优化血培养工作流程 促进抗菌药物合理应用

陈定强，教授、医学博士、博士研究生导师、博士后合作导师。现任南方医科大学珠江医院检验医学部副主任，广州市高层次卫生人才，美国临床病理学协会（ASCP）认证国际微生物学技师。兼任广东省医学会检验医学分会青委会副主任委员，广东省医学会检验医学分会微生物学组委员、秘书，广东省医学会细菌耐药与感染防治分会常务委员、广东省医师协会检验医师分会委员。重点致力于感染性疾病分子流行病学和病原微生物快速诊断技术的研究，主持国家自然科学基金面上项目等科研课题10项，相关研究成果以第一和通讯作者在国际专业期刊等发表SCI论文36篇，文章被引次数1200余次。

刘婉婷，南方医科大学珠江医院检验医学部微生物组副组长。研究生学历，检验医师。兼任广州市医学会微生物学与免疫学分会第一届委员会委员。以第一作者身份发表SCI论文2篇，参与作者发表SCI论文3篇。

【摘要】血流感染是全球的公共健康卫生问题。对于发生严重血流感染的病人，每延迟一小时的有效抗菌药物的使用，则会降低7%左右的生存率。不断提升临床血培养标本送检质量，优化实验室血培养流程，加速病原微生物报告，对血流感染诊疗至关重要。本文通过讨论目前在临床病原学标本送检及微生物检验工作流程上存在的问题，结合我院在优化血流感染病原学检验工作流程上的经验，重点围绕实验室流程化、信息化、血培养技术革新，从临床和实验室两个角度，全面阐述优化病原微生物的诊疗流程和优化标本规范送检来提升血液培养阳性检出率及疑难菌的检出能力，缩短血培养报告时间，加强检验科与临床科室的沟通，促进抗菌药物科学使用与管理。

【关键词】血流感染；病原检验；血培养；报告时间

血流感染占社区获得性、医院获得性脓毒症和脓毒症休克的40%，而且血流感染具有非常高的死亡率[1]。当发生血流感染时，治疗不及时会严重影响患者的病情发展与预后，临床医生只能在获得药敏报告前对患者进行经验性治疗。研究证明非充分的经验性治疗与血流感染患者的死亡率成正相关性[2]，目标治疗开始的越晚，死亡率越高[3]。这就需要实验室能够尽早报告血培养的病原菌及药敏结果。然而，血培养标本从采集至转运、上机、培养，再到血培养报阳以及阳性血瓶处理这些步骤的时间都非常长，导致无法在患者感染早期快速获得血培养阳性报告，从而使患者错失了治疗的最佳时机。因此缩短标本周转时间（TAT）可以为患者的治疗争取更多的时间[4]。

一般来说，血液标本从开始培养到阳性报警，再到鉴定药敏结果的审核，占用时间最长的两部分是血培养阳性报警时间（TTP）和阳性报警后处理时间[5]，因此，优化这两部分的流程对后续的抗菌药物科学使用至关重要[6]。近年来，具备吸附抗菌药物的血培养技术、全自动上卸瓶和革新算法的血培养系统、MALDI TOF MS质谱鉴定以及高通量测序等新技术的临床应用，为提高血培养检测水平以及缩短报告时间提供了很好的解决方案。本研究通过回顾性研究，比较近年来多种血培养工作流程改进模式，缩短血培养阳性报警后处理时间和TAT措施的异同，并结合我院在这方面的优化经验与临床效果，探讨优化病原检验工作流程对抗菌药物临床上的科学使用的促进作用。

一、病原菌检验工作流程中问题汇总

病原菌检验过程涉及多个环节，被分为分析前、中、后三个阶段。其中能够直接或间接影响血液病原菌检测结果的因素包括：能否在合适的时间与正确的部位采集到血液，标本运送过程中是否有延迟，实验室接收与处理标本是否及时，以及是否能够以最短的时间确定病原菌并发出准确的鉴定药敏报告等[7]。

