【论著】优化血培养检测流程的效果评价研究

文章来源：中华检验医学杂志, 2022,45(2) : 137-144.

作者：梁馨月 孟涵 王启 王占伟 李曙光 王晓娟 张雅薇 陈宏斌 王辉

摘要

目的

评价通过优化血培养工作流程的方式是否可以缩短菌血症标本血培养阳性报警时间（TTP）、阳性报警到审核时间（阳性报警后处理时间）和标本周转时间（TAT）。

方法

本实验采用回顾性研究。对北京大学人民医院2014年1月1日至2021年6月30日收集的阳性血培养标本进行阶段性分析研究。本研究中的传统流程阶段（2014年），共纳入分析阳性血培养标本502瓶；流程优化第一阶段（2016年），较传统流程阶段延长了工作人员在岗时间至22：00，共纳入分析阳性血培养标本976瓶；流程优化第二阶段（2018年），较流程优化第一阶段增加了质谱快速鉴定流程，共纳入阳性血培养标本1 029瓶；流程优化第三阶段（2020年），较流程优化第二阶段引入新型VIRTUO BACT/ALERT血培养系统。比较不同阶段中血培养阳性报警时间、血培养阳性报警后处理时间和标本周转时间的差异。统计分析采用秩和检验。

结果

在传统流程阶段（2014年），阳性报警后处理时间为55.70（47.35，68.45）h；流程优化第一阶段（2016年），阳性报警后处理时间为47.25（33.88，59.96）h，流程优化第一阶段阳性报警后处理时间明显短于传统流程阶段（Z=‒10.734，P<0.001）；流程优化第二阶段（2018年）阳性报警后处理时间为47.18（36.41，59.40）h，在17：00之前12.18%革兰阴性杆菌的初步鉴定结果可以在审核前回报临床；流程优化第三阶段（2020年），原有BACT/ALERT 3D系统的血培养标本TTP为39.56（21.52，62.65）h，TAT为78.16（64.68，99.72）h；新型VIRTUO BACT/ALERT系统的血培养标本TTP为37.03（21.08，58.22）h，TAT为73.41（62.88，89.48）h，VIRTUO BACT/ALERT系统较BACT/ALERT 3D系统的TTP明显缩短（Z=‒2.273，P=0.023）；VIRTUO BACT/ALERT系统较BACT/ALERT 3D系统的TAT明显缩短（Z=‒4.040，P<0.001）。

结论

通过对微生物实验室血培养工作流程进行多方面、多措施的持续改进，可缩短血培养中各阶段的处理时间，使临床获得受益。

血流感染（bloodstream infection，BSI）是临床所面临的重要感染事件，其病死率高，占社区获得性、医院获得性脓毒症和脓毒症休克的40%，占重症监护病房患者的20%^［1］。延迟治疗严重影响患者的预后。临床医生在没有获得病原体的鉴定和药敏报告前会对患者进行经验性治疗。非充分的经验性治疗与血流感染患者的死亡率有相关性^［2］，越早针对病原体进行治疗，死亡率越低^［3, 4］。这就需要实验室能够尽早报告血培养的鉴定及药敏结果。对于实验室来说，血培养阳性报警时间（time to positive，TTP）过长，阳性报警后的处理又复杂漫长，导致很多患者错失了最佳的治疗时机。缩短标本周转时间（turnaround time，TAT）可以为治疗争取更多时间。整个血培养从仪器培养到阳性报警再到鉴定药敏结果的审核，占用时间最长的2个部分就是TTP和阳性报警后处理时间。优化血培养处理流程，缩短阳性报警后处理时间至关重要。目前很多实验室通过延长工作时长来缩短血培养阳性报警后处理时间，这种方法也都有一定成效。近年来分离胶质谱鉴定也陆续地出现在了很多实验室的工作当中，其简便快捷^［5］，在节省实验室处理时间，缩短鉴定时间方面很有益处。现在新出现的VIRTUO BACT/ALERT系统也被广泛应用。VIRTUO BACT/ALERT系统因其专有的增强算法可以缩短阳性培养物的检测时间，这种算法可使VIRTUO BACT/ALERT系统的TTP较BACT/ALERT 3D系统有所缩短^［6］，不仅可以缩短TTP，还可以有效缩短整体TAT。本研究通过回顾性比较近年来多种措施改善血培养工作流程，缩短血培养阳性报警后处理时间和TAT，旨在为临床治疗提供更大帮助。

