摘要
如果要在可预见的将来消除结核病这一全球卫生问题,改进对患者的检测、早期诊断和及时识别利福平耐药将至关重要。近年来发布的新诊断方法改善了这一观点,但它们需要在实验室基础设施、生物安全和人员专业化方面进行投资,这超出了大多数患者生活的许多资源有限的环境的能力。Xpert MTB/RIF,一种采用自动核酸扩增检测的新方法结核分枝杆菌,以及赋予利福平耐药性的突变,有望在很大程度上克服这些操作挑战。在这篇文章中,我们将Xpert MTB/RIF定位于当今结核病诊断领域,并描述其作为监测和调查辅助工具的额外潜力,同时考虑到价格和伦理问题。我们追溯了世界卫生组织在2010年批准Xpert MTB/RIF技术之前咨询国际专业知识并系统评估已发表的证据和来自该领域的新出现的经验的独特过程,总结了随后的研究结果和对谁进行检测和如何检测的指导,并提供了扩大新技术的观点,这可以作为未来制定诊断新政策的模型。
介绍
2011年估计有870万例结核病病例和140万例死亡[1],结核病是全世界发病率和死亡率的主要原因。然而,2011年全球公共卫生服务部门仅报告了580万例(66%)估计结核病病例。此外,在通报的结核病病例中,只有不到5%进行了耐药性检测[1],通常在长时间的诊断延误后才被诊断出来[2- - - - - -4]。在2011年通报的31万例估计患有耐多药结核病的新发和再治疗肺结核病例中,向世界卫生组织(世卫组织)报告的不足6万例(19%)[1]。
造成这些差距的主要原因是诊断能力不足,以及过度依赖胸部x线摄影和/或痰涂片显微镜作为诊断工具。艾滋病毒相关结核病患者、痰涂片阴性和/或肺外疾病患者以及耐药结核病患者尤其受到未能将显微镜作为主要诊断工具的影响。艾滋病毒相关和耐药结核病的“经典”诊断复杂、昂贵、缓慢和技术要求高,依赖于传统培养和药敏试验。获得结果所需的长时间延迟(长达数周)对未得到诊断(因此未得到治疗或不适当治疗)或诊断太晚的患者具有毁灭性后果[5]。
发现更多病例、及早发现并迅速发现耐药性对于改善患者个人健康和避免在社区传播至关重要。这需要使用当代工具和创新战略实现普遍获取和早期发现[1,4,5]。
在过去十年中,结核病诊断管道出现了前所未有的增长,并加快了建立必要实验室基础设施的努力[5]。然而,尽管世卫组织推荐了用于快速检测耐多药结核病的最新一代液体培养诊断方法和分子线探针检测方法,但仍未解决大多数资源有限环境下的诊断困境,这主要是由于需要昂贵的实验室基础设施、广泛的生物安全预防措施和专业人员[5]。世卫组织于2010年12月建议使用一种克服当前许多操作困难的新的快速检测方法:Xpert MTB/RIF检测(造父变星,Sunnyvale, CA, USA)是一种在多疾病平台GeneXpert(造父变星)上运行的自动化实时核酸扩增技术。Xpert MTB/RIF检测方法通过同时检测结核病和耐药结核病,代表了结核病和耐药结核病诊断的范式转变结核分枝杆菌在适合在常规实验室环境外使用的封闭系统中,直接从痰样本中提取利福平耐药突变,时间不超过2小时[6,7]。
目标
本文有三个主要目标。首先,以Xpert MTB/RIF检测为例,描述世卫组织在制定结核病诊断政策时遵循的动态过程。第二部分是总结Xpert MTB/RIF使用的后续证据,澄清对该技术的常见误解,并就该检测在改善病例检测和护理提供方面的作用提供观点。第三是总结该技术与结核病流行率调查和耐药性监测的相关性,它对病例和治疗结果定义的影响,并讨论围绕可负担性、可持续性、伦理和研究重点的问题。
方法
总结了关于Xpert结核分枝杆菌/RIF的现有政策和指导文件,以说明世卫组织制定新结核诊断方法的政策过程。世卫组织在批准该检测方法之前组织的全球协商会议提交了结果。在随后的两次世卫组织全球会议上,还总结了该分析的早期执行者分享的经验。
为了获得世卫组织认可后Xpert MTB/RIF检测的额外证据,对新兴文献进行了主动扫描。PubMed和EMBASE结果被搜索,以找到处理Xpert MTB/RIF测试的文章。使用以下搜索词的组合:“结核病”、“耐多药结核病”、“广泛耐药结核病”、“Xpert MTB/RIF”和“快速诊断”。虽然搜索不限于英文出版物,但没有报道英文摘要的文章被排除在外。
引文由四名研究人员(K. Weyer、W. van Gemert、G.B. Migliori和R. cens)通过检查标题、摘要和全文来独立筛选,以确定相关研究,这些研究存储在世卫组织数据库中并定期更新(最后一次更新于2012年9月21日)。未发表的数据来源(由创新诊断基金会协调的多中心实验室验证和演示研究;还包括政策制定时与世卫组织共享的由调查员驱动的单中心研究的未发表数据)。虽然这篇透视文章包含了Xpert MTB/RIF的所有可用证据,但没有遵循系统回顾的正式标准。
Xpert MTB/RIF技术概述
GeneXpert平台于2004年推出,通过集成和自动化样品制备、扩增和检测的关键流程,简化了基于pcr的实时分子检测。系统的核心部件包括仪器、个人电脑、条码扫描器及软件(图1),以及针对特定疾病的一次性一次性粉盒,内含冻干试剂、缓冲液和洗涤液。目标检测和特征实时执行使用六色激光探测设备。
用于同时检测结核病和利福平耐药性的Xpert MTB/RIF药盒是在4年内开发出来的,这是在学术和产业界的独特合作下,由FIND组织斡旋,并得到美国国立卫生研究院(Bethesda, MD, USA)和比尔和梅林达·盖茨基金会(Seattle, USA, WA)的财政支持下开发的。[8- - - - - -13]。这一合作是结核病诊断技术发展的蓝图,包括明确的最终用户产品规格、充足的研究资金、学术伙伴之间在技术核心部分的合作、汇集研究资源、受控临床验证试验、在精心设计的运筹研究协议下进行大规模现场评估,以及工业界在成本和优惠定价谈判中及早与创新诊断基金会进行灵活的应对。
