Value of Next-generation Sequencing Combined with GeneXpert MTB/RIF in Early Diagnosis of Tuberculous Meningitis
-
摘要:
目的 评估宏基因组二代测序（metagenomic next-generation sequencing，mNGS）联合结核分枝杆菌/结核分枝杆菌及利福平耐药基因检测（GeneXpert MTB/RIF）在结核性脑膜炎（tuberculous meningitis，TBM）早期诊断中的临床应用价值。 方法 选取2022年1月至2024年6月在昆明市第三人民医院就诊的73例临床疑似TBM患者，采集脑脊液标本进行mNGS、GeneXpert MTB/RIF、结核分枝杆菌涂片、培养及PCR检测。计算各检测方法的敏感度、特异度与一致率，同时采用合理的统计学方法综合评估各方法的诊断价值。 结果 （1）73例临床疑似为TBM患者中，诊断为TBM 65例（确诊45例，临床诊断20例）；非结核性脑膜炎患者8例；（2）以65例诊断为TBM的结果为标准，mNGS+GeneXpert对TBM诊断的灵敏度、特异度、一致率分别为86.1%（95%CI: 75.6～92.5）、100.0%（95%CI: 67.4～100.0）、87.7%（95%CI: 77.7～93.6）；mNGS+GeneXpert灵敏度和一致率均高于mNGS [60% （95%CI: 47.9～71.0），64.4%（95%CI: 52.9～74.4）]、GeneXpert [38.5%（95%CI: 27.4～50.8），45.2%（95%CI: 34.2～56.6）]。在灵敏度方面，mNGS、GeneXpert和mNGS+GeneXpert三种检测方法P值均<0.05；（3）以45例病原学确诊诊断为TBM的结果为标准，mNGS联合GeneXpert诊断TBM的灵敏度最高93.3%（95%CI: 81.7～97.7），且一致率最好76.7%（95%CI: 65.7～85.1）；（4）mNGS联合GeneXpert 与mNGS、GeneXpert 的检测结果对比分析显示，差异均有统计学意义（P < 0.001）。 结论 宏基因组二代测序技术联合GeneXpert MTB/RIF检测在结核性脑膜炎早期诊断中显示出较高的灵敏度和特异度，能够显著提高诊断效能，可为临床提供快速、准确的病原学诊断依据。 -
关键词:
- 结核性脑膜炎 /
- 宏基因组二代测序 /
- GeneXpert MTB/RIF /
- 诊断效能
Abstract:Objective To evaluate the clinical application value of metagenomic next-generation sequencing （mNGS） combined with GeneXpert MTB/RIF （Mycobacterium tuberculosis/rifampicin resistance gene detection） in the early diagnosis of tuberculous meningitis （TBM）. Methods A total of 73 patients clinically suspected of TBM who visited Kunming Third People’ s Hospital from January 2022 to June 2024 were enrolled. Cerebrospinal fluid specimens were collected for mNGS, GeneXpert MTB/RIF, Mycobacterium tuberculosis smear microscopy, culture, and PCR testing. The sensitivity, specificity, and concordance rate of each detection method were calculated. Appropriate statistical methods were used to comprehensively evaluate the diagnostic value of each method. Results （1） Among 73 clinically suspected TBM patients, 65 were diagnosed with TBM （45 confirmed bacteriologically, 20 diagnosed clinically）; and 8 had non-tuberculous meningitis. （2） Using the 65 diagnosed TBM cases as the reference standard, the sensitivity, specificity, and consistency of mNGS+GeneXpert for TBM diagnosis were 86.1%（95%CI: 75.6～92.5）, 100.0%（95%CI: 67.4～100.0）, and 87.7%（95%CI: 77.7～93.6）, respectively. The sensitivity and concordance rate of mNGS+GeneXpert were higher than those of mNGS alone [60% （95%CI: 47.9～71.0） , 64.4% （95%CI: 52.9～74.4）]and GeneXpert alone [38.5% （95%CI: 