1. 血培养标本送检率低：研究数据表明，在我国拥有1,500张床位的三甲医院中，血培养标本送检数量大约为每天40~50瓶，而同级别的美国医院可达到350瓶。造成血培养标本送检率低的原因，一方面，临床医生的送检意识较为薄弱，很多感染性疾病的诊疗停留在经验性治疗的层面上，而非基于病原诊断的基础上；另一方面，实验室检验水平较低，检验结果和临床诊断一致性不高，未能取得临床医生的信任。复旦大学附属中山医院在2018年调查了87所医院血培养送检率，发现在54968例患者中，有1602名（2.92%）患者发热≥38.5℃，其中血培养送检患者仅有604名（38.3%），血培养送检率低，成为血流感染诊断依据严重不足的原因之一[8]。

2. 血液采集中问题与难点：指南规定血培养采血时间应在抗菌药物应用前，寒战或发热初起时，但是在临床实践工作中，能够按照指南要求执行的条件有限。在我国综合性医疗机构中，医护患者的比例严重失衡，尤其在夜班期间，医护人员严重不足，在采集时间上无法严格按照指南规范去完成。除了血标本采集时间外，显著降低血培养阳性率的另一个原因是采集血样标本前患者已接受过经验性抗菌药物治疗[9]。脓毒症诊疗指南建议在脓毒症患者开始接受抗感染治疗之前进行血培养[10]。早期研究发现抗菌药物治疗开始后1到3天期间血培养阳性率逐渐降低，阳性率总体下降了54%-55%[11]。近期研究表明脓毒症和非脓毒症患者开始静脉注射抗菌药物1到2小时后，血培养阳性率出现显著下降[12, 13]。此外，经验性抗菌药物治疗对不同致病菌的血培养阳性率有不同程度的影响，如接受经验性治疗的患者中金黄色葡萄球菌血培养阳性率下降了24%，革兰阴性菌的阳性率下降了54-88%[11]。因此，优化血培养采集流程和选择合适的时机送检血培养非常重要。

另外一个影响血培养阳性率的关键因素是采血量，血培养采集的血量越多，培养阳性率越高。事实上，足够的血量是检测血流感染的最重要参数。大多数血流感染患者的血液中细菌或真菌密度非常低，细菌性血流感染血液中的平均细菌浓度为每毫升0.25个菌落形成单位（CFU），29%大肠埃希菌和18%金黄色葡萄球菌的血流感染中细菌浓度低于0.04CFU/mL。最近的研究表明20、40和60mL的采血量分别与65.0%-75.7%，80.4%-89.2%和95.7%-97.7%的血培养敏感性相关[14]。研究发现不同国家指南推荐的血培养采血量大同小异。比如，英国的指南推荐4瓶（2套）采血法[15]，每套20-30mL；法国微生物学会与欧洲采用的是4-6瓶（2至3套）法[16]；美国重症医学会（ACCM）和美国传染病学会（IDSA）指南建议，必须在发热后24小时内完成3-4组适当体积的血培养。但是在国内临床实践中，由于医护的经验与技术，以及儿童及老年患者等原因，没有送检血培养或者不能送检足够血量或套数的血培养已成为普遍现象。

3. 采集后标本送检与上机检测过程中问题汇总：指南规定血液采集入血培养瓶后应立即送检，切勿冷藏。如果血培养瓶不能及时送检上机培养，应常温保存。在2-8℃冰箱内或35℃环境下保存超过2小时可能会造成假阴性或假阳性[17]。但在实际工作中，血标本采集后送检及上机过程中存在多种问题，尤其是在夜班与周末[18]。因为大部分医院仍未拥有覆盖全院的标本传输系统，在大多数情况下都是通过人工送检，所以会出现夜班采集的血标本在早交班时依然没有离开临床科室的情况。复旦大学附属中山医院的研究发现非白班时间送检血培养瓶的情况占比高达44%，而且送检时间集中在凌晨4点到6点之间[19]。总的来说，血培养瓶送检延迟是各个医院面临的问题。