材料与方法

一、材料

1.纳入标准：从2014年1月1日至2021年6月30日对所有门诊及住院患者送检血培养标本进行阶段性分析。该研究共涉及血培养标本210 546瓶，传统流程阶段共涉及血培养标本28 671瓶，流程优化第一阶段共涉及血培养标本39 354瓶，流程优化第二阶段共涉及血培养标本51 948瓶，流程优化第三阶段共涉及血培养标本90 573瓶。我院住院患者符合：不明原因发热（体温>38 ℃）或体温过低（体温<36 ℃），怀疑有血流感染的患者并符合以下任意一项：寒战、白细胞增多（计数大于10.0×10⁹/L，特别有“核左移”时）、皮肤黏膜出血、多器官衰竭、血压降低、C反应蛋白（C-reactive protein，CRP）或PCT升高及呼吸加快、血液病患者出现粒细胞减少，血小板减少等临床指征即进行血培养检验。处于传统流程阶段（2014年）、流程优化第一阶段（2016年）、流程优化第二阶段（2018年）这3个阶段，2 d之内采集自同一患者发出阳性报警并且生长同一株细菌或真菌的阳性血培养标本，最先发出阳性报警的血培养标本入选。流程优化第三阶段仅比较两系统的性能，采用非同一患者的临床样本，即2019年8月1日至2020年6月30日由BACT/ALERT 3D系统发出阳性报警，并由Vitek Compact或基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱（matrix assisted laser desorption ionization time of flight mass spectrometry，MALDI-TOF MS）系统验证生长单个或多个细菌或真菌的阳性血培养标本入选；2020年8月1日至2021年6月30日VIRTUO BACT/ALERT系统发出阳性报警，并由Vitek Compact或MALDI-TOF MS系统验证生长单个或多个细菌或真菌的阳性血培养标本入选。所有数据均从实验室信息系统中记录研究，具体包括患者病区、血培养瓶信息、血培养的培养时间、血培养阳性报警时间、血培养审核时间、血培养涂片结果及鉴定结果。本研究经北京大学人民医院伦理委员会批准（2020PHB202-01），免除知情同意。

2.仪器与试剂：BACTE FX系统及其血培养树脂需氧瓶和含溶血素厌氧瓶购自美国BD公司，BACT/ALERT 3D系统及其BACT/ALERT需氧瓶和BACT/ALERT厌氧瓶购自法国生物梅里埃公司，VIRTUO BACT/ALERT系统及其FAN PLUS血培养瓶购自法国生物梅里埃公司，全自动微生物鉴定和药敏系统Vitek Compact系统购自法国生物梅里埃公司，Biotyper 3.0鉴定分析软件MALDI-TOF MS仪购自德国Bruker Daltonics公司。

二、方法

1.仪器报警后阳性血培养处理：当仪器报警后将阳性血培养标本立即转种至相应的培养基并置于35 ℃的孵箱内孵育，同时涂片做革兰染色、抗酸染色，若涂片中看到细菌或真菌，则电话回报临床革兰染色形态及特征，并将涂片结果输入系统。传统流程阶段（2014年）阳性血培养标本转种后培养生长的细菌或真菌使用Vitek Compact系统做鉴定和药敏。流程优化第一阶段（2016年）和流程优化第二阶段（2018年）阳性血培养标本转种后培养生长的细菌或真菌使用Vitek Compact系统和MALDI-TOF MS系统做鉴定和药敏。分离胶质谱鉴定使用MALDI-TOF MS系统鉴定，鉴定分数>1.7鉴定到菌种可信。流程优化第三阶段阳性血培养的阳性报警后的处理方法同流程优化第二阶段。使用MALDI-TOF MS系统鉴定，鉴定分数>1.7鉴定到菌种可信。

