【摘要】 目的 探討基于痰標本的快速篩查方法在初診疑似肺結(jié)核患者診斷中的臨床應(yīng)用。
方法 選取2020年1月—2021年9月來廣西胸科醫(yī)院就診的初診疑似肺結(jié)核患者936例,收集所有患者痰標本分別進行痰涂片、固體培養(yǎng)和恒溫擴增熒光法(簡稱“恒溫擴增法”)檢測,經(jīng)篩選排除得到符合條件的病例共880例。對恒溫擴增法、涂片和固體培養(yǎng)的靈敏度、特異性進行比較;使用Kappa檢驗評估痰涂片鏡檢、固體培養(yǎng)和恒溫擴增法的一致性。
結(jié)果 恒溫擴增法的靈敏度(40.27%)高于涂片(32.74%)和固體培養(yǎng)(35.10%),差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05);恒溫擴增法的特異性(99.50%)略高于涂片和固體培養(yǎng)(98.02%,99.01%),但差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。恒溫擴增法與涂片結(jié)果總體一致率為89.32%(786/880),與固體培養(yǎng)結(jié)果總體一致率為81.36%(716/880)。Kappa檢驗一致性分析結(jié)果顯示恒溫擴增法與涂片結(jié)果高度一致(Kappa值=0.738,P<0.001),與固體培養(yǎng)比較一致性中等(Kappa值=0.550,P<0.001)。
結(jié)論 恒溫擴增法用于初診疑似肺結(jié)核患者診斷有著較高的靈敏度和特異性,與涂片法的結(jié)果一致性較好,具有快速檢測、診斷的優(yōu)勢,可以在基層醫(yī)院廣泛推廣應(yīng)用。
【關(guān)鍵詞】 恒溫擴增法;涂片;固體培養(yǎng);肺結(jié)核;Kappa分析;維恩圖
中圖分類號:R521 文獻標志碼:A DOI:10.3969/j.issn.1003-1383.2024.09.011
Clinical application of rapid screening method based on sputum specimens in the diagnosis of patients with suspected pulmonary tuberculosis at first diagnosis
ZHOU Youa, HE Xib, HUANG Lihuac, LIU Aimeid, SUI Wenxianc, HU Minc, YANG Xiaobinga▲
(a. Science and Education Biological Sample Library, b. Department of Thoracic and Cardiac Surgery, c. Department of Medical Laboratory, d. Office of President, Chest Hospital of Guangxi Zhuang Autonomous Region, Liuzhou 545005, Guangxi, China)
【Abstract】 Objective To explore the clinical application of rapid screening method based on sputum specimens in the diagnosis of newly diagnosed patients with suspected pulmonary tuberculosis.
Methods A total of 936 newly diagnosed patients who visited Chest Hospital of Guangxi Zhuang Autonomous Region from January 2020 to September 2021 were selected. Sputum samples of all patients were collected and detected by sputum smear, solid culture and thermostatic amplification fluorescence (hereinafter referred to as "thermostatic amplification"). After screening and exclusion, a total of 880 eligible cases were identified. The sensitivity and specificity of isothermal amplification, smear and solid culture were compared and analyzed. Kappa test was used to evaluate the consistency of sputum smear microscopy, solid culture and thermostatic amplification.
Results The sensitivity of thermostatic amplification (40.27%) was higher than that of smear (32.74%) and solid culture (35.10%), and difference was statistically significant (P<0.05). The specificity of thermostatic amplification (99.50%) was slightly higher than that of smear (98.02%) and solid culture (99.01%), but difference was not statistically significant (P>0.05). The overall agreement rate of thermostatic amplification with smear results was 89.32% (786/880), and that of thermostatic amplification with solid culture results was 81.36% (716/880). The consistency analysis of Kappa test showed that the thermostatic amplification method was highly consistent with the smear results (Kappa value =0.738, P<0.001), and the results showed moderate consistency with solid culture (Kappa =0.550, P<0.001).
Conclusion Thermostatic amplification method has high sensitivity and specificity in the diagnosis of newly diagnosed patients with suspected pulmonary tuberculosis, and has good consistency with the results of smear method. It has the advantages of rapid detection and diagnosis, and can be widely applied in primary hospitals.
