专题笔谈│胸腔积液指标测定的临床意义

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专题笔谈│胸腔积液指标测定的临床意义

代　冰，蔡栩栩

中国实用儿科杂志  2017  Vol.32（3）：193-198

摘要

胸腔积液是一些疾病进展过程中的并发症，其发病率近年来呈现逐年攀升的趋势。胸腔积液的病因较多，其实验室检查包括常规检查以及细胞、生化、免疫学、微生物学检查。感染是儿童胸腔积液的主要原因，针对感染性胸腔积液的分子生物学检测新技术，如聚合酶链反应技术、核酸扩增技术，及部分新型生物标记物，包括降钙素原、C反应蛋白、穿透素-3、芳香族氨基酸等，用于鉴别类肺炎性胸腔积液、结核性胸腔积液或恶性胸腔积液。通过对胸腔积液的实验室检查指标、分子生物学新技术以及新型生物标记物的临床意义进行比较分析，以期能够早期明确儿童胸腔积液的性质进行病因诊断，从而选择适宜的治疗手段，防止病情恶化并改善预后。

关键词

胸腔积液；鉴别诊断；分子生物学检测技术；生物标记物

中图分类号：Ｒ72　文献标志码：A　

作者单位：中国医科大学附属盛小儿呼吸内科，辽宁  沈阳  110004

通讯作者：蔡栩栩，电子信箱：[e-mail]

胸膜腔是位于肺和胸壁之间的潜在腔隙。正常情况下胸膜腔内有一层很薄的液体，在呼吸运动时起润滑作用。任何因素使胸膜腔内液体形成过快或吸收过缓，即产生胸腔积液（pleural effusion）。据估计，全球每100万人中就有3000人罹患胸腔积液［1］。胸腔积液通常是一些疾病进展过程中的并发症，在儿童常见于肺部感染性疾病，也可见于胸部外伤、胸部恶性肿瘤、肺外脏器功能障碍和结缔组织病等全身性疾病。根据胸腔积液的性质可分为漏出液和渗出液，根据渗出液中主要成分的不同又可分为脓胸、血胸和乳糜胸等。如何早期明确胸腔积液的性质，作出病因诊断，进行诊断性胸腔穿刺和胸腔积液检查至关重要。近年来，随着分子生物学检测技术的发展，一些新的胸腔积液检测项目逐渐被临床认可，对早期明确胸腔积液的性质，进行病因诊断，选择适宜的治疗手段，防止病情恶化，改善预后具有重要意义。现将胸腔积液常规指标的测定和检测技术的进展及临床意义介绍如下。

1  常规检查

常规检查包括胸腔积液外观，即颜色、透明度、 凝固性，相对密度和蛋白定性实验，以及细胞计数，包括白细胞计数及白细胞分类计数。胸腔积液黏蛋白定性试验（ Rivalta 试验） 是一种简易的蛋白定性试验，可区分渗出液和漏出液，见表1。

1.1　外观　漏出液透明清亮，静置不凝固，相对密度＜1.016～1.018，常见于充血性心力衰竭、水钠潴留等引起的循环静水压增高性疾病，肝硬化、肾病综合征和低蛋白血症等在儿童漏出性胸腔积液中相对少见。渗出液多呈草黄色，稍浑浊，易有凝块，相对密度＞1.018。儿童感染性胸腔积液常为渗出液，如细菌、肺炎支原体、结核菌、病毒和寄生虫感染。血性胸腔积液呈洗肉水样或静脉血样，可见于肿瘤；儿童结核性胸腔积液外观则更多见为草绿色，透明或微浑；乳状胸腔积液多为乳糜胸，可见于先天性肺淋巴管扩张症、淋巴瘤等疾病。脓胸在外观上须与乳糜胸鉴别，黄色脓液多为葡萄球菌感染，黄绿色脓液多为肺炎链球菌感染，绿色有臭味脓液则为厌氧菌感染；某些寄生虫性胸腔积液也可呈现为脓性胸腔积液，如阿米巴脓胸，表现为浑浊、不透明的巧克力色或红棕色脓液。
1.2　细胞计数　胸膜炎症时，胸腔积液中可见各种炎症细胞及增生与退化的间皮细胞。漏出液细胞数常＜100×106/L，以淋巴细胞与间皮细胞为主；渗出液白细胞计数常＞500×106/L，脓胸时白细胞多达10 000×106/L以上。中性粒细胞增多提示为急性化脓性炎症；淋巴细胞为主多为结核性或肿瘤性；寄生虫感染或结缔组织病时嗜酸性粒细胞常增多。胸腔积液中红细胞超过5.0×109/L，可呈淡红色，多由恶性肿瘤或结核所致。