2.传统流程阶段（2014年）：2014年1月1日至12月31日工作时间为工作日的8：00—17：00。由于工作时间工作人员持续在岗，则第1天工作时间发出阳性报警的血培养标本会立刻转种处理，第2天8：00—11：00进行鉴定和药敏，第3天8：00—11：00进行审核（某些需要长时间培养的细菌或真菌可能需要更长的阳性报警后处理时间才能将阳性血培养标本审核出去）。在无人值班期间发出阳性报警的血培养标本统一在第2天8：00转种处理。

3.流程优化第一阶段（2016年）：2016年1月1日至12月31日工作时间为工作日的8：00—22：00。工作日第1天发出阳性报警的血培养标本会立刻转种处理，较传统流程阶段增加17：00—22：00的工作时间处理阳性血培养标本，对于当天11：00前发出阳性报警，涂片观察到生长革兰阴性杆菌的血培养标本，会在当天17：00—22：00对其转种生长的细菌进行鉴定和药敏处理，阳性报警第2天即可审核报告。当天其他时间发出阳性报警或涂片观察到生长其他菌的阳性血培养标本，则会在阳性报警第2天进行鉴定和药敏，阳性报警的第3天可以审核报告（某些需要长时间培养的细菌或真菌可能需要更长的阳性报警后处理时间才能将阳性血培养标本审核出去）。在无人值班期间发出阳性报警的血培养标本统一在第2天8：00处理转种。

4.流程优化第二阶段（2018年）：2018年1月1日至12月31日的工作流程：在原有流程优化第一阶段（2016年）的基础上实验室内增加了质谱快速鉴定流程。在工作日17：00前发出阳性报警的血培养标本经转种涂片后确定生长革兰阴性杆菌，将该标本直接使用分离胶质谱鉴定的方法进行快速鉴定，并电话口头回报临床鉴定结果（在使用MALDI-TOF MS系统鉴定时鉴定分数>1.7可信，若鉴定分数<1.7则不电话回报临床鉴定结果）。传统流程阶段、流程优化第一阶段、流程优化第二阶段的工作流程见图1。

图1 传统流程阶段、流程优化第一阶段、流程优化第二阶段的阳性血培养标本处理流程图

5.流程优化第三阶段：2020年8月至2021年6月在原有流程优化第二阶段的基础上引进了新的VIRTUO BACT/ALERT系统，并在2020年8月开始由VIRTUO BACT/ALERT系统全面替代BACT/ALERT 3D系统。

6.统计学分析：采用SPSS 25.0软件进行统计学分析，所有数据为偏态分布，用M（Q₁，Q₃）表示，用非参数秩和检验，P<0.05为差异有统计学意义。

结果

一、传统流程阶段

2014年入选的阳性血培养标本共502瓶，血培养阳性报警后处理时间为55.70（47.35，68.45）h。2014年在工作日17：00—22：00之间发出阳性报警并符合条件的阳性血培养标本共63瓶，阳性报警后处理时间为62.55（59.76，85.68）h。2014年在工作日11：00前发出阳性报警的阳性血培养标本共99瓶，阳性报警后处理时间为54.83（50.23，59.08）h。

二、流程优化第一阶段

2016年入选的阳性血培养标本共976瓶，血培养阳性报警后处理时间为47.25（33.88，59.96）h。2016年在17：00—22：00之间发出阳性报警并符合条件的阳性血培养标本共109瓶，血培养阳性报警后处理时间为39.46（37.42，61.37）h。2016年在工作日11：00前发出阳性报警的阳性血培养标本共98瓶，血培养阳性报警后处理时间为26.77（24.64，31.07）h。

三、流程优化第二阶段

2018年入选的阳性血培养标本共1 029瓶，血培养阳性报警后处理时间为47.18（36.41，59.40）h。2018年在17：00—22：00之间发出阳性报警并符合条件的阳性血培养标本共118瓶，血培养阳性报警后处理时间为39.71（37.85，44.81）h。2018年工作日11：00前发出阳性报警的阳性血培养标本共78瓶，血培养阳性报警后处理时间为28.14（25.90，31.01）h。2018年共分离符合入选条件的革兰阴性杆菌476株，其中经血清分离胶质谱鉴定成功并电话口头回报临床的共58株（12.18%），这58株菌的阳性报警后处理时间为33.47（29.40，45.39）h，阳性报警到电话回复临床鉴定结果时间为10.96（6.46，13.60）h。