最终产品是一个完全自动化的、封闭的(因此是安全的)实时PCR系统,需要基本的、不专业的实验室基础设施、操作人员技能或生物安全预防措施[8- - - - - -13]。Xpert MTB/RIF检测采用五种独特的核酸杂交探针(分子信标),每一种都标记有彩色荧光团,以响应特定的靶序列rpoB基因的结核分枝杆菌。超过95%与利福平耐药相关的突变发生在rpoB(一种细菌RNA聚合酶)基因的81个碱基对核心区域,这5个分子信标一起包含了整个核心区域。在PCR扩增过程中产生的所有五种荧光颜色表明存在利福平敏感结核分枝杆菌,而核心区域的任何突变都阻止了相应分子信标的结合,导致颜色缺失,表明利福平耐药(图2) [8- - - - - -13]。
基于证据的政策制定
2008年,世卫组织采用了国际GRADE程序(建议等级评估、制定和评价)来进行证据综合和评价[14]。GRADE目前是世卫组织所有建议和指南的基础[15]。最近为诊断评估而改进[16], GRADE对政策制定基础证据的质量以及政策建议的力度进行系统评估,旨在实现检测性能、风险和收益以及患者/公共卫生影响之间的平衡[14,16]。该过程由世卫组织准则审查委员会监督,该委员会是为此目的专门设立的[15]。
图3说明了世卫组织控制结核病司于2008年确定的关于新的结核病诊断方法的政策制定的结构化方法,而表1概述了世卫组织继续制定结核病诊断政策所需的大量证据。
Xpert MTB/RIF动态策略开发
2010年9月初,世卫组织召集的一个专家组评估了Xpert结核分枝杆菌/RIF的现有数据,包括来自六篇已发表论文的信息[8- - - - - -13],两项由FIND协调的大型多中心实验室验证和示范研究[18,19],源自成本效益分析的结果[17]以及根据保密协议与世卫组织共享的12项由研究者驱动的单中心研究(其中大部分随后发表)的未发表数据。GRADE评估评估了分析性能、规划实施的可行性和预期影响、成本效益以及未来研究中需要解决的问题。
专家组提出的建议随后在2010年9月底得到了结核病战略和技术咨询小组的认可,并建议世卫组织立即着手提供政策指导,制定快速更新的全球战略,就实施考虑事项召开全球协商会议,并向各国提供技术支持和规划[20.]。
世卫组织于2010年12月初召开了一次全球协商会议,约有120名机构和国家代表参加了会议。就中期诊断算法和Xpert耐多药结核病/RIF在不同级别卫生服务的确定风险群体(耐多药结核病和艾滋病毒相关结核病)中的定位达成了协议。协商一致的协议被纳入随后的世卫组织快速实施文件[7]由Xpert MTB/RIF检查表支持[21]为系统推广该检测方法提供了切实可行的建议,以优化该技术的使用和效益,同时在更纵向的工作中解决关键的运筹学方面。
2011年4月,世卫组织与Xpert MTB/RIF检测方法的早期实施人员召开了一次会议,以改进拟议的诊断算法,制定一组核心变量以确定引入该技术对实验室工作量的影响,并澄清操作和后勤问题。随后,世卫组织于2012年4月举行了第二次早期实施者会议,分享在常规结核控制规划条件下引入检测方法的经验。
根据其协调全球推广Xpert结核分枝杆菌/RIF的任务,世卫组织建立了一个专门的网站和电子数据收集工具(http://who.int/tb/laboratory/mtbrifrollout/en/index.html),在145个有资格获得该检测方法优惠定价的国家中跟踪国家实施情况和合作伙伴的推广计划,并从上市后对操作问题的监测中收集信息,以指导在规划条件下推广该技术。
世卫组织于2010年12月8日发布了关于使用Xpert MTB/RIF的正式政策建议,这源于对现有证据的可靠GRADE评估(表2) [6]。
分析性研究
Xpert MTB/RIF法具有5个基因组拷贝的分析灵敏度,为131 CFU·mL−1的结核分枝杆菌加入痰中。未与非结核分枝杆菌(NTM)发生交叉反应。当存在NTM DNA或敏感株与耐药株混合时,可正确检测结核和利福平耐药。样品试剂以2:1的比例加入到痰液中,杀死>6 log10CFU·毫升−1的结核分枝杆菌97%的痰涂片阳性标本经Lowenstein-Jensen培养呈阴性。Xpert MTB/RIF接种程序和样品检测未检测到传染性气溶胶[8- - - - - -13]。
对照临床验证试验
Xpert MTB/RIF的性能在来自秘鲁、阿塞拜疆、南非和印度的1730名怀疑受药物敏感或肺部MDR-TB影响的患者中进行了测试。在培养阳性患者中,单次直接Xpert MTB/RIF检测可识别98.2%(561例痰涂片阳性结核病患者中有551例)和72.5%(171例痰涂片阴性结核病患者中有124例)。在609名未受结核病影响的患者中,该测试对604人(99.2%)具有特异性。在痰涂片阴性、培养阳性结核病患者中进行的第二次Xpert MTB/RIF检测使敏感性提高了12.6%,第三次提高了5.1%,达到90.2%。与表型DST相比,Xpert MTB/RIF检测正确识别了97.6%(200 / 205)的利福平耐药菌株和98.1%(504 / 514)的利福平敏感菌株。测序解决了除两例Xpert MTB/RIF外的所有病例[18]。
实地示范研究