27.4～50.8）, 45.2% （95%CI: 34.2～56.6）]. Regarding sensitivity, P-values for all three detection methods were <0.05. （3） Using 45 bacteriologically confirmed TBM cases as the reference standard, mNGS combined with GeneXpert showed the highest sensitivity of 93.3% （95%CI: 81.7～97.7）, and the highest consistency rate was 76.7% （95%CI: 65.7～85.1）. （4） Comparative analysis of mNGS+GeneXpert with mNGS and GeneXpert alone showed statistically significant differences （P < 0.001）. Conclusion Metagenomic next-generation sequencing combined with GeneXpert MTB/RIF showed high sensitivity and specificity in the early diagnosis of tuberculous meningitis, significantly improving diagnostic efficiency, and can provide clinicians with rapid and accurate etiological diagnostic evidence. -
表 1 临床诊断评分标准
Table 1. Clinical diagnostic scoring criteria
临床诊断项目 评分标准（分） 临床表现 最高计6分 症状持续 ≥5 d 4 包含一个或多个结核中毒症状（体重减轻、盗汗、持续咳嗽≥2周） 2 1年内有结核病患者的密切接触史（仅限于10岁以内儿童） 2 脑神经以外的局灶神经功能缺损 1 脑神经麻痹 1 意识状态改变 1 脑脊液 最高计4分 外观透明 1 细胞数为10-500/μL 1 淋巴细胞占比>50% 1 蛋白质>1 g / L 1 糖<2.2 mmol/ L或低于血糖的50% 1 脑影像学检查 最高计6分 脑积水 1 颅底脑膜强化 2 结核瘤 2 脑梗死 1 增强前颅底高密度/高信号 2 其他结核病证据 最高计4分 胸部活动性结核 2 粟粒性肺结核 4 CT/MRI/超声检查提示存在颅外结核 2 痰、淋巴结、胃呕吐物、尿、血的抗酸染色或结核分枝杆菌培养阳性 4 脑脊液以外的结核PCR阳性 4 
下载: 导出CSV
表 2 患者基线资料情况[n（%）]
Table 2. Baseline characteristics of patients[n（%）]
项目 占比 性别 男性 42（57.53） 女性 31（42.47） 年龄（岁） 18～25 38（52.05） 25～59 29（39.73） ≥60 6（8.22） 临床表现 发热 62（84.9） 头痛 58（79.45） 意识障碍 39（53.42） 脑膜刺激征 47（64.38） 结核接触史 17（23.28） 脑脊液异常 71（97.26） 诊断结果 诊断 65（89.04） 确诊 45（61.64） 结核分枝杆菌培养（+） 15（20.55） 结核杆菌PCR检测（+） 11（15.07） Xpert MTB/RIF（+） 25（34.25） 临床诊断TBM 20（27.40） 诊断非TBM 8（10.96）
下载: 导出CSV
表 3 以诊断（确诊+临床诊断）结果为标准评价各种检测方法对TBM的诊断价值
Table 3. Diagnostic value of various detection methods for TBM evaluated based on diagnostic criteria （confirmed diagnosis + clinical diagnosis）
检测方法 诊断（n） 合计
（n）灵敏度
[（%）（95%CI）]特异度
[（%）（95%CI）]阳性预测值
（%）阴性预测值
（%）一致率
[（%）（95%CI）]P 阳性 阴性 mNGS 60.0（47.9～71.0） 100.0（67.4～100.0） 100.0 23.5 64.4（52.9～74.4） <0.001* 阳性 39 0 39 阴性 26 8 34 GeneXpert 38.5（27.4～50.8） 100.0（67.4～100.0） 100.0 16.7 45.2（34.2～56.6） 0.034* 阳性 25 0 25 阴性 40 8 48 结核分枝杆菌培养 23.1（14.3～35.0） 100.0（67.4～100.0） 100.0 13.8 31.5（21.7～43.2） 0.15 阳性 15 0 15 阴性 50 8 58 结核杆菌PCR检测 16.9（9.4～28.3） 100.0（67.4～100.0） 100.0 12.9 26.0（16.9～37.9） 0.28 阳性 11 0 11 阴性 54 8 62 mNGS +GeneXpert 86.1（75.6～92.5） 100.0（67.4～100.0） 100.0 47.1 87.7（77.7～93.6） <0.001* 阳性 56 0 56 阴性 9 8 17 本组数据存在理论频数<5及频数为0，采用Fisher确切概率法，*P < 0.05。
下载: 导出CSV
表 4 以确诊结果为标准评价各种检测方法对TBM的诊断价值