四、流程优化第三阶段

2019年8月至2020年6月由BACT/ALERT 3D系统培养的血培养标本共20 107瓶，阳性血培养标本共942瓶；2020年8月至2021年6月由VIRTUO BACT/ALERT系统培养的血培养标本共17 604瓶，阳性血培养标本共774瓶。由BACT/ALERT 3D系统培养的阳性血培养标本的TTP为39.56（21.52，62.65）h，TAT为78.16（64.68，99.72）h；由VIRTUO BACT/ALERT系统培养的阳性血培养标本的TTP为37.03（21.08，58.22）h，TAT为73.41（62.88，89.48）h。

五、微生物鉴定对临床的影响

传统流程阶段、流程优化第一阶段各时间段在阳性报警后处理时间上的差异见表1，经延长工作时间后流程优化第一阶段在各时间段的阳性报警后处理时间上均有缩短，差异均有统计学意义。对于11：00前发出阳性报警并生长革兰阴性杆菌的阳性报警后处理时间差异见表2。流程优化第一阶段较传统流程阶段阳性报警后处理时间缩短明显（P<0.05）。延长工作时间对阳性报警后处理时间具有显著影响。传统流程阶段、流程优化第一阶段各时间段TTP的差异无统计学意义（P>0.05，表3），对于11：00前发出阳性报警革兰阴性杆菌TTP差异无统计学意义（P>0.05，表4）。

流程优化第二阶段在发出阳性报警后将涂片观察到生长革兰阴性杆菌的阳性血培养标本立即做分离胶质谱鉴定，2018年有12.18%革兰阴性杆菌可以在发出阳性报警后使用分离胶质谱鉴定的方式成功将鉴定结果电话口头回报临床（表5）。所有做分离胶质谱鉴定的阳性血培养标本均会在发出阳性报警后的第2天使用培养基上的纯菌落再次鉴定，所有经分离胶质谱鉴定并电话口头回报临床的鉴定结果中有2瓶阳性血培养标本报告错误。其中1瓶分离胶质谱鉴定结果为大肠埃希菌，但使用纯菌落鉴定结果为光滑念珠菌。另1瓶分离胶质谱鉴定结果为肺炎克雷伯菌，使用纯菌落鉴定结果为肺炎克雷伯菌和产气克雷伯菌。

从整体角度出发VIRTUO BACT/ALERT系统的TTP较BACT/ALERT 3D系统的TTP缩短（Z=-2.273，P=0.023）（表6）。VIRTUO BACT/ALERT系统的TAT也较BACT/ALERT 3D系统的TAT缩短（Z=-4.040，P<0.001）（表7）。

讨论

由于血培养标本24 h都在培养，传统流程阶段的工作时间为8：00—17：00，导致在非工作时间段内发出阳性报警的血培养标本不能及时得到处理，治疗时间就会延迟。Mauri等^［7］所处的实验室，使用了快速培养3 h后即进行鉴定和药敏。这种方法简单快速，但是工作时间仍然为8：00—17：00，仍会有阳性血培养标本不能及时处理，并且培养3 h即进行鉴定和药敏会有一定的重大错误率。而本研究血培养流程的第1个优化方式就是延长工作时间，缩短非处理时间。同时工作日11：00前发出阳性报警的革兰阴性杆菌在当天17：00—22：00也会提前进行鉴定和药敏，鉴定和药敏时间虽然有所提前但是所有阳性标本转种后的孵育时间一般在7 h以上，既提前了审核时间也减少了错误率。Verroken等^［8］所处的实验室也使用了类似本实验室使用的小菌落进行鉴定和药敏，不同的是Verroken使用的是培养5 h的小菌落，本研究使用的是培养7 h的小菌落，都能使审核时间大大提前。