2  生化检查

胸腔积液生化检查包括pH值、葡萄糖、总蛋白、脂类以及酶的检测。其中pH值、葡萄糖浓度及乳酸脱氢酶是研究最多、最可靠的提示胸膜感染的生化指标。pH值在胸腔积液中最敏感，但其不稳定，很容易受检测时间和方式影响。与pH值相比，葡萄糖浓度更加稳定可靠。当病原学检查结果阴性而临床高度怀疑胸膜感染时，部分临床医生会用胸腔积液的pH值、葡萄糖浓度等生化指标替代病原学结果来诊断胸膜炎［2］。
2.1　pH值　正常胸腔积液pH值接近7.6。pH值降低可见于不同原因的胸腔积液，脓胸、食管破裂和结缔组织病等胸腔积液pH值常降低，明显降低（如＜7.0）仅见于脓胸或食管破裂所致的胸腔积液，结核性和恶性积液也可降低。
2.2　葡萄糖　正常胸腔积液中葡萄糖含量与血中含量相近。漏出液与多数渗出液葡萄糖含量正常；而脓胸、类风湿性关节炎、系统性红斑狼疮、结核和恶性胸腔积液中含量可＜3.3 mmol/L。
2.3　蛋白质　渗出液蛋白含量较高（＞30 g/L），胸腔积液/血清比值＞0.5； 漏出液蛋白含量较低（＜30 g/L），以清蛋白为主， Rivalta 试验阴性。
2.4　脂类　主要检测胆固醇和甘油三酯，胆固醇LDH＞1.60 mmol/L 多为恶性积液；胸腔积液中甘油三酯＞1.26 mmol/L提示乳糜性胸腔积液，＜0.57 mmol/L可排除乳糜性胸腔积液。
2.5　酶　针对儿童胸腔积液的酶学检测主要包括乳酸脱氢酶（LDH）、腺苷脱氨酶（ADA）等。渗出液LDH含量增高（＞200U/L），且胸腔积液/血清LDH比值＞0.6。LDH 活性是反应胸膜炎症程度的指标， 其值越高， 表明炎症越明显， LDH 在化脓性感染中最高，其次为恶性胸腔积液，LDH＞500 U/L常提示已并发细菌感染或恶性肿瘤；ADA 在结核性胸腔积液中显著增高，可区分结核性与恶性积液。

3  免疫学检查

免疫学检查包括C反应蛋白（CRP）、类风湿因子、肿瘤坏死因子（TNF）、 白介素-22、白介素-16和肿瘤标志物，如癌胚抗原等。由于胸膜感染患者胸腔积液培养的敏感性尚未达到100％，对于尚未形成脓胸且胸腔积液培养阴性者须完善其他检查，来找到早期胸膜感染的证据。大多数研究认为，儿童感染性胸腔积液最初是由于肺实质感染后炎症刺激使毛细血管上皮受损，炎性细胞因子释放，如白介素-6、白介素-8、TNF等，使胸膜新陈代谢加快，液体渗出增加，从而形成胸腔积液。有研究指出，胸腔积液白介素-18水平与嗜中性粒细胞性胸膜炎症的严重程度密切相关，尤其在脓胸患者中，其胸腔积液白介素-18水平明显上调［3］。因此上述细胞因子活跃或许可以作为早期胸膜感染的证据。