Table 4. Diagnostic value of various testing methods for TBM based on confirmed diagnosis results
检测方法 确诊（n） 合计
（n）灵敏度
[（%）（95%CI）]特异度
[（%）（95%CI）]阳性预测值
（%）阴性预测值
（%）一致率
[（%）（95%CI）]阳性 阴性 mNGS 62.2（47.9～74.5） 60.7（41.0～77.6） 71.8 50.0 61.6（49.9～72.2） 阳性 28 11 39 阴性 17 17 34 GeneXpert 55.6（40.7～69.4） 100.0（87.5～100.0） 100.0 58.3 72.6（61.2～82.0） 阳性 25 0 25 阴性 20 28 48 结核分枝杆菌培养 33.3（20.5～48.9） 100.0（86.8～100.0） 100.0 47.4 57.5（45.7～68.7） 阳性 15 0 15 阴性 30 27 57 结核杆菌PCR检测 24.4（13.7～39.2） 100.0（87.5～100.0） 100.0 45.2 53.4（41.7～64.8） 阳性 11 0 11 阴性 34 28 62 mNGS+GeneXpert 93.3（81.7～97.7） 50.0（33.2～66.8） 75.0 82.4 76.7（65.7～85.1） 阳性 42 14 56 阴性 3 14 17
下载: 导出CSV
表 5 mNGS+GeneXpert 与 mNGS 检测结果对比
Table 5. Comparison of mNGS+GeneXpert and mNGS detection results
mNGS +GeneXpert mNGS 合计 P 阳性 阴性 阳性 39 17 56 <0.001* 阴性 0 17 17 合计 39 34 73 本组数据存在理论频数<5及频数为0，采用Fisher确切概率法，*P < 0.05。
下载: 导出CSV
表 6 mNGS+GeneXpert 与 GeneXpert 检测结果对比
Table 6. Comparison of mNGS+GeneXpert and GeneXpert detection results
mNGS +GeneXpert GeneXpert 合计 P 阳性 阴性 阳性 25 31 56 <0.001* 阴性 0 17 17 合计 25 48 73 本组数据存在理论频数<5及频数为0，采用Fisher确切概率法，*P < 0.05。
下载: 导出CSV
-
[1] 张开义, 李海雯, 李明武, 等. γ干扰素诱导蛋白-10和细胞因子在结核不同感染状态患者中的表达及意义[J]. 中国热带医学, 2024, 24(6): 697-701. [2] 屈燕, 李涛, 马文斌, 等. 世界卫生组织《2025年全球结核病报告》解读[J]. 结核与肺部疾病杂志, 2025, 6(6): 613-623. [3] Bagcchi S. WHO’s global tuberculosis report 2022[J]. Lancet Microbe, 2023, 4(1): e20. doi: 10.1016/s2666-5247(22)00359-7 [4] Thwaites G E, van Toorn R, Schoeman J. Tuberculous meningitis: More questions, still too few answers[J]. Lancet Neurol, 2013, 12(10): 999-1010. doi: 10.1016/S1474-4422(13)70168-6 [5] Levy S E, Boone B E. Next-generation sequencing strategies[J]. Cold Spring Harb Perspect Med, 2019, 9(7): a025791. doi: 10.1101/cshperspect.a025791 [6] 中华医学会结核病学分会结核性脑膜炎专业委员会. 2019中国中枢神经系统结核病诊疗指南[J]. 中华传染病杂志, 2020, 38(7): 400-408. [7] Brown J R, Bharucha T, Breuer J. Encephalitis diagnosis using metagenomics: Application of next generation sequencing for undiagnosed cases[J]. J Infect, 2018, 76(3): 225-240. doi: 10.1016/j.jinf.2017.12.014 [8] Wilson M R, Sample H A, Zorn K C, et al. Clinical metagenomic sequencing for diagnosis of meningitis and encephalitis[J]. N Engl J Med, 2019, 380(24): 2327-2340. doi: 10.1056/NEJMoa1803396 [9] Donovan J, Thu D D A, Phu N H, et al. Xpert MTB/RIF Ultra versus Xpert MTB/RIF for the diagnosis of tuberculous meningitis: A prospective, randomised, diagnostic accuracy study[J]. Lancet Infect Dis, 2020, 20(3): 299-307. doi: 10.1016/S1473-3099(19)30649-8 [10] Allahyartorkaman M, Mirsaeidi M, Hamzehloo G, et al. Low diagnostic accuracy of Xpert MTB/RIF assay for extrapulmonary tuberculosis: A multicenter surveillance[J]. Sci Rep, 2019, 9: 18515. doi: 10.1038/s41598-019-55112-y [11] 林爱清, 张璐, 成宝涛, 等. 