在南非、秘鲁、印度、阿塞拜疆、菲律宾和乌干达前瞻性地招募了6648名个体,将Xpert MTB/RIF与分散显微镜中心的显微镜进行比较,并与集中实验室的培养和表型DST进行比较。Xpert MTB/RIF检测出90.3%(1033例中933例)的培养确诊结核病例,而显微镜检测出67.1%(1041例中699例)。痰涂片阴性、培养阳性结核患者Xpert MTB/RIF检测敏感性为76.9%(296 / 385),特异性为99.0%(2846 / 2876)。利福平耐药敏感性为94.4%(236 / 250),特异性为98.3% (796 / 810)[19]。
虽然HIV合并感染显著降低了显微镜的敏感性(至47%),但Xpert MTB/RIF性能没有明显影响。Xpert MTB/RIF检测TB的中位时间为0天(四分位数范围(IQR) 0 - 1),而显微镜检测为1天(IQR 0 - 1),固体培养为30天(IQR 23-43),液体培养为16天(IQR 13-21)。线探针法检测利福平耐药的中位时间为20天(IQR 10-26)与表型DST为106天(IQR 30-124)。
Xpert MTB/RIF测试将痰涂片阴性结核病的中位治疗时间从56天(IQR 39-81)缩短至5天(IQR 2-8)。Xpert MTB/RIF检测的不确定率为2.4%(5321个样本中有126个),而培养的不确定率为4.6%(9690个样本中有441个)。
未发表的单中心评价研究
来自不同设计和研究人群的12项研究的结果报告,Xpert MTB/RIF检测结核病的敏感性在培养阳性患者中为70%至100%,在涂片阴性患者中为~ 60%。特异性范围为91% ~ 100%。结核病检测的汇总平均敏感性为92.5%,汇总平均特异性为98%。平均利福平敏感性和特异性分别为~ 98%和99%。
业务和后勤问题
现有的证据证实了Xpert MTB/RIF检测在不同温度和湿度条件下的稳稳性,最低限度的工作人员培训,基本的生物安全要求(如痰涂片显微镜)和较高的用户满意度。操作上的挑战包括要求环境温度<30°C(在炎热的气候下必须有空调),以及不间断和稳定的电力供应(需要在几个地点安装发电机)。墨盒的存储空间和条件(<28°C)、产生的废物(远远超过显微镜)以及墨盒的12个月保质期被列为主要操作挑战[6,7]。
成本、负担能力和成本效益分析
与印度、南非和乌干达的现有诊断策略相比,使用Xpert MTB/RIF诊断涂片阴性肺结核被认为具有成本效益,并且在世卫组织可接受的增量成本-效果比内[6,7,17]。
实现《2011-2015年控制结核病全球计划》中诊断目标的费用[22]对三组人群进行了评估,即。被认为有耐多药结核病风险的结核病患者,有结核病体征和症状的艾滋病毒感染者,以及所有有结核病体征和症状的人。使用FIND在2010年底每盒16.86美元的谈判价格,有四个主要发现。首先,对利福平阳性病例使用Xpert MTB/RIF和后续的DST诊断策略,与仅依赖传统培养和DST相比,在全球和所有高结核和高耐多药负担国家实现2015年耐多药结核诊断目标的成本更低。其次,在大多数国家,与世卫组织推荐的传统诊断算法(基于培养和x射线照相)相比,使用Xpert MTB/RIF诊断艾滋病毒高发地区艾滋病毒感染者的结核病成本相似或更低。第三,2010年,在艾滋病毒感染者中使用Xpert MTB/RIF诊断耐多药结核病和结核病的总费用只占结核病控制总支出的一小部分(<5%)。最后,与基于涂片显微镜和x光片的传统诊断相比,使用Xpert MTB/RIF检测所有有结核病症状和体征的人的成本要高得多,但在中等收入国家,与结核病护理和控制的总支出相比,成本相对较低。
关于Xpert MTB/RIF的运筹学通知政策
世卫组织认可Xpert MTB/RIF检测方法后,对该方法的操作研究激增。具有特别规划意义的是若干业务研究报告,这些研究涉及世卫组织全球协商会议之后确定的关键研究问题。截至2012年7月,至少有24个业务研究项目在16个国家注册,涵盖多个实施方面[1]。
截至2012年8月底,已发表超过70篇同行评审的出版物、评论、观点和社论[8- - - - - -13,17- - - - - -19,23- - - - - -90],包括对18项涉及10 224份样本的最新系统回顾,证实初步研究结果[23]。单次Xpert MTB/RIF检测可检出率为90.4%(痰涂片阳性标本为98.7%,痰涂片阴性标本为75.0%)。在hiv感染患者的标本中保留了类似的准确性,显示了81.7%的敏感性(95% CI 77.0-85.8%)和98.0%的特异性(95% CI 96.6-98.9%)。Xpert MTB/RIF检测小儿结核的准确率为74.3% (95% CI为62.4 ~ 84.0%)。检测肺外结核的准确性达到70.7%的敏感性(95% CI 59.6-80.3%)和82.6%的特异性(95% CI 79.5-85.3%)。利福平耐药检测的准确性估计与初始数据同样相似,合并敏感性为94.1% (95% CI 91.6-96.0%),合并特异性为97.0% (95% CI 96.0-97.7%)。
随后的研究显示,同样一致的结果证实了Xpert MTB/RIF检测在不同环境和患者组中的准确性,其性能优于显微镜。大多数研究也证实了GeneXpert系统目前的操作局限性:设备的复杂性质需要小心操作,即。稳定和不间断的电力供应,以避免程序中断和随后的结果丢失,环境温度<30°C,防盗,有足够的储存空间,以及需要足够的工作人员进行测试[6,7,21]。