本研究血培养流程的第2个优化方式就是增加了分离胶质谱鉴定，在进行分离胶质谱鉴定前，本实验室已经开始使用质谱对培养后的细菌进行鉴定。与常规方法相比，该方法具有方便、快捷、准确等优点^［9］。秦娟秀等^［10］比较分离胶质谱鉴定方法和试剂盒鉴定法，发现试剂盒鉴定法鉴定率更高，分离胶质谱鉴定方法更加节省时间，廉价和简便。吴富炜等^［11］使用短时固相培养法联合MOLDI-TOF MS快速检测含活性炭阳性血培养标本中的病原菌，这种方法准确性高，成本低廉，操作简便。但这种方法仍然需要一段培养时间才可对血培养阳性菌进行鉴定。Azrad等^［5］比较了分离胶法和试剂盒法，发现了分离胶法具有快捷、节省费用的优点，也有鉴定效率低的缺点。这种快速鉴定方法对临床的影响显著，但也仍会出现鉴定不出和鉴定错误的情况。

本研究血培养流程的第3个优化方式是引进了新型VIRTUO BACT/ALERT血培养系统。Chavez等^［12］比较了BACT/ALERT VIRTUO系统和VersaTREK系统，结果发现BACT/ALERT VIRTUO系统的阳性率和污染率更高。本研究的2个系统的比较中，并没有得出这种结论。也有实验室比较过VIRTUO BACT/ALERT系统和BACTEC FX血培养系统，结果发现VIRTUO BACT/ALERT系统的TTP明显比BACTEC FX系统的TTP缩短^［13］。而本研究比较的是VIRTUO BACT/ALERT系统和BACT/ALERT 3D系统，发现VIRTUO BACT/ALERT系统其TTP比BACT/ALERT 3D系统的TTP短。Le Guern等^［14］也发现对大多数细菌来说，VIRTUO与较短的TTP有关。从本研究来看使用VIRTUO BACT/ALERT系统相较于BACT/ALERT 3D系统，在缩短TTP方面的确有优势。Chen等^［15］的实验证明VIRTUO BACT/ALERT系统使用的PLUS瓶有抗生素吸附能力，有助于缩短TTP但也因细菌而异。Ransom等^［16］发现4 d的孵化时间对VIRTUO BACT/ALERT系统来说已经足够了，并提前1 d完成血液培养。Chung等^［17］发现FA PLUS瓶较BD需氧瓶，TTP短，FN PLUS瓶较BD厌氧瓶，TTP也短。从血培养瓶的角度也证实VIRTUO BACT/ALERT系统的PLUS瓶具有优势。VIRTUO BACT/ALERT系统的优势不仅于此，Giordano等^［18］还发现含有树脂的瓶子在儿科患者抗菌治疗中具有提高菌血症诊断能力的潜力。但是VIRTUO BACT/ALERT系统也存在缺点，Adamik等^［19］发现延迟装瓶相对于及时装瓶其TTP会延长。

我院阳性血培养标本的阳性报警后处理时间从以前的55.70（47.35，68.45）h缩短到后来的47.25（33.88，59.96）h和47.18（36.41，59.40）h。TTP从以前BACT/ALERT 3D系统的39.56（21.52，62.65）h缩短到现在VIRTUO BACT/ALERT系统的37.03（21.08，58.22）h，TAT从以前BACT/ALERT 3D系统的78.16（64.68，99.72）h缩短到现在VIRTUO BACT/ALERT系统的73.41（62.88，89.48）h。虽然工作流程在不断优化，但同时也存在着一些缺陷。分离胶质谱鉴定不能100%准确鉴定出细菌，鉴定率较低，分数在1.7可信值以上的细菌更少，同时还存在错误率。减少质谱鉴定错误率，补充不足这都是以后努力的方向。延长工作时间后，仍有非工作时间发出阳性报警的阳性血培养标本不能得到及时处理。理想的状态是尽快处理所有的阳性血培养标本，这就需要24 h的工作制度，也需要一种更加便捷，更加准确的快速鉴定方法。Ingram等^［20］对通宵实验室进行了研究，发现对于使用无效的经验性抗生素患者，在实施通宵实验室工作后，有效抗生素开始时间中位数提前了3.2 h。使用诸如此类方法使血培养流程得到更好的优化，更早让患者得到更有效的治疗。

参考文献（略）