【Keywords】 thermostatic amplification; smear; solid culture; tuberculosis; Kappa analysis; Venn diagram
結(jié)核病是由結(jié)核分枝桿菌(mycobacterium tuberculosis,MTB)感染引起的慢性傳染病。目前,結(jié)核病仍然是單一傳染源致死的重要原因,在新冠肺炎大流行期間,由于受新冠肺炎疫情的影響結(jié)核病死亡數(shù)連續(xù)兩年出現(xiàn)增加[1],但是報告的結(jié)核病患者數(shù)卻大幅度減少,說明未確診和未治療的結(jié)核病患者數(shù)有所增加。在傳染病的防治過程中,快速、有效地發(fā)現(xiàn)并治療傳染病患者極其重要。傳統(tǒng)的涂片人工顯微鏡檢查操作繁瑣,檢出率低,應(yīng)對批量篩查費時費力;結(jié)核分枝桿菌培養(yǎng)一直被視為結(jié)核病診斷的“金標準”,但是結(jié)核培養(yǎng)物的周轉(zhuǎn)時間非常長,對實驗環(huán)境要求較高[2],又容易受到污染、陽性培養(yǎng)物無法區(qū)分結(jié)核分枝桿菌與非結(jié)核分枝桿菌而引起假陽性結(jié)果,從而延誤疾病的診斷和治療,因此傳統(tǒng)的檢測方法根本無法滿足人們對于結(jié)核病早發(fā)現(xiàn)、早治療的迫切需求。環(huán)介導(dǎo)等溫擴增(LAMP)法是一種獨特的DNA恒溫擴增方式,TB-LAMP具有最少的實驗室基礎(chǔ)設(shè)施和生物安全要求,并且在一小時內(nèi)就可出具檢測報告,被世界衛(wèi)生組織推薦作為一種快速的即時檢測方法用于替代目前的痰涂片鏡檢診斷肺結(jié)核[3]。由于恒溫擴增法簡單、高效和可靠,目前已開發(fā)出多種方法用于病原微生物檢測,成為近年來最受歡迎和首選技術(shù)之一[4]。本研究主要探討恒溫擴增法在初診疑似肺結(jié)核患者診斷中的臨床應(yīng)用。
1 資料與方法
1.1 一般資料
選取2020年1月—2021年9月來廣西胸科醫(yī)院就診的初診患者,咳嗽、咳痰≥2周,或痰中帶有血絲或咯血,肺部影像學(xué)有異常,疑似肺結(jié)核的患者936例,收集所有患者痰標本分別進行痰涂片、固體培養(yǎng)和恒溫擴增熒光法(簡稱“恒溫擴增法”)檢測,經(jīng)篩選排除得到符合條件的病例共880例,其中男性617例(70.11%),女性263例(29.89%),年齡16~89歲,年齡中位數(shù)57(47,68)歲。根據(jù)本研究采用的臨床診斷標準,最終診斷為肺結(jié)核的患者678例;排除結(jié)核感染的患者202例,其中5例為艾滋病。痰固體培養(yǎng)241例陽性,采用噻吩-2羧酸肼(TCH)和對硝基苯甲酸(PNB)生長試驗進行菌種鑒定,按照《分枝桿菌分離培養(yǎng)標準化操作程序及質(zhì)量保證手冊》[5]的標準,2例陽性培養(yǎng)物鑒定為非結(jié)核分枝桿菌(NTM)。本研究經(jīng)過醫(yī)院倫理委員會批準(倫理批號:2021-014),且所有患者均知情同意。
1.2 臨床診斷標準
依據(jù)《肺結(jié)核診斷》(WS 288—2017)[6],有肺結(jié)核患者接觸史,咳嗽、咳痰≥2周,或痰中帶血或咯血,發(fā)熱、乏力、盜汗等結(jié)核中毒癥狀,具有肺結(jié)核影像學(xué)特征且至少滿足以下1項或多項標準:(1)結(jié)核菌素皮膚試驗呈中度或強陽性者(硬結(jié)平均直徑≥10 mm,<15 mm為中度陽性;硬結(jié)平均直徑≥15 mm或局部出現(xiàn)雙圈、水皰、壞死及淋巴管炎者為強陽性);(2)結(jié)核分枝桿菌γ-干擾素釋放試驗(IGRA)結(jié)果陽性者;(3)肺組織病理學(xué)檢查結(jié)核分枝桿菌陽性;(4)抗酸染色涂片顯微鏡檢查陽性或分枝桿菌培養(yǎng)陽性,菌種鑒定為結(jié)核分枝桿菌復(fù)合群或結(jié)核分枝桿菌核酸檢測陽性者。