4. TAT时间问题汇总：根据检验流程，血培养瓶从标本采集到报告发送的时间段被定义为结果报告时间，简称为TAT[20]。这个时间段包括血培养瓶送检上机时长、上机培养时间、卸瓶后出报告时间，TAT延迟的步骤包括送检上机延迟、卸瓶延迟、报告延迟。在各大医疗机构中，TAT的时间可能超过70个小时。造成TAT延长主要原因是非白班及周末送检的血培养瓶未能及时上机造成的延时培养，阳性报警后未能及时转种，以及病原菌的鉴定流程繁杂[21]。另外，针对特殊病原菌的培养与鉴定的TAT非常冗长，比如结核分枝杆菌的培养时间需要3到4周左右，真菌血培养时间可能要超过3天以上等，不同病原菌生长的时间不同，目前仍有大量血培养标本无法分离出病原菌[22]。

二、血培养工作流程优化的经验

血培养检测流程有上述诸多的问题，为了满足临床的需要，血培养全流程持续质量改善亟待实施。我院是南方医科大学附属的三级甲等医院，自2017年以来，结合我院具体情况，对临床标本送检及实验室对病原菌检验工作流程进行优化，并且促进我院抗菌药物的科学使用与管理。

1. 优化一，规范标本的采集与送检：我院从2014年开始不断加强血培养PDCA持续改善工作，检验科开始定期指派医检人员开展各种以案例为中心培训，通过培训使得临床一线医护对血培养的临床价值、标准采集方法、采集时间、采集血量、标本送检流程等不断深入教育学习。通过与临床的工作导向型交流沟通，彻底改变了血培养送检占全部标本送检的比例（图1），2021年全院血培养占总标本量的40.1%（按套数计算），居第一位。重症医学科血培养占总标本量的81.8%，且来源于血液、胸腹水和脑脊液的菌株分离率达到56%（图1）。同时，血培养双瓶双套送检率从2014年的15.39%持续提升，到2021年已经实现全院成人血培养双瓶双套送检率达80%。

图1. 血培养标本占比以及菌株分离率

2. 优化二，引入具备更强抗菌药物吸附能力的血培养瓶：血培养的基础是血培养瓶。为了临床的需要，血培养瓶一直在持续迭代中，从早期标准需氧/厌氧培养瓶，进化到树脂或碳粉需氧/厌氧/儿童培养瓶，再到现在我院最新使用的APB聚合珠血培养瓶。血培养瓶迭代最核心的优化是从标准血培养瓶无抗生素吸附能力发展到树脂/碳粉瓶的基础抗生素吸附再到APB培养瓶的优良特异的抗生素吸附。相比之前的单一抗菌药物吸附原理，添加APB树脂和专利共价键添加物的血培养瓶，协同三种不同原理最大限度地满足了抗菌药物中和需求，同时避免了对细菌生长所必须的微量元素和营养物质等的吸附。此外，APB血瓶具有碳青霉烯类抗菌药物吸附能力，以及对于万古霉素、达托霉素、卡泊芬净等高阶抗菌药物及抗真菌类药物均可实现完全中和。研究显示APB血瓶优化了培养基配方，比碳粉血培养瓶平均快2.5小时[25]。一项纳入2381例儿童血培养的临床研究结果显示APB瓶较碳粉瓶平均快5小时（P＜0.05）[24]。我院自2021年6月起正式使用新一代血培养瓶，血培养阳性率从平均12.9%上升到15.6%，增长幅度达21%（图2）；血培养检出复合病原菌的比例从原来的1.96%上升到5.33%，幅度增加172%，因此新一代APB血培养瓶显著提高了对复合菌血流感染的检出能力。

图2. 新型血培养瓶对血培养阳性率的影响

3. 优化三，优化信息系统，规范血培养处理流程：实现MYLA系统与医院信息化检验系统的双通讯，将病人信息、检测结果、检测过程信息均存储入数据库，实现了各种设备数据汇总与报告的能力，从而节省了实验室人员手工录入与汇总报告的时间，包括血培养报阳时间、血培养阴性/阳性结果的自动传输，质谱鉴定与全自动药敏系统结果的自动整合，实现血培养二级质谱快速鉴定报告等。整个样本全处理过程均可采用条码输入，简单快捷。MYLA还具有提醒报警功能，进而加快阳性血培养标本的处理过程等[25]。总而言之，MYLA系统具有专业的微生物流程管理，可以帮助微生物实验室更快速、准确、顺利地完成微生物检验工作[26]。

