脊柱感染在我国并不少见，因其临床症状大多不典型，影像学表现不具特异性，诊断较为困难。绝大多数脊柱感染患者需要进行药物治疗，而药物治疗的基础是获得明确的病原学依据。脊柱感染病灶常位于椎前，位置结构较为复杂，又常邻近重要血管和脏器，病灶组织标本难以获得^[1-2]。且传统实验室检验手段较为单一、敏感程度不高，获得病原学诊断仍然存在困难^[3-4]。

宏基因组二代测序（mNGS）技术是一种具有巨大应用前景的微生物诊断工具，其拥有庞大的数据库，可以根据测序的结果作出诊断提示，在细菌及真菌感染性疾病的诊断中具有较大优势^[5]。本课题组通过CT引导下经皮活检获得脊柱感染患者病原学组织后，采用mNGS技术获得的病原学结果选择药物进行个体化治疗，取得较好效果，现报告如下。

1 资料与方法 1.1 临床资料

2019年2月—2021年2月收治脊柱感染患者32例，其中男17例、女15例，年龄为17~71（42.0±15.5）岁，病程为2~14（7.0±3.3）个月；病灶位于胸椎9例，胸腰椎9例，腰椎及骶椎14例。临床体征以轴性疼痛为主，其中15例因脊柱局部不稳、后凸畸形或脊髓、神经受压而产生神经症状。

1.2 穿刺方法

穿刺前详细了解患者病史，排除手术禁忌证，包括出血性疾病史或凝血功能不全、体质衰弱难以平卧至穿刺结束者。术前与患者及其家属谈话并告知风险，使其了解手术操作的意义，减少术前紧张心理。同时与影像介入科医师一起详细评估患者病变位置，毗邻的脏器、血管及神经，设计穿刺路径。患者通常取俯卧位，先通过CT定位设计最佳的穿刺点、进针路径、角度及深度；对患者进行皮肤消毒及局部麻醉后，在CT定位下进行经皮穿刺，确认针尖进入病灶后，抽出脓性液体送检。如脓肿较大则选择在脓肿低位穿刺，放置引流管进行持续引流，同时方便行病灶局部药物化疗。

1.3 病原学诊断

实验室检查：将穿刺获得的标本进行细菌培养及涂片、真菌培养及涂片、结核培养及涂片，并进行药物敏感性试验。

mNGS技术：将穿刺获得的标本放入无菌试剂管中，保存于4℃冰箱内，次日进行样本处理和DNA提取。按照流程用溶壁酶进行酶破壁反应，再使用DNA提取试剂盒提取DNA。对所提取的DNA进行酶切片段化、末端修复、接头连接及聚合酶链式反应（PCR），构建文库并进行测序。将测序数据（reads）去除低质量的序列数据，获得高质量的数据。将高质量数据与人参考基因组序列进行比对，并将比对上的数据去除。剩余数据去除低复杂度数据后，与华大基因PMDB病原数据库（包括6 350种细菌、1 064种真菌、4 945种病毒、234种寄生虫的基因组序列）进行比对。选择对比细菌与真菌2个项目，获得能够匹配到某种病原体的序列数，根据序列数的高低及其他检测结果来判断可能的病原体。

1.4 治疗

所有患者根据病原学诊断进行规范药物治疗，15例脊柱局部不稳，后凸畸形，脊髓、神经受压的患者穿刺术后尽快择期进行病灶清除植骨融合内固定术，术后继续药物治疗。所有患者在治疗6个月后复查三维CT重建及实验室检查。

1.5 统计学处理

采用SPSS 19.0软件对数据进行统计分析。符合正态分布的计量资料以x±s表示，组间比较采用配对样本t检验；计数资料以例数和百分数（%）表示，组间比较采用配对设计χ²检验；以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

32例患者中29例经CT引导下穿刺，成功获得标本，CT穿刺取样成功率为90.6%。29例患者的一般资料、病原学检测结果和诊断结果见表 1。在获得的29例标本中，mNGS技术获得明确病原学依据27例，总体检测阳性率为93.1%（27/29），常规实验室培养获得病原学依据22例，阳性率为75.9%（22/29），差异有统计学意义（P＜0.05）。mNGS检测时间为（1.59±0.28）d，常规实验室培养检测时间为（12.8±3.25）d，差异有统计学意义（P＜0.05）。

本组检出的主要病原体为结核分枝杆菌、金黄色葡萄球菌、链球菌、大肠埃希菌、曲霉菌、隐球菌、布鲁杆菌，只有1例没有通过mNGS技术及实验室检查获得病原学结果，采用经验用药方案治疗。脊柱结核的药物治疗：新发肺结核或肺外结核患者的治疗方案为强化期2个月异烟肼（H）、利福平（R）、吡嗪酰胺（E）、乙胺丁醇（Z）4联用药+巩固期4个月异烟肼（H）和利福平（R）联合用药（2HRZE/4HR方案）。布鲁杆菌感染的药物治疗：多西环素+利福平+第三代头孢菌素类药物，疗程3个月。化脓性脊柱炎根据药敏结果，选择敏感的抗生素静脉给药治疗2个月。真菌性脊柱炎根据药敏结果选用敏感抗生素（伏立康唑等），治疗6个月^[6-8]。所有患者药物治疗2周后C反应蛋白（CRP）水平和红细胞沉降率（ESR）均较治疗前下降，差异有统计学意义（P＜0.05，表 2）；治疗后6个月疼痛视觉模拟量表（VAS）评分^[9]和Oswestry功能障碍指数（ODI）^[10]均较治疗前改善，差异有统计学意义（P＜0.05，表 2）。