1.3 納入與排除標準
(1)納入標準(需同時滿足以下條件):①完成上述三項檢測,相關(guān)診斷資料齊全的患者;②依據(jù)本研究臨床診斷標準診斷為肺結(jié)核病或者排除肺結(jié)核病診斷的患者(診斷為除肺結(jié)核病以外的其他疾?。#?)排除標準(滿足以下其中任意一項者):①曾確診為結(jié)核?。òǚ谓Y(jié)核和肺外結(jié)核);②最終診斷為肺外結(jié)核者;③痰涂片、固體培養(yǎng)和恒溫擴增熒光法任意一項結(jié)果不明確者;④診斷不明確者。
1.4 儀器與試劑
廣州迪澳生物科技有限公司生產(chǎn)的Deaou 308C快速檢測系統(tǒng);寧波舜宇儀器有限公司生產(chǎn)的結(jié)核分枝桿菌FS400顯微鏡掃描系統(tǒng);恒溫擴增試劑、核酸提取或純化試劑盒(T011S)購自廣州迪澳生物科技有限公司;珠海貝索生物技術(shù)有限公司生產(chǎn)的金胺O染色液、中性羅氏培養(yǎng)基、抗酸染色液(萋尼氏法)、N-乙酰-L半胱氨酸-氫氧化鈉(NALC-NaOH)混合溶液(等體積6%的NaOH溶液和2.9%的檸檬酸鈉溶液混合,每100 mL混合溶液加入0.5 g NALC粉末溶解),pH值為6.8的磷酸鹽緩沖液。
1.5 檢測方法
1.5.1 涂片法
按照《痰涂片鏡檢標準化操作及質(zhì)量保證手冊》[7]中的標準操作程序執(zhí)行,采用直接涂片法,隨機使用金胺O染色液或抗酸染色液(萋尼氏法)染色,待染色完成后,使用FS400顯微鏡掃描系統(tǒng)自動閱片,再由人工鏡檢對陽性結(jié)果做進一步確認。
1.5.2 固體培養(yǎng)法
采用N-乙酰-L-半胱氨酸-氫氧化鈉法對痰標本進行消化處理,并按照《結(jié)核病實驗室檢驗規(guī)程》[8]中的標準操作程序執(zhí)行。對生長菌落進行涂片、染色,確認是否為抗酸桿菌,并使用TCH和PNB生長試驗進行菌種鑒定。
1.5.3 恒溫擴增法
1.5.3.1 恒溫擴增法原理
采用恒溫擴增技術(shù)檢測結(jié)核分枝桿菌復(fù)合群特異性片段(插入序列IS 6110)。其原理是利用具有鏈置換功能的Bst DNA聚合酶在恒定溫度下啟動鏈置換反應(yīng)。擴增過程可分為啟動階段和循環(huán)擴增階段,最終形成雙鏈DNA混合物,擴增產(chǎn)物與核酸染料結(jié)合后發(fā)出熒光信號,熒光信號可由檢測儀器捕獲。
1.5.3.2 核酸擴增
用加樣槍吸取2 μL核酸模板加入提前配置好的PCR反應(yīng)體系中(密封液面以下);在Deaou 308C快速檢測系統(tǒng)上設(shè)置擴增程序63 ℃反應(yīng)45 min,上機擴增,由儀器自動判讀結(jié)果。
1.6 統(tǒng)計學(xué)方法
使用SPSS 22.0軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析和處理,GraphPad Prism 8軟件作圖。非正態(tài)分布的計量資料以M(P25,P75)表示,計數(shù)資料采用χ2檢驗,檢驗水準α=0.05,雙側(cè)檢驗;使用Kappa檢驗評估痰涂片鏡檢、固體培養(yǎng)和恒溫擴增法的一致性,Kappa值在0~0.20為極低一致性,0.21~0.40為一般一致性,0.41~0.60為中等一致性,0.61~0.80為高度一致性,0.81~1.00為幾乎完全一致。
2 結(jié) 果
2.1 恒溫擴增法與涂片、固體培養(yǎng)對比