4. 优化四，微生物实验室工作时间与方式优化：当血培养瓶转运至微生物室后，及时上机培养是缩短TAT的关键。我科的统计数据发现我院日标本送检量基本均衡，而周末稍少于平日。每日的标本送检高峰是在早8点，但在9-16点、19-20点及23点分别有标本送检的小高峰（图3），从下午18:00到次日早上06:00夜间时间，约有47%血培养送达实验室。基于上述数据，参考国内外的优化路径，我科根据我院临床工作的实际需求，制定并实施了微生物实验室24小时值班和一天多次报告审核的制度，工作时间和流程的优化效果显著。其一，大部分血培养标本到达检验科能够在1.5小时左右上机处理；其二，全天的阳性血瓶都能及时转种、涂片，发送一级报告和危急值；其三，阳性血培养的质谱快速鉴定和药敏卡上机从过去的每天1次提高到2次；其四，阳性血培养多次药敏审核制度落实，从过去的每日一次增加到三次，且25%的血培养与药敏报告的审核是在夜班时段完成（图4）。

近年来，质谱技术逐渐广泛应用于微生物的鉴定。 2020年11月广东省医保局将“质谱法快速鉴定微生物病原体”纳入了市场调节价医疗服务项目，我院首先从微生物鉴定流程结合新技术着手改造，使我科从常规的血培养两级报告模式转变三级报告模式。过去我科首先给出常规的一级报告是革兰染色结果和危急值发送，以及最终的鉴定与药敏报告；而目前的新分级报告模式在上述一级与终极报告中间加入质谱快速鉴定报告。质谱鉴定可以在最终报告前以最快的速度发送给临床，病原菌的确定为经验性抗菌药物使用调整提供实验室依据。

2021年我院微生物实验室统计数据表明，在新的工作流程下，血培养标本采集后送达检验科至微生物室上机中位数时间为1.49小时，满足各项指南要求；各级TAT时间方面，从血培养标本采集到一级报告的中位数时间为20.65小时，标本采集到二级质谱快速鉴定报告的中位数时间为35.95小时，标本采集到三级最终药敏报告的中位数时间为55.05小时，具有较好的时效性。

图3. 我院微生物检验标本送检特点

图4. 血培养流程优化后的上机与报告审核时间

三、工作流程优化对抗菌药物科学管理的作用

如前所述，我们进行了规范临床血培养双套标本送检，24小时微生物实验室工作制，质谱快速鉴定报告，引入新型APB血培养瓶等进行一系列流程的优化，对临床的抗菌药物使用管理起到了重要的支持作用。以重症医学科为例，50%阳性血培养患者24小时内即可获得一级报告，临床可以根据一级报告和二级快速鉴定报告及时调整用药，评估用药的合理性，提升目标治疗率（表1）。

表1. 优化血培养过程促进抗菌药物在重症医学科的科学管理（单月）

另外，流程优化完成后，病原菌检出和耐药性特点也出现了新的变化。从图5可见，重症医学科2021年一些重要致病菌的检出量是2020年两倍左右，但在重要致病菌中耐药菌的分离率却普遍逐年下降，体现了快速病原学报告不仅帮助临床的精准用药，也助力感控团队及时对多耐菌感染患者实施床边隔离，有效遏制细菌耐药。

注：ABA，鲍曼不动杆菌；CR，碳青霉烯类耐药；ECO，大肠埃希菌；KPN，肺炎克雷伯菌；MRSA，耐甲氧西林金黄色葡萄球菌；PAE，铜绿假单胞菌；SAU，金黄色葡萄球菌。

图5. 重症医学科2019-2021年血培养重要病原菌数目和耐药菌检出率变迁

四、结论

我们血培养工作流程优化经验证明，在现代的血流感染的诊疗管理中，多学科合作，临床重视并加强微生物标本送检质量，微生物实验室合理的流程优化，以及新技术的引入对提升血流感染病原菌检出率和治疗，以及降低多重耐药菌具有重大意义。

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