段尿分別盛裝在一次性無菌有蓋容器內，立即送檢，在2 h內完成檢測或接種。
1.2 儀器和試劑
UF-1000i全自動尿沉渣分析儀及配套試劑（包括UFII質控品），由日本Sysmex公司提供。血平板與麥康凱平板為我院微生物室自制，細菌鑒定儀Vitek 2 compact及配套細菌鑒定板由法國梅里埃（Biomeriux）公司提供。
1.3 方法
1.3.1 定量細菌培養及鑒定
充分混勻無菌杯中的標本后，用定量接種環取尿沉渣標本10 μL，定量接種于血平板和麥康凱平板上，37℃孵箱孵育18～24 h后，作菌落計數，無細菌生長的標本繼續孵育24 h后觀察有無生長。以G-菌＞105 CFU/mL或G+＞104 CFU/mL 為培養陽性。挑取單個菌落，用Biomeriux Vitek 2 compact 細菌鑒定儀鑒定菌株到種。
1.3.2 尿沉渣分析儀（UF-1000i）檢測
儀器每天用UFII專用質控品（2種濃度級別）進行質控監控，上機分自動進樣與手動進樣2種模式。如果是手動進樣，需要將標本充分混勻后再上機進樣；如自動進樣，需要將標本轉移至潔凈無污染的試管中再放入自動進樣架分析，所有樣本在1 h內完成檢測。對于WBC計數＞25/μL的尿沉渣標本均進行鏡檢以驗證WBC計數結果。
1.3.3 UF1000i的細菌計數與培養計數相關性
選取常見G+菌株和G-菌株評價細菌定量培養結果與UF-1000i計數結果相關性。使用經準確鑒定的G-菌株大腸埃希菌菌株和G+菌株金黃色葡萄球菌菌株，用液體培養基制成濃度約為107～108 CFU/mL的濃菌液，分成2份，一份接種于血平板精確定量其濃度；一份用生理鹽水稀釋制成10倍稀釋系列的稀釋液。2次檢測計算平均值。選取102～107 CFU/mL濃度范圍內菌液濃度，將理論稀釋結果和測定結果取對數后，計算線性回歸方程和相關系數，繪制線性回歸曲線。
1.4 統計學方法
采用Microsoft Excel 2007及SPSS 17.0統計軟件進行數據處理和分析。UF1000i的細菌計數與培養計數相關性分析采用線性回歸分析，計算線性回歸方程。制作受試者工作特征（ROC）曲線將尿液培養結果與尿沉渣細菌計數結果、WBC計數結果錄入ExceL后，用SPSS 17.0統計軟件繪制ROC曲線圖[5, 6]，分別計算細菌計數和WBC計數曲線下面積，并判斷最佳約登指數的細菌計數和WBC計數結果。計數資料采用百分比表示。
2 結果
2.1 UF1000i的細菌計數與培養計數相關性
UF1000i的細菌計數與培養的結果相關性良好，儀器細菌計數結果檢測范圍寬廣，計數結果準確可靠。大腸埃希菌菌株線性回歸方程為：y=1.030x-0.301，金黃色葡萄球菌菌株線性回歸方程為：y=0.984x+0.217，相關性良好。見圖 1。
圖1
大腸埃希菌菌株和金黃色葡萄球菌株細菌計數與UF-1000i檢測的關系 a. 大腸埃希菌菌株細菌培養定量結果與UF-1000i計數結果線性回歸曲線 b. 金黃色葡萄球菌菌株細菌培養定量結果與UF-1000i計數結果線性回歸曲線
2.2 尿培養陽性細菌種群分布情況
218例尿標本中尿細菌培養陽性結果65份，陽性率29.82%（65/218）。共分離培養陽性菌株80株，部分患者存在2種細菌同時感染泌尿系統的現象，感染病原菌以G-菌為主，占63.75%，其中以大腸埃希菌為最，占40%。見表 1。
表1
泌尿系統感染的菌群分布（n=80）
2.3 細菌培養結果與文獻報道細菌截斷值之間的相關性