与任何其他结核病检测一样,Xpert MTB/RIF检测的阳性预测值(PPV)在疾病流行率低的环境或人群中受到不利影响。
“边做边学”:持续的技术创新和现场经验
截至2012年6月,67个低收入和中等收入国家实施了Xpert MTB/RIF检测,部署或使用了749台GeneXpert机器、3602个墨盒模块和110万个墨盒(图4)。
在选定的国家实施Xpert MTB/RIF期间,报告了对错误和无效结果的最初焦虑[24,65,70]。在某些地点反复出现的错误与标本收集和/或样品制备程序不当以及有故障的模块和墨盒有关。自2011年发表评价和示范研究以来,对Xpert MTB/RIF检测试剂和软件进行了改进,以降低利福平耐药假阳性结果的频率。具体而言,大多数利福平耐药假阳性结果与单个探针有关;这种方法已经重新设计,以提供更可靠的性能,利福平耐药的假阳性结果现在很少报道。2011年12月推出的最新一代Xpert MTB/RIF卡带显著减少了信号丢失(5011)错误的数量,这是最常报告的错误[84]。
南非国家卫生实验室服务(NHLS)进行了30多万次检测,其经验发现,在进行充分培训和故障排除的情况下,错误率下降,目前总体错误率为2.2% (W. Stevens, NHLS,南非约翰内斯堡;个人交流),这与不可读的显微镜结果非常相似,并且远低于可接受的培养污染率。
已作出改变,尽量减少包装,从而减少废物和运输成本[84]。FIND和Cepheid正在进行实时稳定性研究,以将目前的弹匣保质期从12个月增加到24个月。18个月保质期的稳定性数据预计将于2013年5月和2013年11月提供(M. Perkins, FIND;个人沟通)。已开发了现场校准套件,允许用户重新校准GeneXpert机器的光学系统,验证功能正常的热系统,并进行一系列系统级测试,以确保在规范范围内完整的系统功能,从而减少对模块的远程校准需求[84]。
早期实施者分享的经验表明,Xpert MTB/RIF诊断的耐利福平结核病病例的治疗是一个主要问题,尽管存在争议[84]。虽然一些人主张谨慎推广,以确保获得治疗,但其他人认为,在没有适当治疗的情况下进行诊断,可以加大宣传力度,扩大治疗,使患者能够做出适当的人生决定,保护其家人的健康,同时还有助于采取干预措施,减少耐药菌株在医疗机构中的传播。
早期的实现者报告了较高的用户接受度和满意度[84他将这种技术描述为快速、易于使用、现代,而且比传统的结核病诊断技术简单得多。他们还指出,开发和实施有效的诊断和临床管理算法所需的时间和资源不应低估,并强调需要对医生和护士进行Xpert MTB/RIF结果解释和患者临床管理方面的培训[84]。
一些早期实施者认为,许多高负担国家的大型私营部门采用Xpert MTB/RIF将非常有利于增加患者获得快速可靠诊断的机会,同时取代未经世卫组织认可的不良技术[84]。建立公私合作被认为是互惠互利的,它使私营提供者能够获得优惠价格和国家结核病控制规划,以确保在私营部门发现的患者得到适当报告,并随后登记接受适当治疗[84]。
成本、负担能力和成本效益
虽然Xpert MTB/RIF检测方法允许分散检测,但该检测方法的成本和可负担性通常被认为是大规模实施的障碍。FIND在启动该测定方法之前进行的价格谈判导致前期成本大幅降低(高达85%),并为145个低收入和中等收入国家的公共部门提供了GeneXpert仪器和Xpert MTB/RIF墨盒的优惠定价[7]。最近,由于制造商与比尔和梅林达·盖茨基金会、美国国际开发署(USAID)、美国全球艾滋病协调员办公室(OGAC)和国际药品采购机制之间达成了一项新的融资协议,药盒价格进一步大幅降低(从16.86美元降至9.98美元)[91]。使用每个Xpert MTB/RIF墨盒9.98美元的价格来评估诊断策略的成本和可承受性的详细分析证实并加强了为全球咨询所进行的分析的结果[85]。
关于Xpert MTB/RIF的成本和成本效益的研究目前仅限于三个国家:印度、南非和乌干达[19,46,75- - - - - -78,85]。数据表明,与传统的诊断策略相比,Xpert MTB/RIF具有成本效益,特别是在按照世卫组织推荐的方法使用时。即。疑似耐多药和/或艾滋病毒相关结核病的患者。在抗逆转录病毒治疗前(ART)筛查和降低抗逆转录病毒治疗前6个月的早期死亡率方面,使用该检测方法也被发现具有成本效益[77,78]。在南非,结合显微镜和Xpert MTB/RIF的诊断策略被发现产生了最高的准确性和最低的成本[17]。
在分层实验室服务中放置Xpert MTB/RIF
由于技术复杂性和生物安全问题,目前推荐的结核病诊断需要不同程度的实验室技术。迄今为止,诊断耐药结核病和涂片阴性结核病的技术只适合在分层实验室服务的顶端使用,即。中央或区域一级的参考实验室(表3)。Xpert MTB/RIF的一个明显优势是它适用于地区和街道级别,因此该技术不应仅限于中心/参考实验室级别[6,7]。
已经在中心/参比实验室水平使用高通量液体培养和DST系统或分子线探针测定法(LPA)快速诊断利福平耐药的国家应在较低卫生服务水平引入Xpert MTB/RIF。Xpert MTB/RIF检测地点的选择应遵循以下原则:1)MDR或hiv相关结核病的流行程度;2)设施目前或估计的工作量;3)有足够的基础设施;4)工作人员的可用性;5)适当治疗的可用性和能力[6,7,21]。