以臨床診斷為參考標準,恒溫擴增法的靈敏度(40.27%)高于涂片(32.74%)和固體培養(yǎng)(35.10%),差異有統(tǒng)計學(xué)意義(χ2=359.411,P<0.001;χ2=168.711,P<0.001);恒溫擴增法特異性(99.50%)略高于涂片和固體培養(yǎng)(98.02%,99.01%),但比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(χ2=1.000,P>0.05;χ2=1.000,P>0.05)。Kappa檢驗一致性分析結(jié)果顯示恒溫擴增法與涂片結(jié)果高度一致(Kappa值=0.738,P<0.001),和固體培養(yǎng)比較一致性中等(Kappa值=0.550,P<0.001)。見表1和圖1。
2.2 恒溫擴增法與涂片、固體培養(yǎng)結(jié)果的維恩圖分析
恒溫擴增法與涂片結(jié)果總體一致率為89.32%(786/880),與固體培養(yǎng)結(jié)果總體一致率為81.36%(716/880)。在涂片陽性的222例肺結(jié)核中,恒溫擴增法的靈敏度為91.44%(203/222),固體培養(yǎng)的靈敏度為73.42%(163/222);在涂片陰性的456例肺結(jié)核中,恒溫擴增法的靈敏度為15.35%(70/456),固體培養(yǎng)的靈敏度為16.45%(75/456);在涂陽培陽的163例肺結(jié)核患者中,恒溫擴增法檢出144例(88.34%);在381例涂陰培陰的肺結(jié)核患者中,恒溫擴增法檢測陽性39例。見圖2。以固體培養(yǎng)為參考標準,恒溫擴增法的靈敏度為73.53%(175/238),涂片的靈敏度為68.49%(163/238),差異有統(tǒng)計學(xué)意義(χ2=58.322,P<0.001);在培養(yǎng)陰性的440例肺結(jié)核中,恒溫擴增法的靈敏度為22.27%(98/440),涂片的靈敏度為13.41%(59/440),差異有統(tǒng)計學(xué)意義(χ2=237.782,P<0.001)。
3 討 論
目前結(jié)核病的診斷主要還是依據(jù)病原學(xué)檢查,但是在一些資源有限的落后地區(qū),結(jié)核病診斷仍然不足[9],影響結(jié)核病全球防控。傳統(tǒng)的涂片和固體培養(yǎng),雖然價格低廉,但是操作繁瑣,而且固體培養(yǎng)需要2~8周才能得出結(jié)果。液體培養(yǎng)最快也需4天才能得出陽性報告,不能為臨床提供時效性檢測結(jié)果。2016年,世界衛(wèi)生組織批準使用TB-LAMP代替涂片顯微鏡診斷結(jié)核?。?]。Xpert MTB/RIF等分子檢測方法雖已被廣泛應(yīng)用于結(jié)核病診斷,但是費用相對更高[10-11],對實驗環(huán)境要求也更高[11],從而限制了它們在基層醫(yī)院的使用。本研究使用的恒溫擴增熒光法具有標本用量較少(200 μL),實驗操作簡單、方便、快捷,報告時間短(1小時內(nèi))的優(yōu)勢。
王少華等[12]多中心研究結(jié)果顯示,涂片、固體培養(yǎng)和恒溫擴增的靈敏度為21.7%(300/1383)、34.9%(483/1383)、39.2%(542/1383),與本研究結(jié)果基本一致。本研究痰涂片的靈敏度(32.74%)高于王少華等[12]涂片結(jié)果,究其原因可能是本研究中使用顯微鏡掃描系統(tǒng)自動閱片提高了痰涂片的靈敏度;前期本科室的一項研究結(jié)果顯示顯微鏡掃描系統(tǒng)自動閱片相比人工鏡檢可提高痰涂片的檢出率(39.8% VS 25.6%)[13],但同時也降低了特異性。