218例尿標本中選取臨床診斷有效者196例，UF-1000i 儀器細菌檢測以125 CFU/μL為截斷值[7]，其細菌培養結果和尿UF-1000i細菌計數結果的比較（以培養結果為判斷金標準）見表 2。與清潔中段尿培養相比，UF-1000i 儀器檢測細菌≥125 CFU/μL[7]時，其陽性率為34.18%（67/196），尿培養陽性率為62.69%（42/67），明顯高于盲法培養陽性率33.16%（65/196）表明UF-1000i具有較高的靈敏度。當UF-1000i儀器細菌＜125/μL時，培養結果陰性率為82.17%（106/129），其假陰性率為17.83%（23/129）。因此，UF-1000i 儀器能快速、直接、準確地計數細菌，通過采用適當的截斷值，其計數結果既可以作為UTI診斷的間接依據，也可以作為判斷尿培養的直接依據，是UTI篩查的良好方法；同時也是在培養結果未明確但存在UTI癥狀時指導臨床UTI經驗用藥的直接依據。
表2
細菌培養結果和尿UF-1000i細菌計數結果（n=196，例）
2.4 截斷值確立
本次研究中診斷為UTI者共133例，占67.86%（133/196）。在診斷為UTI的患者中，尿培養陽性的診斷符合率為48.87%（65/133）。將上述196例標本以尿液細菌培養結果作為“金標準”，與UF-1000i分析儀檢測的細菌計數和WBC計數，繪制ROC曲線（圖 2）。UF-1000i尿液分析儀檢測細菌計數和WBC計數的ROC曲線下面積分別為0.894和0.839；最佳約登指數的WBC計數和細菌計數的臨界值分別為≥31.0/μL 和≥38.8/μL。以此為臨界值細菌計數的靈敏度和特異度分別為84.3%和80.6%，陽性似然比為4.30，陰性似然比為0.80；其WBC計數的靈敏度和特異度分別為78.3%和80.4%，陽性似然比為3.99，陰性似然比為1.11。
圖2
UF-1000i尿液分析儀檢測細菌計數和WBC計數的ROC曲線
3 討論
UTI是泌尿系統的常見疾病，其診斷的金標準是清潔中段尿細菌培養。一種有效的培養前篩檢方法可以減少許多不必要的培養，并減少患者的就診時間和診療費用[8]。UF-1000i是一種新型尿沉渣流式細胞分析儀，它有專用的細菌檢測通路，可以對細菌進行精確定量，這是其較目前其他尿沉渣分析儀具有的優勢之一。
本研究旨在應用ROC曲線探討UF-1000i尿沉渣分析儀定量檢測尿沉渣白細胞和細菌數作為快速篩檢UTI的可行性。臨床上UTI診斷的“金標準”是清潔中段尿培養，G-菌以菌落計數≥105 CFU/mL為陽性，而G+菌以菌落計數≥104 CFU/mL為陽性。218份尿標本培養中選取診斷明確的196份標本進行分析。尿培養陽性65份，陽性率29.82%。共分離培養陽性菌株80株，以大腸埃希菌為首，共分離出32株，占40%，菌群分布與國內文獻報道相似[9]。將上述196份標本分別進行尿液細菌培養和UF-1000i分析儀檢測細菌數，將尿沉渣細菌培養結果作為“金標準”，以UF-1000i分析儀檢測的細菌數≥125 CFU/μL[7]作為截斷值進行判斷時其培養陽性率可達62.69%，但其假陰性率高達17.83%。因此，我們認為此截斷值可以作為UTI診斷的間接依據，但不適合作為判斷是否需要進行尿培養的篩查依據。細菌培養陽性率低，有66.84%（131/196）的尿液細菌培養陰性但診斷為UTI的患者，其原因可能為：① 目前受尿液細菌培養方法所限，其培養陽性率低；② 與目前臨床上早期使用抗生素和抗生素濫用有關。尿液殘存低濃度的抗生素抑制細菌生長從而導致培養結果陽性率較低。但是UF-1000i細菌計數則受抗生素和培養方法干擾較小，可以彌補培養結果陽性率較低的不足。