现有的结核病诊断工具都不是相互排斥的,而且实施(在国家筛查和诊断算法中的各种组合)具有高度的环境和资源特异性[92]。一刀切不再适用于所有情况,需要专家实验室投入,以世卫组织标准和程序为指导,并在整体综合实验室加强活动的背景下,在个别国家确定最具成本效益和最有效的算法[92]。
针对风险人群进行测试
Xpert MTB/RIF检测的最大受益是通过对被认为有耐药结核病和/或涂片阴性结核病风险的个体进行有针对性的检测,例如那些同时感染艾滋病毒的人。耐药结核病的风险人群包括所有再治疗类别(即。失败、复发及不履行的个案),以及世卫组织指引所述的个案[93,94]或国家政策,包括艾滋病毒感染者[95]。这些人应该接受Xpert MTB/RIF测试作为主要诊断测试,即。无需随后确认诊断,应根据Xpert MTB/RIF结果开始适当治疗。
已发表的研究表明,当Xpert MTB/RIF被用作显微镜检测的附加或替代检测时,结核病病例检出率显著提高,特别是在艾滋病毒流行率高的环境中[18,19,34,35,50,61]。与传统方法相比,诊断延迟和治疗开始时间均可显著缩短[92],减少过早死亡和持续传播。《2012年世界卫生组织全球报告》[1]还指出,对艾滋病毒患者的结核病筛查仍然不足,而且开始接受异烟肼预防治疗的患者比例很低。
根据世卫组织的建议,应定期向所有结核病疑似患者提供艾滋病毒检测[95],最好在Xpert MTB/RIF调查之前。在接受艾滋病毒服务的患者中,高达25%的患者可能患有活动性结核病,而使用传统显微镜作为主要诊断工具会漏诊其中绝大多数[96]。因此,在艾滋病毒服务中系统地引入Xpert MTB/RIF将对加强结核病病例发现工作和增加异烟肼预防治疗的采用做出重大贡献。
Xpert MTB/RIF在提供结核病和利福平耐药的快速、同时诊断方面的独特优势也引起了持续的争论和对不同流行病学和资源环境下阳性结果影响的担忧[24,42,43,79,80]。因此,区分检测的性能特征和治疗意义是很重要的:1)结核病检测和;2)利福平耐药检测。
在许多情况下,绝大多数被怀疑患有结核病的人不会有耐药的危险因素或艾滋病毒呈阳性。在这些情况下,应仔细考虑提供常规Xpert MTB/RIF测试对资源的影响[6,7]以及在低潜在流行率下检测利福平耐药的测定方法的低PPV (表4和5)。在资源有限的情况下,国家结核病控制规划必须优先对特定人群进行检测,决定Xpert MTB/RIF是作为初始诊断检测还是痰涂片镜检后的后续检测,并考虑使用胸部x线摄影作为第一种筛查工具。
Xpert MTB/RIF在结核病病例检测中的预测价值
在GRADE框架中,基于假阳性和假阴性结果的相对重要性/影响,诊断测试的准确性可以被解释为患者重要结果的代理措施[16]。敏感性差会导致假阴性结果,对患者的发病率和死亡率以及持续的疾病传播产生不利影响。特异性差会导致假阳性结果,使患者接受不必要的治疗,而疾病的根本原因仍未确诊。
检测的准确性也取决于潜在疾病的患病率。通常,在高负担环境中,10%至20%有呼吸道症状的人可能确诊为结核病。表4在结核病流行程度不同的环境或人群中,Xpert MTB/RIF对结核病检测的预测价值(与传统培养相比)。在结核病低患病率和高患病率的环境中,阴性预测值(NPV)均超过99%,即。阴性结果可靠地排除了结核病。表4表明在这种情况下,绝大多数Xpert MTB/RIF阴性的患者不会患有结核病,很少会出现假阳性结果。即使PPV很低,假阳性的绝对数量通常也很低,总体真实结果(阳性和阴性结合)的比例远远超过总体假结果的比例。
Xpert MTB/RIF对利福平耐药检测的预测价值
表5采用Xpert MTB/RIF在不同利福平耐药流行情况或人群中检测利福平耐药的PPV和NPV。在利福平耐药发生率低和高的情况下,NPV都超过99%,即。阴性结果可靠地排除了耐药性,不需要进一步的测试来确认阴性结果。
在利福平耐药潜在流行率为>15%的环境或患者组中,使用Xpert MTB/RIF对利福平耐药的PPV超过90% (表5)。在利福平耐药罕见的环境或患者群体中,Xpert MTB/RIF(和任何其他测试)的PPV受到不利影响,当利福平耐药流行率低于5%时,PPV显著降低。
使用Xpert MTB/RIF(或任何其他测试)进行的利福平耐药PPV可通过对个体患者进行仔细的风险评估和对风险群体进行有针对性的检测而得到显著改善:来自114个国家的耐药监测数据显示,在先前治疗的病例中,耐药的加权比例为19.8%(95%置信区间14.4-25.1),这比新发结核病例的耐药比例(3.4%;95% ci 1.9-5.0) [3.]。因此,即使在耐多药结核病流行率较低的环境中,检测以前接受过治疗的患者的利福平耐药PPV也应该较高,从而允许根据Xpert MTB/RIF结果开始治疗。然而,在低耐多药结核流行环境中检测无耐多药结核风险的新结核病例将导致低PPV,需要在开始治疗之前通过表型DST或LPA(而不是通过第二次Xpert MTB/RIF测试)确认利福平耐药。
Xpert MTB/RIF的性能已经根据现有的参考标准进行了评估,即。用于结核病检测的显微镜和培养,用于利福平耐药性检测的表型DST。目前可用的微生物参考方法没有一种是100%准确的,这是结核病诊断测试开发和评估中公认的一个制约因素。新出现的数据似乎表明,低水平但潜在的临床相关利福平耐药与罕见有关rpoB基于生长的标准方法可能会遗漏突变,特别是基于肉汤的自动化系统[97]。测序虽然有限,但在很大程度上解决了有利于Xpert MTB/RIF的不一致结果,尽管已经报道了一些真正的假阳性结果[17,18,84]。突变测序的附加数据结核分枝杆菌因此,Xpert MTB/RIF检测利福平耐药患者的菌株和临床结果是非常可取的。