本研究結(jié)果顯示恒溫擴增法特異性(99.50%)略高于涂片和固體培養(yǎng)(98.02%,99.01%);在202例非結(jié)核病患者中,1例恒溫擴增檢出陽性,涂片、培養(yǎng)均為陰性,經(jīng)查閱患者病歷資料診斷為慢性肺炎,原因可能是本研究使用的恒溫擴增法只能進行DNA檢測,不能區(qū)分病原菌的死活,手工操作提取核酸存在污染的可能,因此DNA檢驗結(jié)果的解讀應(yīng)密切結(jié)合臨床[14];4例涂片檢出陽性,其中2例培養(yǎng)陽性,恒溫擴增法均為陰性,造成假陽性結(jié)果,陽性培養(yǎng)物經(jīng)菌種鑒定為非結(jié)核分枝桿菌。以固體培養(yǎng)為參考標準,本研究中恒溫擴增法的靈敏度為73.53%(175/238),在文獻報道的58.94%~85.50%范圍內(nèi)[12,15-16];涂片的靈敏度68.49%(163/238)低于恒溫擴增法,說明恒溫擴增法相比于涂片法用于初診疑似肺結(jié)核患者診斷有著明顯的優(yōu)勢。
恒溫擴增法與涂片、固體培養(yǎng)結(jié)果總體一致率為89.32%、81.36%,在涂陽肺結(jié)核中,恒溫擴增法、固體培養(yǎng)的靈敏度為91.44%、73.42%,Kappa檢驗一致性分析結(jié)果顯示恒溫擴增法與涂片結(jié)果高度一致(Kappa值=0.738,P<0.001),與固體培養(yǎng)法一致性中等(Kappa值=0.550,P<0.001),這與韓珍等[17]的研究結(jié)果基本一致(Kappa值=0.592,P<0.01);說明恒溫擴增法與涂片的結(jié)果一致性總體優(yōu)于固體培養(yǎng),這是因為培養(yǎng)只能進行活菌檢測,而恒溫擴增法和涂片不管死菌或活菌都能進行檢測。在涂陽培陽的163例肺結(jié)核患者中,恒溫擴增法檢出144例(88.34%),剩余19例未檢出的原因可能有以下幾個方面:(1)部分患者痰量較少,只能分階段留取痰標本用于檢測,導(dǎo)致三種方法所檢測的標本是同一患者在不同時間留取,影響了研究標本的一致性;(2)血液中的血紅蛋白等成分會影響PCR反應(yīng)擴增,有研究報道恒溫擴增法檢測血痰標本的靈敏度低于傳統(tǒng)方法[16,18] ;(3)恒溫擴增法的取樣量較少,實驗操作中存在錯過陽性部位的可能。在381例涂陰培陰的肺結(jié)核患者中,恒溫擴增法僅檢出39例(10.24%)陽性,是受限于患者排菌量和檢測技術(shù)的局限性等因素,病原學(xué)陰性肺結(jié)核患者在總的肺結(jié)核患者中占較大比例[19],并且痰涂片鏡檢在細菌量達到5000~10 000條/mL才會報告陽性[20],培養(yǎng)法雖然靈敏度較高,但只能進行活菌檢測,而恒溫擴增法無論死菌活菌都可以檢測。
綜上所述,恒溫擴增法是一種操作簡便、快速篩查結(jié)核病的有效分子生物學(xué)方法,用于初診疑似肺結(jié)核患者診斷有著較高的靈敏度和特異性,與涂片法結(jié)果的一致性較好,具有快速檢測、診斷的優(yōu)勢。特別是對于一些無法提供較高專業(yè)知識和復(fù)雜操作技術(shù)的分子生物學(xué)檢測方法的基層實驗室[21],恒溫擴增法或許是一種較優(yōu)的選擇,它可以快速、準確地為臨床提供篩查報告,便于及時發(fā)現(xiàn)和治療結(jié)核病患者。有研究報道恒溫擴增法對支氣管肺泡灌洗液早期診斷肺結(jié)核[22]和結(jié)核性胸膜炎[23]也有很好的診斷效能。不足之處在于本研究是單中心研究,納入的病例數(shù)還不夠多,實驗條件有待進一步優(yōu)化,結(jié)果存在一定的局限性,今后還需擴大樣本量和采用多中心研究對實驗結(jié)果進一步驗證。
參 考 文 獻
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(收稿日期:2024-03-20 修回日期:2024-08-15)