本文通過ROC曲線所建的WBC計數和細菌計數的截斷值略低于文獻報告[7, 10, 11]，原因可能為：① 本次所有納入標本均按照無菌中段尿留取指南留取，并采用無菌容器運輸，盡可能地避免了標本的污染和容器細菌干擾；② 極力縮短標本處理時間，減少了陽性標本自身細菌繁殖對結果的干擾。但本實驗也有不足之處，如由于納入樣本量較少，未能按性別對細菌計數的截斷值進行分組計算。
UF-1000i尿沉渣分析儀不僅可以提供WBC計數和細菌計數，同時還可以提供直觀的細菌檢測散點圖和UTI診斷信息，通過圖形分析可以初步判斷檢出細菌為球菌、桿菌或是混合細菌感染[12, 13]。結合UTI常見病原菌的臨床分布情況和耐藥情況，可以對典型的細菌直方圖進行分析以指導在細菌培養結果不明情況下的臨床經驗治療用藥，輔助臨床醫生選擇合理有效的抗生素，減輕患者疾痛和降低患者診療費用[14]。上述功能本研究未進行實驗證實，僅起拋磚引玉之功，需要我們今后以及各位同行下一步去探索。
綜上所述，UF-1000i可以準確計數尿沉渣中存在的各種細菌，不易受干擾，結果快速準確，在UTI的診斷和療效監測過程中具有巨大的應用價值。采用適當的截斷值進行分析，可以作為判斷尿液培養的直接依據和UTI診斷的間接依據；指導臨床在UTI初期經驗用藥，合理有效地選擇抗生素及早緩解患者疾患。
泌尿系統感染（UTI）是由細菌在尿道內大量繁殖引起的腎盂腎炎、膀胱炎和尿道炎等疾病的總稱，是泌尿系統常見疾患之一，如果診斷延誤，可能會導致慢性感染或敗血癥。定量的尿液細菌培養是診斷UTI的金標準，但其培養時間長，陽性率低，使得UTI很難早期診斷和治療[1]。流式尿沉渣分析儀UF-1000i （日本Sysmex公司）是以支持UTI快速診斷為目的而研發的一款新型尿沉渣分析儀[2]。為評價UF-1000i分析儀在尿液沉渣檢測中細菌計數與尿液細菌定量培養的相關性，從而探索聯合尿白細胞（WBC）檢測在UTI診斷中的臨床效能[3]，我們以2013年8月－12月收治的218例疑似感染患者為對象，就其采集的尿液進行檢測對比，具體實驗報告如下。
1 資料與方法
1.1 一般資料
尿沉渣標本均來自2013年8月－12月四川大學華西醫院住院及門診疑似UTI的218例患者，其中男95例，女123例；年齡13～95歲，平均54.7歲。嚴格按照中段尿采集指南和《尿沉渣沉渣標準化的建議》[4]采集和前處理標本，同時留取2份≥30 mL 清潔中段尿分別盛裝在一次性無菌有蓋容器內，立即送檢，在2 h內完成檢測或接種。
1.2 儀器和試劑
UF-1000i全自動尿沉渣分析儀及配套試劑（包括UFII質控品），由日本Sysmex公司提供。血平板與麥康凱平板為我院微生物室自制，細菌鑒定儀Vitek 2 compact及配套細菌鑒定板由法國梅里埃（Biomeriux）公司提供。
1.3 方法
1.3.1 定量細菌培養及鑒定
充分混勻無菌杯中的標本后，用定量接種環取尿沉渣標本10 μL，定量接種于血平板和麥康凱平板上，37℃孵箱孵育18～24 h后，作菌落計數，無細菌生長的標本繼續孵育24 h后觀察有無生長。以G-菌＞105 CFU/mL或G+＞104 CFU/mL 為培養陽性。挑取單個菌落，用Biomeriux Vitek 2 compact 細菌鑒定儀鑒定菌株到種。
1.3.2 尿沉渣分析儀（UF-1000i）檢測
儀器每天用UFII專用質控品（2種濃度級別）進行質控監控，上機分自動進樣與手動進樣2種模式。如果是手動進樣，需要將標本充分混勻后再上機進樣；如自動進樣，需要將標本轉移至潔凈無污染的試管中再放入自動進樣架分析，所有樣本在1 h內完成檢測。對于WBC計數＞25/μL的尿沉渣標本均進行鏡檢以驗證WBC計數結果。