Xpert MTB/RIF在儿科结核病诊断中的应用
由于痰涂片显微镜的低灵敏度、难以收集足够和高质量的标本以及相当比例的儿科病例累及肺外,儿童结核病的实验室诊断仍然是一个真正的挑战。
目前世卫组织关于儿童使用Xpert MTB/RIF的政策建议是根据成人数据推断的[6,7],考虑到微生物方法在诊断儿科结核病方面的众所周知的局限性。随后的研究表明,使用Xpert MTB/RIF检测在诊断儿童结核病方面有显著改善。
Xpert MTB/RIF在肺外儿科样本(n=344,主要是胃抽吸和活检)中均有较高的敏感性(86.9%)和特异性(99.7%)ortoliet al。(72],以阳性培养和/或治疗反应作为复合标准。在一项针对南非儿童的大型研究中(包括24%的艾滋病合并感染),Nicolet al。(50]的敏感性为74.3%。在两份诱导痰标本上使用Xpert MTB/RIF检测的病例数(75.9%)是痰涂片(38%)的两倍,总体Xpert特异性为98.8%。Rachowet al。(71使用Xpert MTB/RIF诊断164名(51.2%)艾滋病毒高流行环境中年龄较大的儿童的肺结核。
Xpert MTB/RIF检测患者的管理
经Xpert MTB/RIF鉴定无利福平耐药的结核患者应立即接受适当的一线抗结核治疗。Xpert MTB/RIF检测到的艾滋病毒合并感染患者应根据世卫组织指南进行管理,包括艾滋病毒临床分期、CD4计数免疫分期、开始复方新诺明预防治疗和开始抗逆转录病毒治疗而不考虑CD4计数[95]。
世卫组织建议利福平采用快速DST [92- - - - - -94]。Xpert MTB/RIF检测到利福平耐药的耐药风险患者应立即接受适当的MDR-TB方案,并添加异烟肼,直到获得异烟肼的DST结果。这些患者应根据世卫组织的建议,提供额外的痰标本进行常规培养和DST,以对抗其他一线和二线药物[93,94],并相应地调整他们的治疗。
分子检测,包括Xpert MTB/RIF,不适合用于患者监测,因为这些检测同时检测活菌和非活菌的DNA。因此,需要常规的实验室能力来监测Xpert MTB/RIF检测到的患者的治疗反应,并对利福平耐药患者进行额外的DST。
经Xpert MTB/RIF确诊为结核病的患者和利福平敏感结核病患者在治疗期间应使用痰涂片镜检进行监测。无需进行额外的痰涂片镜检以确定基线状态。根据世卫组织指南,应在强化治疗阶段结束时、治疗5个月后和治疗结束时进行痰涂片镜检[98]。
治疗开始时涂片培养阳性或Xpert MTB/RIF结果阳性的患者的治疗结果应根据当前世卫组织指南进行分类[7,98]。适用现有的治疗结果定义,包括“治愈”的结果,即。如果记录治疗期间和治疗结束时的涂片结果为阴性,则基线时Xpert MTB/RIF检测(仅)阳性的患者可被宣布治愈。
根据当前世卫组织指南,接受耐多药结核病治疗的患者应进行痰培养监测。如果资源允许,建议在整个治疗过程中每月进行一次培养,因为这已显示出检测失败的最高效益[99]。
使用Xpert MTB/RIFVis à Vis其他测试
从纯技术的角度来看,没有一种结核病检测方法是完美的。前面已经介绍了Xpert MTB/RIF限制。显微镜、传统培养和DST(包括表型和基因型)都存在与准确性和有效性、操作员依赖性、培训和资源需求以及生物安全性相关的缺点和局限性。世卫组织关于结核病新诊断方法的政策指导仔细考虑了所有这些方面[92],在测试准确性与潜在危害和收益、操作考虑因素、资源影响和预期的公共卫生影响之间取得平衡。
如前所述,Xpert MTB/RIF通过对耐药和/或HIV合并感染风险的个体进行有针对性的测试,最大限度地提高效率,降低成本。在这些患者组中,Xpert MTB/RIF明显优于显微镜检查,应该用作初始诊断测试。
Xpert MTB/RIF是目前唯一适用于中央/参考实验室级别以外的DST技术,当怀疑耐多药结核病时,应作为第一个检测点。这是一种相对低通量的技术(四个模块的GeneXpert机器每天最多可处理20个样品)。患者负荷较高的环境应考虑更大容量的机器或将标本转介到中央/国家实验室级别进行一线LPA或表型DST(均为高通量技术)。
世卫组织目前推荐的所有DST方法在利福平耐药检测方面显示出类似的准确性。所有检测在耐多药结核病水平低的环境中显示低PPV,在耐多药结核病水平高的环境中显示高PPV。在利福平/耐多药耐药罕见的情况下,因此任何试验产生的耐药都需要通过世卫组织推荐的另一种DST方法来确认。来自确诊耐多药结核病患者的标本需要对氟喹诺酮类药物和卡那霉素、阿米卡星和曲霉素进行表型DST,以检查广泛耐药结核病[93,94]。
对所有结核病疑似患者进行Xpert MTB/RIF检测的战略将在很大程度上依赖于可用资源以及国家一级的筛查和诊断算法。应按照国家指南进行结核病筛查,并应考虑包括胸部x线摄影在内的测试前筛查策略,以优化Xpert MTB/RIF的效率和成本。痰涂片镜检结果阳性的个体不需要用Xpert MTB/RIF重新检测,除非他们属于耐药性风险组,如前面所述。
总之,Xpert MTB/RIF并没有消除对传统细菌学方法(直接检查、培养和DST)和其他快速分子方法的需要。国家规划需要制定针对特定环境、以证据为基础和具有成本效益的算法,以确保普遍获得对所有结核病病例的高质量诊断。
在流行率调查和耐药性监测中使用Xpert MTB/RIF