3 讨论

在大多数情况下，脊柱感染的诊断和治疗需要脊柱外科、放射科和感染科医师进行多学科会诊，其多为细菌引起，真菌感染也可能发生^{[3, 7]}。根据病原体的不同，脊柱感染可分为化脓性（细菌引起）或肉芽肿性（结核分枝杆菌和真菌引起）。影像学检查可发现脊柱感染通常累及椎间盘，形成椎间盘炎，同时病灶也可向椎管内扩散，累及硬膜外腔及椎旁软组织。大多数情况下，感染并不局限于一个解剖腔室，通常会扩散并涉及脊柱不同部位，并且根据病原菌不同各有特点，如脊柱结核常累及多个椎体，化脓性脊柱炎则很少累及超过2个椎体^[11]；同时，脊柱结核对椎间盘破坏较轻、对椎体骨破坏较重，而化脓性脊柱炎对椎间盘破坏较重、对椎体骨破坏较轻。脊柱结核骨破坏较重，椎体内脓肿常见，更易形成椎体塌陷、破坏、死骨或钙化，发生局部后凸畸形继而产生神经症状，所以除了药物治疗外还需外科手术干预^[12-13]。

除了上述影像学的特征性表现外，脊柱感染的诊断还需要结合完整的病史和实验室检查结果，在此过程中必须调查及确定可能的感染风险因素。初始血液检查应包括白细胞计数和炎性标志物，如ESR和CRP。CRP是灵敏度较高的感染指标，且在75%的感染病例中可观察到ESR升高，CRP和ESR/白细胞计数升高以及与脊柱感染（如背痛和发烧）一致的临床症状提示脊柱感染可能^[14]。同时，CRP也是抗生素治疗效果的一个重要标志，治疗成功后CRP能迅速恢复到正常水平；而ESR在临床症状改善后依然保持长时间的升高^[15]。与CRP和ESR相比，白细胞计数对于脊柱感染的诊断价值较小，55%的脊柱感染患者白细胞计数正常^{[3, 16]}。因此，本研究随访中采用CRP和ESR来反映炎症变化情况。在诊断的过程中，病史也是至关重要的环节，如布鲁杆菌脊柱炎患者通常与牧区生活史、接触过牛羊家畜有关，真菌性脊柱炎患者则具有众多风险因素，可能有继发性免疫缺陷（由人类免疫缺陷病毒引起的感染）及广谱抗生素、糖皮质激素或免疫抑制等药物滥用史^{[7, 17]}。

相比初始的血液及影像学检查，病灶组织活检的病原学依据是诊断脊柱感染的金标准。结合三维CT重建图像的CT引导下经皮穿刺活检是获取病灶组织的重要途径，有文献^[18]报道，CT引导下经皮穿刺活检诊断脊柱感染的灵敏度高于90%。在穿刺过程中，能够通过CT增强扫描明确前方血管及侧方脏器的位置，做到精准定位，清晰显示穿刺路径^[19]。对于骶骨前方的脓肿，可行CT引导的破骨穿刺；对于较大脓肿，可在穿刺后放置固定引流管持续引流，并可通过引流管持续给药进行局部化疗；此外，在行病灶清除减压植骨融合术后，也可根据引流情况判断是否清创彻底^[20]。

近年来，mNGS技术不断改进并进入临床实践，为复杂感染的病原学诊断提供了一种有力工具。相比于传统实验室检查，mNGS技术的优势包括较短的检测时间和基于大数据库的无偏差的定量或半定量分析^[21]。目前已有文献报道了mNGS技术在病原体诊断中的应用，包括呼吸系统感染^[17]、中枢神经系统感染^[22]、血液感染和关节感染等^[23-24]以及脊柱感染^[25-26]。本研究结果显示，mNGS技术对病原体的检测阳性率高于实验室检查，同时获得结果的时间较短，大大提升了检测效率，方便早期制订治疗方案。对于mNGS技术检测结果的解读要结合病史资料，虽然微生物的检出序列数越高，致病可能性就越大，但某些胞内菌（如结核分枝杆菌、伤寒杆菌、布鲁杆菌）和厚壁菌（如真菌）即使检出序列数不高，也要考虑其为致病病原体的可能^[27]，例如本组中的隐球菌、布鲁杆菌和曲霉菌感染病例。

值得注意的是，本组中有1例患者mNGS技术和实验室检查结果都为阴性，给予抗结核药物治疗后炎性指标无明显下降，根据影像学及病史诊断为化脓性脊柱炎，采用经验性抗炎药物治疗后疗效良好。本研究样本量较小，所得结果可能存在偏倚，未来还需要开展多中心、大样本的研究进行验证。

综合来看，mNGS技术尚有一些缺点，比如其对于细菌感染（结核分枝杆菌除外）还难以提供详细的药物敏感性结果，同时其价格也较为昂贵，一定程度上增加了患者的经济负担。相信随着mNGS技术的进一步发展，其诊断价值会不断提升，成本及价格会逐渐降低，更好地用于临床诊疗。