《Frontiers in Microbiology》：Microbial next generation DNA sequencing of aspirated synovial fluid shows concordance with ICM criteria biomarkers for diagnosing periprosthetic joint infection in hip and knee arthroplasty
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背景：假体周围感染（PJI）的诊断可借助滑液生物标志物的共识性判定，而靶向微生物二代测序（NGS）可能有助于此过程。本研究的主要目的是评估NGS在三年间对2018年ICM的PJI次要诊断标准的诊断性能。
方法：研究人员对2020年至2022年间由门诊手术诊所送
背景：假体周围感染（PJI）的诊断可借助滑液生物标志物的共识性判定，而靶向微生物二代测序（NGS）可能有助于此过程。本研究的主要目的是评估NGS在三年间对2018年ICM的PJI次要诊断标准的诊断性能。
方法：研究人员对2020年至2022年间由门诊手术诊所送检至MicroGenDX的、进行了配对滑液生物标志物和NGS分析的滑液标本进行了回顾性分析。检测的滑液生物标志物包括C-反应蛋白（CRP）、白细胞（WBC）计数和多形核（PMN）白细胞百分比。滑液分析将NGS微生物阳性与通过2018年ICM感染次要标准对滑液生物标志物进行评分所确定的PJI阳性发生率进行了比较。
结果：在2,011份标本中，NGS对ICM诊断的PJI的总体敏感性、特异性和准确性分别为76.4% [95% CI, 0.723–0.801]、92.3% [0.91–0.94]和88.7% [0.87–0.90]。在比较NGS与各生物标志物对感染的诊断性能时，NGS对PJI的特异性高于滑液CRP（特异性=0.894, 95% CI: 0.88–0.91），但低于PMN或WBC。在7.7%的ICM阴性样本中NGS呈阳性。与NGS阴性:ICM阴性样本相比，NGS阳性:ICM阴性样本与滑液PMN（p=0.001）和WBC（p<0.0001）的显著升高相关。在所有样本中，NGS阳性与所有检测生物标志物结果的显著升高相关（p<0.0001）。八种细菌在68%的样本中占据主导地位，而其余三分之一的样本则由46种不同的微生物主导。
结论：微生物靶向NGS阳性与ICM关于PJI的次要标准相一致，应被视为一种有用的诊断工具。其假阳性检测的风险较低，与ICM生物标志物相当。在NGS阳性:ICM阴性的样本中，生物标志物的升高可能表明存在感染，但这三种测量的滑液生物标志物未能充分捕捉到。不常见物种在PJI中总体上是常见的，而NGS在检测此类物种方面具有独特优势，因为它们通常会被包括培养和定量PCR在内的传统微生物学检测所遗漏。这些结果表明，正式的诊断方案将受益于将NGS增加为一项诊断标准。
假体周围感染（Periprosthetic Joint Infection, PJI）是关节成形术后的一种严重并发症，导致死亡率升高、生活质量恶化。目前尚无单一检测方法能完全确诊所有PJI，因此需要结合临床表现、炎症生物标志物和微生物检测等多种标准。2018年国际共识会议（ICM-2018）定义的诊断标准（包括主要和次要标准）被广泛接受。其中，滑液生物标志物（如CRP、WBC、PMN%）因易于获取，在术前诊断中发挥重要作用。然而，培养阴性PJI发生率高达28-46%，给治疗带来巨大挑战。分子检测技术，特别是二代测序（Next Generation Sequencing, NGS），因其检测范围广、报告时间缩短，在提高术前微生物检出率、尤其是在培养阴性病例中，显示出优势。但其诊断PJI的特异性（即假阳性风险）是临床关注的主要问题。为此，本研究旨在评估市售靶向微生物NGS检测与ICM-2018次要标准中滑液生物标志物在诊断PJI方面的一致性与性能，以明确NGS在PJI诊断流程中的潜在价值。