升级实验室基础设施和加强培养和DST能力是实施耐药性调查的最重要的间接好处之一[One hundred.]因为在开始调查前,许多实验室需要大量的翻新和/或升级、员工培训以及采购设备和消耗品[101]。虽然不能完全替代耐多药结核病,特别是在耐药水平低的环境中[102],利福平耐药是耐多药结核病最重要的指标,对受影响的患者具有严重的临床意义。
至少有两组国家可以从使用Xpert MTB/RIF作为耐药调查的筛选工具中大大受益。在第一组国家中,实验室在管理日常工作和保持高质量标准的同时,难以应付调查产生的巨大工作量。第二类是没有能力实施文化和夏令时的国家。在这些情况下,Xpert MTB/RIF可用于筛选标本,并确定那些需要在专门实验室进行进一步检测的标本,而不是完全依赖于国外的检测,通常是在结核病超国家参考实验室进行检测,这增加了物流和运营成本。
鉴于大多数参加耐药调查的患者都是新诊断的结核病患者,且利福平耐药的风险较低,因此任何测试的PPV都不足以确定真正的阳性,但NPV将足够高,可以准确地确定真正的阴性。因此,Xpert MTB/RIF可以作为筛查工具来识别对利福平无耐药性的患者,而对利福平耐药的患者则使用世卫组织批准的第二种技术进行进一步的确认试验。
在最近的一项结核病流行研究中,D•et al。(86]建议Xpert MTB/RIF作为单一测试策略的潜在使用:的诊断率结核分枝杆菌液体培养为2.7% (187 / 6893),Xpert MTB/RIF为2.1%(144 / 6893),涂片显微镜为1.3%(91 / 6893)。Xpert MTB/RIF与液体培养的一致性为98.5%(95%置信区间982 - 98.8%),各自的测试不良率(不可解释结果)为0.3%,液体培养为3.6%。Xpert MTB/RIF总体敏感性为62.6% (95% CI 55.2-69.5%),特异性为99.6% (95% CI 99.4-99.7%), PPV为81.3% (95% CI 3.9-87.3%), NPV为98.9% (95% CI 98.6-99.2%) [86]。虽然这些结果令人鼓舞,但需要更多的证据来证明Xpert MTB/RIF在结核病患病率和结核病检测前概率相对较低的流行调查和其他病例发现策略中的使用。
调整诊疗能力
缺乏诊断能力一直是扩大耐多药结核病治疗的一个长期和主要障碍。新的结核病诊断技术,特别是Xpert MTB/RIF的出现,使这一限制在很大程度上得以克服。早期实施者报告,在推出Xpert MTB/RIF后,检出的药物敏感结核病患者数量增加了30-40%,而在许多情况下,耐多药结核病病例增加了两到三倍[17,18,71]。
为目前报告的未得到实验室确认的大部分药物敏感结核病病例提供明确诊断,将使治疗从不需要的人转移到需要治疗的人。对于估计每年出现但仍未确诊的≥80%的耐多药结核病患者,及时和适当的治疗可防止过早死亡,降低耐药性加重的风险,并遏制疾病传播。Xpert MTB/RIF的引入还应该允许对患者数量进行更可靠和更可靠的预测,这是确保二线药物充足可用性的最紧迫限制之一。这反过来可以刺激对二线药物的更多投资,并降低耐多药结核病治疗的高昂成本。
扩大诊断的一个意想不到的后果是,被诊断为耐多药结核病的患者可能无法获得所需的复杂的二线药物治疗。这就提出了道德、人权和公共卫生问题。诊断不应该导致适当的治疗吗?有人对假定缺乏耐多药结核病治疗的情况下在发展中国家推广Xpert耐多药结核病/RIF的伦理性表示担忧[42,87],以及在低收入国家不推广该试验的伦理问题上的对应意见[43,88]。
在处理任何新的转型干预措施的成本、风险和收益以及技术限制时,应平衡公共卫生、道德和人权。系统推广Xpert MTB/RIF检测完全符合世卫组织关于结核病预防、护理和控制伦理的指导意见[103],以及世卫组织认可的“逐步实现”方法,该方法指出,“虽然各国正在扩大治疗,但即使在没有二线药物治疗或唯一可用的治疗不合格的情况下,使用DST也可以作为一种临时措施”[43]。几乎所有低收入国家都批准了《经济、社会和文化权利国际公约》(ICESR),该公约规定了世卫组织批准的逐步实现战略。因此,我们同意全球主要伦理学家的观点,即公共卫生、伦理和人权义务同样适用于结核病高负担的低收入国家,就像适用于资源丰富的国家一样,并且尽管出于成本和操作方面的考虑,应考虑Xpert MTB/RIF检测的公共卫生潜力[43,103]。
研究需求
随着各国开始实施Xpert MTB/RIF,他们将面临与筛查和诊断算法变化、实验室组织和工作量变化以及改善供应链管理要求相关的操作和后勤挑战。此外,诊断算法的国别调整(如。要检测的患者群体的优先次序)可能取决于资源的可用性。因此,世卫组织建议以系统和协调的方式推广Xpert MTB/RIF,以优化该技术在常规规划条件下的效用,并确保最高效率[6,7]。此外,世卫组织建议进行业务研究,以根据世卫组织准则审查委员会对动态政策指导的要求,完善和为未来政策提供信息[16]。
更多的研究仅仅是评估Xpert MTB/RIF检测在检测肺结核方面与传统诊断方法的性能,预计不会挑战或改变现有的证据基础。经反复证明,该检测方法准确度很高,特别是在按照世卫组织建议用于定向检测时。因此,实施研究现在应该集中在Xpert MTB/RIF实施和扩大的“如何”和“何时”,通过适当设计的研究(并使用真实数据)来评估测试在不同算法和其他筛查和诊断测试中使用时的影响和成本效益。政策的完善还将受益于在肺外结核病和儿科结核病、患病率调查和耐药性监测以及主动病例发现中使用该检测方法的额外数据。