4  微生物学检查

儿童感染性胸腔积液起病较急，常伴有肺部感染性病变，诊断主要依靠病原微生物学检查。英国胸科学会指出，所有胸腔积液样本均应送检行微生物学检查，包括取胸腔积液沉渣涂片进行革兰染色镜检直接查找细菌，对于怀疑为结核性胸腔积液的则做抗酸染色，也可将胸腔积液充分混匀后进一步分离培养，对病原诊断与鉴别诊断有一定帮助。一旦胸腔穿刺抽出脓液或胸腔积液培养出革兰染色阳性细菌，可以直接诊断胸膜炎。然而由于病原菌培养易受抗生素使用情况的影响，其阳性率并不高，研究表明，感染性胸腔积液的微生物学诊断率尚不足50%［4］，意味着病原学阴性并不能排除胸腔感染，部分患者仍需行经验性抗感染治疗。

如何提高微生物学诊断率，以便更好地进行抗生素的选择仍然是胸腔感染的一个重要研究领域。Menzies等［5］发现用BACTEC血培养瓶系统，联合标准平板培养基一起培养胸腔积液，可使微生物培养的敏感性提高约20%，且可直接影响约4%的患者抗生素的使用。为提高胸膜炎诊断的速度及准确度。Strachan等［6］采用免疫层析法检测胸腔积液中肺炎链球菌抗原的含量，发现其灵敏度＞84％，特异度＞94％，该研究也提示，胸腔积液肺炎链球菌抗原检测有助提高胸腔积液的病原学诊断率。Perez等［7］针对38例肺炎旁胸腔积液患儿，分别应用免疫层析法检测胸腔积液中肺炎链球菌抗原和聚合酶链反应（polymerase chain reaction，PCR）技术检测胸腔积液中肺炎链球菌DNA，其肺炎链球菌阳性率分别为63%和81%，研究指出，这两种检测手段的诊断阳性率均优于传统的病原学培养，并且对于抗原检测阴性的样本可考虑进行更加敏感的PCR检测。

5  分子生物学检测

分子生物学检测是近年来发展起来并应用于临床实验诊断的新技术，包括PCR技术和核酸扩增技术（nucleic acid amplification technique，NAAT）等。相对于传统的细菌培养技术而言，分子生物学技术受抗生素应用的影响较小［8］，除了能够进一步提高病原学诊断率外，这些技术还可用于评估病情、监测治疗效果。
5.1　PCR　近年来有研究发现，应用PCR技术对胸腔积液进行病原学检测有助于提高胸腔积液的病原学诊断率。来自欧洲的一项前瞻性研究证实［9］，应用实时荧光定量PCR技术病原学诊断率提高了近3倍，并且通过胸腔积液PCR检测进一步发现引起类肺炎性胸腔积液（parapneumonic effusion，PPE）的主要病原除常见的肺炎链球菌以外，还有非典型病原体以及病毒的存在，分别占据全部病原学的13.8%和20.7%。Reinwald等［10］的研究表明，基于曲霉菌的PCR检测技术对侵袭性肺曲霉菌病患儿的胸腔积液样本进行分析，其诊断敏感度86%、特异度100%，研究结果提示，胸腔积液的曲霉菌PCR 检测技术显著提升了儿童侵袭性肺曲霉菌病的诊断效能。此外，应用PCR检测结核分枝杆菌DNA对病因学诊断的阳性率明显高于常规涂片和培养，因而特别适用于难于培养和生长缓慢的结核分枝杆菌的诊断。Kalantri等［11］研究显示，结核性胸膜炎患者胸腔积液实时荧光TB-DNA-PCR与 γ 干扰素及ADA检测比较敏感度较低，但阳性似然比更高。TB-DNA-PCR的假阴性结果目前考虑为胸腔积液样本中所含结核分枝杆菌菌量较少的缘故。
5.2 　NAAT　近年来关于病原诊断领域NAAT相关研究较多［2］，该技术以临床样本中病原体的DNA或RNA为检测靶标，通过扩增技术扩增靶标片段，荧光标记的探针与靶标片段的扩增产物杂交后释放出荧光信号，对荧光信号进行实时检测，从而快速而准确判断待检样本中是否有相应病原体存在，NAAT有助于提高病原学诊断率。Strachan等［12］应用NAAT，在儿童胸膜炎治疗方面成功找到了肺炎链球菌的靶向基因自溶酶及肺炎球菌溶血素。此外，通过应用NAAT定量芯片可同时检测到多种已知的病原体，并可估算出细菌载量，为进一步评估住院天数或胸腔引流的适宜时长提供相应实验室依据，从而为胸膜炎诊断提供了新的方向［13］。