1.3.3 UF1000i的細菌計數與培養計數相關性
選取常見G+菌株和G-菌株評價細菌定量培養結果與UF-1000i計數結果相關性。使用經準確鑒定的G-菌株大腸埃希菌菌株和G+菌株金黃色葡萄球菌菌株，用液體培養基制成濃度約為107～108 CFU/mL的濃菌液，分成2份，一份接種于血平板精確定量其濃度；一份用生理鹽水稀釋制成10倍稀釋系列的稀釋液。2次檢測計算平均值。選取102～107 CFU/mL濃度范圍內菌液濃度，將理論稀釋結果和測定結果取對數后，計算線性回歸方程和相關系數，繪制線性回歸曲線。
1.4 統計學方法
采用Microsoft Excel 2007及SPSS 17.0統計軟件進行數據處理和分析。UF1000i的細菌計數與培養計數相關性分析采用線性回歸分析，計算線性回歸方程。制作受試者工作特征（ROC）曲線將尿液培養結果與尿沉渣細菌計數結果、WBC計數結果錄入ExceL后，用SPSS 17.0統計軟件繪制ROC曲線圖[5, 6]，分別計算細菌計數和WBC計數曲線下面積，并判斷最佳約登指數的細菌計數和WBC計數結果。計數資料采用百分比表示。
2 結果
2.1 UF1000i的細菌計數與培養計數相關性
UF1000i的細菌計數與培養的結果相關性良好，儀器細菌計數結果檢測范圍寬廣，計數結果準確可靠。大腸埃希菌菌株線性回歸方程為：y=1.030x-0.301，金黃色葡萄球菌菌株線性回歸方程為：y=0.984x+0.217，相關性良好。見圖 1。
圖1
大腸埃希菌菌株和金黃色葡萄球菌株細菌計數與UF-1000i檢測的關系 a. 大腸埃希菌菌株細菌培養定量結果與UF-1000i計數結果線性回歸曲線 b. 金黃色葡萄球菌菌株細菌培養定量結果與UF-1000i計數結果線性回歸曲線
2.2 尿培養陽性細菌種群分布情況
218例尿標本中尿細菌培養陽性結果65份，陽性率29.82%（65/218）。共分離培養陽性菌株80株，部分患者存在2種細菌同時感染泌尿系統的現象，感染病原菌以G-菌為主，占63.75%，其中以大腸埃希菌為最，占40%。見表 1。
表1
泌尿系統感染的菌群分布（n=80）
2.3 細菌培養結果與文獻報道細菌截斷值之間的相關性
218例尿標本中選取臨床診斷有效者196例，UF-1000i 儀器細菌檢測以125 CFU/μL為截斷值[7]，其細菌培養結果和尿UF-1000i細菌計數結果的比較（以培養結果為判斷金標準）見表 2。與清潔中段尿培養相比，UF-1000i 儀器檢測細菌≥125 CFU/μL[7]時，其陽性率為34.18%（67/196），尿培養陽性率為62.69%（42/67），明顯高于盲法培養陽性率33.16%（65/196）表明UF-1000i具有較高的靈敏度。當UF-1000i儀器細菌＜125/μL時，培養結果陰性率為82.17%（106/129），其假陰性率為17.83%（23/129）。因此，UF-1000i 儀器能快速、直接、準確地計數細菌，通過采用適當的截斷值，其計數結果既可以作為UTI診斷的間接依據，也可以作為判斷尿培養的直接依據，是UTI篩查的良好方法；同時也是在培養結果未明確但存在UTI癥狀時指導臨床UTI經驗用藥的直接依據。
表2
細菌培養結果和尿UF-1000i細菌計數結果（n=196，例）
2.4 截斷值確立