本项回顾性研究纳入了2020年12月至2022年11月期间送检至MicroGenDX实验室的2011份髋关节和膝关节滑液标本。所有标本均进行了匹配的NGS分析和三种滑液生物标志物（CRP、WBC计数、PMN百分比）检测。研究利用ICM-2018次要标准的阈值（CRP >6.9 mg/L， WBC >3000 cells/μL， PMN% >80%）对生物标志物进行评分，累积得分≥4分判定为高感染概率（PJI）。NGS检测采用商业化实验室自建方法，靶向扩增并测序细菌16S rRNA基因V1-V2区及真菌ITS3-4区域，并设有严格的质控流程以减少假阳性。统计分析包括评估NGS与PJI诊断的一致性（Kappa检验）、各诊断指标（敏感性、特异性等）的计算，以及生物标志物与NGS阳性率关联性的检验。
3.1 Broad-range NGS positivity comparisons to synovial biomarkers
研究发现，NGS阳性率与累积的ICM生物标志物评分之间存在高度显著的线性正相关关系（p=0.0028）。即使在ICM阴性（低感染概率）的样本中，NGS阳性样本的WBC和PMN值也显著高于NGS阴性样本。在所有样本中，NGS阳性与CRP、WBC、PMN%三种生物标志物水平的显著升高均相关。在诊断性能上，NGS对PJI的特异性（92.3%）高于滑液CRP（89.4%），但低于WBC（97.9%）和PMN%（94.7%）。
3.2 NGS positivity is concordant with high probability PJI
NGS阳性与基于ICM标准判定的高概率PJI具有高度一致性。总体准确率为88.71%，敏感性76.43%，特异性92.29%，Kappa值为0.68。在ICM阳性的膝、髋关节样本中，NGS阳性率分别为77%和72%。而NGS在ICM阴性样本中的阳性率（即潜在假阳性）较低，在膝、髋关节中分别为7.7%和7.8%。
3.3 Microbial NGS profile
研究共检测到160种独特的细菌和16种独特的真菌。葡萄球菌属（主要是表皮葡萄球菌和金黄色葡萄球菌）是最常见的优势菌，占样本的51%。其他常见优势菌包括无乳链球菌、铜绿假单胞菌、痤疮丙酸杆菌和粪肠球菌等。这8种常见菌占优势样本的68%，而其余32%的优势样本由46种不同的微生物主导，表明“不常见”的病原体在PJI中集体常见。真菌检测总体罕见（2.2%），以念珠菌属为主。值得注意的是，痤疮丙酸杆菌的检测与感染概率的关联性弱于其他常见菌。
在讨论部分，研究人员指出，本研究证实了滑液NGS阳性与ICM-2018次要标准中已验证的感染标志物存在临床相关性。NGS表现出与现有生物标志物相当的高特异性（92.3%），反驳了其假阳性率高的担忧，并且其敏感性（76.4%）优于既往文献中滑液培养的汇总数据（约63%）。NGS在ICM阴性但WBC/PMN升高的样本中也呈阳性，提示其可能检测到被传统生物标志物阈值遗漏的早期或亚临床感染。此外，NGS能广泛检测多种微生物，包括传统培养易漏检的厌氧菌（如痤疮丙酸杆菌）以及许多不常见菌种，这对于指导靶向抗菌治疗、尤其是在培养阴性PJI病例中具有重要意义。尽管滑液WBC和PMN在单独诊断性能上优于NGS，但NGS在提供病原学信息方面具有不可替代的互补价值。研究人员认为，将NGS整合到PJI诊断标准中（类似于阳性培养的权重）将有助于提高诊断的敏感性，缩小培养阴性感染的差距，并改善抗菌药物管理。研究也承认了局限性，如未与培养结果直接比较、缺少血清生物标志物和患者临床结局信息等，但强调了当前结果支持NGS作为术前诊断工具的潜力。
5 Conclusion (研究结论)
滑液微生物NGS检测与用于ICM-18 PJI次要标准的生物标志物表现一致。NGS在滑液中显示出较低的假阳性检测风险。虽然在匹配样本中进行匹配培养和NGS滑液分析的进一步工作对于了解潜在的获益空间是必要的，但目前的结果表明，NGS提供了广泛的病原体发现能力，对PJI具有特异性，在重新制定未来定义PJI的诊断标准时，可能值得被考虑作为一项诊断标准。