二代测序技术应用于脑脊液检测在结核性脑膜炎中的早期诊断价值[J/OL]. 中华实验和临床感染病杂志(电子版), 2020, 14(4): 291-295. [12] Marais S, Thwaites G, Schoeman J F, et al. Tuberculous meningitis: A uniform case definition for use in clinical research[J]. Lancet Infect Dis, 2010, 10(11): 803-812. doi: 10.1016/S1473-3099(10)70138-9 [13] 姚嵩, 方雪晖. 《中国结核病预防控制工作技术规范(2020年版)》 解读与思考[J]. 热带病与寄生虫学, 2020, 18(3): 138-141, 137. doi: 10.3969/j.issn.1672-2302.2020.03.002 [14] World Health Organization. Global tuberculosis report 2017[R]. Geneva: World Health Organization, 2017. [15] 王乐乐, 郭建琼, 杨松, 等. 结核性脑膜炎诊断方法研究进展[J]. 中国防痨杂志, 2021, 43(7): 735-740. [16] 吕纯芳, 吴健虹, 卢留珠, 等. 国产实时荧光定量PCR试剂与GeneXpert MTB/RIF检测结核分枝杆菌的对比分析[J]. 中国防痨杂志, 2020, 42(1): 60-65. [17] 刘权贤, 李正付, 陈玲, 等. 利福平耐药实时荧光定量核酸扩增技术检测结核病临床标本时异常结果的分析及处理[J]. 中华结核和呼吸杂志, 2018, 41(5): 386-387. doi: 10.3760/cma.j.issn.1001-0939.2018.05.021 [18] 马燕, 王晓蓓, 马磊, 等. 结核分枝杆菌培养法与分子诊断技术联合对结核性脑膜炎患者的诊断价值[J]. 热带医学杂志, 2024, 24(1): 37-41. [19] 黄麦玲, 孙晴, 王桂荣, 等. Xpert MTB/RIF Ultra检测脑脊液对结核性脑膜炎的诊断价值[J]. 中国防痨杂志, 2021, 43(7): 670-676. doi: 10.3969/j.issn.1000-6621.2021.07.006 [20] 冉燕, 赵建军, 张建勇, 等. 利福平耐药实时荧光定量核酸扩增检测技术及环介导等温扩增技术在结核性脑膜炎的诊断价值[J]. 实用医学杂志, 2020, 36(24): 3416-3419. [21] 戴媛媛, 马筱玲. 宏基因组二代测序技术在临床病原学诊断中的应用[J]. 临床检验杂志, 2021, 39(1): 1-5. doi: 10.13602/j.cnki.jcls.2021.01.01 [22] 张赟, 石晓丹, 杜芳, 等. 宏基因组二代测序技术在中枢神经系统感染性疾病病原诊断中的应用及发展[J]. 中国临床神经科学, 2020, 28(3): 328-333. [23] 孟翠翠, 袁丁, 余言午, 等. 脑脊液二代测序在中枢神经系统感染中的病原学诊断价值[J]. 中华急诊医学杂志, 2022, 31(4): 471-476. [24] 蒋析文, 梁志坤, 曾莉, 等. 感染性疾病mNGS检测结果解读的应用[J]. 中华预防医学杂志, 2023, 57(7): 1124-1130. [25] 赵钢, 周林甫, 张红鸭. 结核性脑膜炎的诊治[J]. 中华神经科杂志, 2022, 55(10): 1154-1160. doi: 10.3760/cma.j.cn113694-20220812-00608 [26] 陈文, 姚利, 陈康, 等. 宏基因组二代测序技术检测脑脊液在结核性脑膜炎诊断中的应用价值的Meta分析[J]. 中国防痨杂志, 2021, 43(10): 1066-1072. [27] 王雅娟, 曹新益, 刘升明. 宏基因组二代测序和GeneXpert MTB/RIF对结核病诊断价值的Meta分析[J]. 中国防痨杂志, 2022, 44(12): 1327-1337. [28] 郑会强, 崔晓利, 窦权利, 等. 常用实验室技术诊断结核性脑膜炎效能的比较研究[J]. 中国防痨杂志, 2019, 41(1): 42-47. [29] Chen P, Sun W, He Y. Comparison of metagenomic next-generation sequencing technology, culture and GeneXpert MTB/RIF assay in the diagnosis of tuberculosis[J]. J Thorac Dis, 2020, 12(8): 4014-4024. doi: 10.21037/jtd-20-1232 [30] 孔娇, 蔡青山, 喻义杭, 等. 宏基因组学二代测序对结核性脑膜炎的诊断价值[J]. 中华传染病杂志, 2023, 41(7): 454-458. -