新一代的核酸序列分析通过检测细菌的16S核糖体RNA基因作为测序目标来鉴别细菌， 在一个样本中可以同时检测成千上万已知和未知的所有病原体［14］。 但由于此技术专业性要求高以及缺乏与临床关联的数据等问题，目前尚无法在临床广泛应用，未来仍需更多研究来确定其应用价值。

6  新型生物标记物

除病原学检查外，近年来也有研究观察反映全身感染的指标如降钙素原（procalcitonin，PCT ）、CRP、穿透素-3（pentraxin-3 ，PTX3）、以及芳香族氨基酸等新型生物标记物在胸腔积液中的变化，用于鉴别类肺炎性胸腔积液、结核性胸腔积液及恶性胸腔积液。
6.1　PCT　PCT是降钙素的前肽，是一种由 116 个氨基酸组成的蛋白，无激素活性，是一种急性时相反应蛋白，当严重细菌、真菌、寄生虫感染以及脓毒症和多脏器功能衰竭时它在血浆中的水平升高，而自身免疫、过敏和病毒感染时PCT不会升高。目前普遍认为它是反映细菌感染的指标，多作为感染性疾病的辅助和鉴别诊断。 Khosla等［15］发现在感染性胸腔积液患者中，胸腔积液PCT水平明显升高，以胸腔积液PCT＞0.25 μg/L 为诊断阈值，其敏感度77.78% ，特异度74.14%，研究结果提示，胸腔积液PCT可以作为感染性胸腔积液的生物标记物，并对疾病的严重程度、危险分层以及住院患者的抗生素使用强度有指导意义。
6.2　CRP　CRP是一种能与肺炎链球菌C多糖体反应的急性时相反应蛋白， 主要对外界细菌感染起作用， 有激活补体、 促进吞噬和其他免疫调节作用。目前已有诸多研究表明［16］， 胸腔积液CRP水平的升高， 有助于PPE、 结核性胸腔积液及恶性胸腔积液的鉴别诊断， 尤其当胸腔积液CRP＞100 mg/L时，则更加提示化脓性复杂性类肺炎性胸腔积液的存在，但该研究也指出发现上述标记物对PPE的诊断价值仍低于胸腔积液LDH、pH值、葡萄糖含量。胸腔积液CRP对于诊断感染性胸腔积液的敏感度可能略逊于PCT，有研究指出［17］，使用滑石粉后产生的非感染性胸膜炎症患者其血清CRP明显升高，而血清降钙素原变化不明显，进一步证实，作为感染的特异性指标，PCT在感染性与非感染性胸腔积液的鉴别诊断方面更加优越于CRP。然而一篇纳入6个研究共780例患者的Meta分析［18］表明无论是血清还是胸腔积液PCT对于胸腔积液的病因诊断灵敏度均较低，相反，血清CRP比PCT对复杂肺炎旁胸腔积液的诊断价值更高。 综上所述，胸腔积液CRP、PCT等新型标记物的诊断价值仍有待进一步研究。
6.3　PTX3　穿透素家族（PTXs）是一类保守蛋白，参与炎性反应急性期和免疫应答反应过程。PTXs可以负反馈调节减轻炎性反应部位中性粒细胞的聚集，减少炎性因子的释放以及促进凋亡细胞的清除和巨噬细胞、中性粒细胞以及内皮细胞合成与释放。其中PTX3可以有效预防肺部细菌、真菌以及病毒的感染，并且在诊断和预后评估方面优于CRP。Yeo等［19］发现在肺炎旁胸腔积液的患者中，胸腔积液PTX3水平明显升高，以胸腔积液PTX3＞25 μg/L 为诊断阈值，其敏感度62.07% ，特异度81.08%，曲线下面积0.74。研究结果提示，胸腔积液PTX3相对于CRP及PCT而言，更加有助于对PPE与结核性胸腔积液及恶性胸腔积液进行鉴别诊断，是PPE一个更加优越的生物标记物。
6.4　芳香族氨基酸　芳香族氨基酸是指含有芳香环的氨基酸，如酪氨酸（Tyr）、苯丙氨酸（Phe）和色氨酸（Trp），其代谢状态对人体具有重要的生理和病理意义。我国已有学者应用液相色谱分析方法对72例良恶性胸腔积液中的3种氨基酸进行分析［20］，结果发现Tyr、Phe和Trp含量在不同疾病的样品中差异存在统计学意义，胸腔积液中Trp在良恶性疾病鉴别中最具诊断意义，可作为一种潜在的标志物；Tyr在恶性与结核性胸腔积液疾病鉴别，以及结核性与感染性胸腔积液鉴别时均有意义；Phe在鉴别恶性与结核性胸腔积液时具有诊断意义。此研究结果也提示芳香族氨基酸对胸腔积液的病因鉴别诊断有一定临床价值。