本次研究中診斷為UTI者共133例，占67.86%（133/196）。在診斷為UTI的患者中，尿培養陽性的診斷符合率為48.87%（65/133）。將上述196例標本以尿液細菌培養結果作為“金標準”，與UF-1000i分析儀檢測的細菌計數和WBC計數，繪制ROC曲線（圖 2）。UF-1000i尿液分析儀檢測細菌計數和WBC計數的ROC曲線下面積分別為0.894和0.839；最佳約登指數的WBC計數和細菌計數的臨界值分別為≥31.0/μL 和≥38.8/μL。以此為臨界值細菌計數的靈敏度和特異度分別為84.3%和80.6%，陽性似然比為4.30，陰性似然比為0.80；其WBC計數的靈敏度和特異度分別為78.3%和80.4%，陽性似然比為3.99，陰性似然比為1.11。
圖2
UF-1000i尿液分析儀檢測細菌計數和WBC計數的ROC曲線
3 討論
UTI是泌尿系統的常見疾病，其診斷的金標準是清潔中段尿細菌培養。一種有效的培養前篩檢方法可以減少許多不必要的培養，并減少患者的就診時間和診療費用[8]。UF-1000i是一種新型尿沉渣流式細胞分析儀，它有專用的細菌檢測通路，可以對細菌進行精確定量，這是其較目前其他尿沉渣分析儀具有的優勢之一。
本研究旨在應用ROC曲線探討UF-1000i尿沉渣分析儀定量檢測尿沉渣白細胞和細菌數作為快速篩檢UTI的可行性。臨床上UTI診斷的“金標準”是清潔中段尿培養，G-菌以菌落計數≥105 CFU/mL為陽性，而G+菌以菌落計數≥104 CFU/mL為陽性。218份尿標本培養中選取診斷明確的196份標本進行分析。尿培養陽性65份，陽性率29.82%。共分離培養陽性菌株80株，以大腸埃希菌為首，共分離出32株，占40%，菌群分布與國內文獻報道相似[9]。將上述196份標本分別進行尿液細菌培養和UF-1000i分析儀檢測細菌數，將尿沉渣細菌培養結果作為“金標準”，以UF-1000i分析儀檢測的細菌數≥125 CFU/μL[7]作為截斷值進行判斷時其培養陽性率可達62.69%，但其假陰性率高達17.83%。因此，我們認為此截斷值可以作為UTI診斷的間接依據，但不適合作為判斷是否需要進行尿培養的篩查依據。細菌培養陽性率低，有66.84%（131/196）的尿液細菌培養陰性但診斷為UTI的患者，其原因可能為：① 目前受尿液細菌培養方法所限，其培養陽性率低；② 與目前臨床上早期使用抗生素和抗生素濫用有關。尿液殘存低濃度的抗生素抑制細菌生長從而導致培養結果陽性率較低。但是UF-1000i細菌計數則受抗生素和培養方法干擾較小，可以彌補培養結果陽性率較低的不足。
本文通過ROC曲線所建的WBC計數和細菌計數的截斷值略低于文獻報告[7, 10, 11]，原因可能為：① 本次所有納入標本均按照無菌中段尿留取指南留取，并采用無菌容器運輸，盡可能地避免了標本的污染和容器細菌干擾；② 極力縮短標本處理時間，減少了陽性標本自身細菌繁殖對結果的干擾。但本實驗也有不足之處，如由于納入樣本量較少，未能按性別對細菌計數的截斷值進行分組計算。
UF-1000i尿沉渣分析儀不僅可以提供WBC計數和細菌計數，同時還可以提供直觀的細菌檢測散點圖和UTI診斷信息，通過圖形分析可以初步判斷檢出細菌為球菌、桿菌或是混合細菌感染[12, 13]。結合UTI常見病原菌的臨床分布情況和耐藥情況，可以對典型的細菌直方圖進行分析以指導在細菌培養結果不明情況下的臨床經驗治療用藥，輔助臨床醫生選擇合理有效的抗生素，減輕患者疾痛和降低患者診療費用[14]。上述功能本研究未進行實驗證實，僅起拋磚引玉之功，需要我們今后以及各位同行下一步去探索。
綜上所述，UF-1000i可以準確計數尿沉渣中存在的各種細菌，不易受干擾，結果快速準確，在UTI的診斷和療效監測過程中具有巨大的應用價值。采用適當的截斷值進行分析，可以作為判斷尿液培養的直接依據和UTI診斷的間接依據；指導臨床在UTI初期經驗用藥，合理有效地選擇抗生素及早緩解患者疾患。