Xpert结核分枝杆菌/RIF结核分枝杆菌/RIF的推广可以而且应该成为实施未来结核病检测的探路者,为国家结核病控制规划提供数据,以制定长期结核病诊断战略。规划推广的经验和教训(即。扩大规模的证据)将为最终在全国范围内扩大规模提供信息和便利,并协助有意开展同样进程的其他国家。
引进任何新的公共卫生干预工具的典型后果是成本和卫生服务的潜在中断[88]。而不是阻碍或减缓新技术的引进[87]或等待理想的运作条件。[89),科学辩论应集中在患者和公共卫生利益是否值得实施,甚至是所谓的“破坏性”干预。虽然预计不会显示出总体成本劣势,但对Xpert MTB/RIF在不同环境下的影响进行深入的成本效益研究将是有利的,特别是因为该检测将用于各种诊断算法以及潜在的结核病和MDR-TB流行病学。
在更基础的研究层面上,第二代Xpert MTB/RIF检测探针用于检测利福平以外的耐药性将是最有优势的。此外,强烈鼓励开发性能和易用性可与Xpert MTB/RIF检测相媲美的竞争性技术,以增加需求和市场竞争。最紧迫的是需要一种可靠、低成本和安全的即时诊断结核病和耐药结核病的方法。这将需要大幅增加研究投资,以确定合适的生物标志物,并利用技术突破来创建创新的测试平台[90]。艾滋病毒检测和药物开发的经验表明,从创新和扎实的研究投资中获得的优势[104],这与资金仍然严重不足的结核病研究领域截然不同[105]。
Xpert MTB/RIF的现有证据摘要[8- - - - - -13,18,19,27- - - - - -41,50- - - - - -74,86,106- - - - - -112在补充材料中可以找到。
结论
在20世纪90年代中期,当世卫组织宣布结核病为全球紧急情况并随后引入DOTS(直接观察短期治疗)战略时,没有充分认识到艾滋病毒流行对结核病控制动态的影响(特别是在非洲),也没有关于日益严重的结核病耐药性问题对公共卫生的影响的信息。在耐多药结核病是一种罕见事件的假设下,在大多数情况下,良好的显微镜服务被认为足以控制结核病。事实上,许多国家规划在密切监督下广泛实施与使用短期化疗有关的显微镜服务后,结核病发病率每年都有所下降。然而,在20世纪末之前,有三件事表明显微镜技术将不再适用。首先是艾滋病毒大流行的规模及其对结核病易感性的非凡影响。第二是耐多药结核病的负担日益加重和地域扩散。第三,即使在耐多药结核病和艾滋病毒合并感染的流行率较低的情况下,在实施短程短程化疗的国家,结核病发病率下降非常缓慢。
2006年,世卫组织推出了控制结核病战略,除DOTS战略的基本要素外,该战略还包括专门针对艾滋病毒相关结核病和耐多药结核病的适当护理的措施。因此,2009年世界卫生大会呼吁普遍获得文化和DST,这标志着战略的巨大转变。更新后的《2011-2015年控制结核病全球计划》[22在控制结核战略的支持下,呼吁对实验室服务进行大规模投资,以便到2015年对至少20%的新结核病例和100%的以前治疗的结核病病例进行多药耐药筛查。世卫组织还呼吁对50%的涂片阴性病例进行分子或培养方法检测。2012年向世卫组织报告的数据清楚表明,这些目标没有走上正轨。原因包括建立所需实验室基础设施的资金存在巨大缺口,国家一级诊断政策改革缓慢,以及专业实验室人员严重短缺。
世卫组织关于Xpert耐药结核/RIF的政策指导认识到它在解决快速诊断结核病和耐药结核病的一些最紧迫障碍方面的潜力,并试图提供必要的信息和支持,使各国能够就其利用作出适当决定。世卫组织指南还明确强调了推广这项技术所涉的资源问题,以及确保对发现的患者进行适当治疗的必要性;然而,检测需求的增加、为耐药患者提供护理的困难以及对负担能力的担忧不应成为推迟推出新的创新性干预措施的主要驱动因素。
关于“在哪里”定位Xpert MTB/RIF(外围设备与中央实验室)和“谁”要测试(有针对性的与普遍使用)正在增长,即使在资源有限的环境下,也可以合理和可持续地推广该技术。
在治疗设施不足的情况下进行艾滋病毒检测的经验为结核病提供了一个坚实的先例:在艾滋病毒领域,药物和诊断设备制造商受到了道德压力,要求他们降低产品价格并开发新型产品。病例检出率提高导致对药物的需求增加,从而扩大了规模并最终降低了价格,从而促进了获取。
随着各国调整其诊断算法以适应Xpert MTB/RIF的推广,艾滋病毒相关和耐药结核病的诊断范式预计将发生重大转变,从高度集中、复杂的诊断算法和转诊系统(不可避免地会出现长时间延迟)转向卫生系统分散级别的高危患者的简化诊断方法。与此同时,还应更有针对性地使用筛查方法,在Xpert MTB/RIF检测之前提高结核病的预检测概率,加速实施世卫组织结核病- hiv筛查政策,使用Xpert MTB/RIF作为初始诊断检测,更有针对性地识别疑似患有耐多药结核病的患者,使用Xpert MTB/RIF作为快速检测,而不是等待患者一线治疗失败后再进行培养和DST。
结核病控制和耐多药结核病护理工作停滞不前对结核病患者造成严重后果,因为他们往往属于社会中最脆弱和被忽视的群体。Xpert MTB/RIF检测等科学突破(以及有望在未来几年内使用的更多新的诊断方法、药物和疫苗)不应阻止这些边缘化群体,而应在不应有的拖延下部署,以优化患者和公共卫生利益。
脚注
这篇文章有补充资料可从www.www.qdcxjkg.com
利益冲突:没有声明。
本文于2016年4月修改,以更正许可证信息中的错误。
- 收到了2012年10月4日。
- 接受2012年11月8日。
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