7  胸腔积液的诊治流程

当临床表现提示胸腔积液时，须行诊断性影像学检查， 如胸腔超声或胸部CT以进一步明确。一旦诊断性影像学检查证实胸腔积液存在， 此时在超声引导下行诊断性胸腔穿刺术进行胸腔积液分析是必要的， 有助于明确胸腔积液的性质和病因诊断。通过对胸腔积液分析， 明确其性质为漏出液或渗出液是诊断中的重要步骤， 目前多根据Light标准， 尤其对蛋白质浓度在25～35 g/L者， 符合以下任何1条可诊断为渗出液：（1）胸腔积液/血清蛋白比例＞0.5；（2）胸腔积液/血清LDH比例＞0.6；（3）胸腔积液LDH水平＞血清正常值高限的2/3。Light标准目前仍然是鉴别漏出液与渗出液的“金标准”，其敏感度和特异度分别能够达到99%和98%。诊断渗出液的指标还有胸腔积液胆固醇浓度＞1.56 mmol/L，胸腔积液/血清胆红素比例＞0.6，血清-胸腔积液清蛋白梯度＜12 g/L。如为漏出液，注意是否为心、肝、肾等全身性疾病；如为渗出液，则继续查找病因。当怀疑为恶性胸腔积液时，应行胸腔积液细胞学检查；当证实为胸腔感染后，进一步行胸腔积液微生物学检测，并根据培养结果及治疗反应调整抗生素。当胸腔大量积液或合并呼吸窘迫，须行胸腔引流术或超声引导下胸腔内置管。经上述治疗仍无改善者，可考虑外科手术治疗，包括电子胸腔镜（video-assisted thoracicsurgery，VATS）或开胸手术。胸腔积液的诊治流程见图1。

8  总结与展望

儿童胸腔积液以感染为主，目前其治疗的基本原则仍然是控制感染、引流胸腔积液、促使肺膨胀和恢复肺功能，但仍有近20%的患者因此死亡或需要外科手术治疗［2］。因此，许多研究都致力于找到儿童感染性胸腔积液各病因的特异性指标和疾病的监控指标，从而早期明确胸腔积液的性质，实现病因诊断，对进一步指导治疗，防止病情恶化和改善预后意义重大。相信随着胸腔积液分子生物学检测技术的不断发展，以及多种新型生物标记物的出现，儿童胸腔积液的诊断水平也将不断提升，从而使患儿受益更多。

参考文献 (略)

（2017-01-02收稿）