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机器学习在肠道菌群二代测序数据分析中的应用

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中华检验医学杂志 2025年第02期48卷 186-191页

作者：王家欣孙淼周琪许建成吉林大学第一医院检验科长春

宏基因组二代测序作为一种无偏倚的检测技术, 展现出较传统方法更高的诊断效能。肠道微生物是保障身体健康的重要菌群, 成为目前的研究热点。利用机器学习对肠道菌群基因组数据进行建模、分析, 在疾病预测与诊断中非常重要。本文简要介... 详细信息

宏基因组二代测序作为一种无偏倚的检测技术, 展现出较传统方法更高的诊断效能。肠道微生物是保障身体健康的重要菌群, 成为目前的研究热点。利用机器学习对肠道菌群基因组数据进行建模、分析, 在疾病预测与诊断中非常重要。本文简要介绍宏基因组二代测序技术的特点、机器学习的关键算法及评估指标, 概述机器学习与宏基因组二代测序结合的主要步骤, 总结机器学习与宏基因组二代测序技术结合在肠道菌群研究中的应用, 为相关疾病的诊断和预测提供更准确的方法, 给未来的研究和临床实践提供更多的思路。

关键词：宏基因组二代测序机器学习肠道菌群生物标志物

病原宏基因组测序生物信息学分析流程的性能验证及结果分析

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中华检验医学杂志 2025年第1期48卷 117-124页

作者：习文肖洋杨尚栋刘哲王方王晓琴西安交通大学第一附属医院检验科西安710061

目的初步建立一种临床实验室病原宏基因组测序(mNGS)生物信息学分析流程的性能验证方案。方法模拟三类数据集,其中CatⅠ数据集(包括CatⅠA和CatⅠB数据集)主要由病原体参考基因组及人源序列组成,CatⅠA数据集为常见病原体以及人源序列... 详细信息

目的初步建立一种临床实验室病原宏基因组测序(mNGS)生物信息学分析流程的性能验证方案。方法模拟三类数据集,其中CatⅠ数据集(包括CatⅠA和CatⅠB数据集)主要由病原体参考基因组及人源序列组成,CatⅠA数据集为常见病原体以及人源序列数据集,评估mNGS生物信息学分析流程的阳性一致率、包容性、准确性、召回率、精确率、F1分数等指标;CatⅠB数据集为常见病原体近缘物种以及混合人源序列数据集,通过计算近缘物种检出和相对丰度比值用于评价生物信息学分析流程的近缘物种鉴别能力;CatⅡ数据集由200例已知结果的临床样本数据构成,包含定植菌、实验环境菌、试剂工程菌、病原体参考基因组及人源序列数据,用于评价生信分析流程对病原体检测的敏感度、特异性及准确性;CatⅢ数据集由阴性的肺泡灌洗液样本实测数据中掺入20种罕见病原体序列构建而成的数据集,用于评价生物信息学分析流程对罕见病原体的阳性检出率和召回率。结果CatⅠA数据集分析结果表明,3种序列梯度下的阳性一致率、包容性、精确率和准确性均>99.00%,召回率为72.31%(95%CI 69.61%~75.01%),F1分数为82.00%(95%CI 79.77%~84.22%)。CatⅠB的近缘物种在全部序列梯度和比例梯度下均可有效检出,且除冠状病毒、嗜血杆菌属、博卡病毒、人呼吸道合胞病毒、艾美虫属外,其余近缘物种的相对丰度比值均在设计比例的2倍以内,具有良好的近缘物种鉴别能力。对CatⅡ数据集包含的24种病原体全部有效检出,敏感度、特异性、准确性均>90%。CatⅢ数据集中各罕见病原体检出率为100%。结论通过模拟数据集,初步建立了一种临床实验室mNGS生物信息学分析流程的性能验证方案,可评估分析流程中序列分类的准确性、近缘物种鉴别能力、常见物种的检出能力、罕见菌的检出能力等,为mNGS流程的性能验证建设提供一定参考。

关键词：宏基因组生物信息学病原体模拟数据集性能验证

多黏菌素B联合褪黑素对多黏菌素B耐药鲍曼不动杆菌的体外抗菌活性

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中华医院感染学杂志 2025年 834-839页

作者：赵玉杰吴巧萍冯络珠刘亿秦玲宁波大学附属李惠利医院检验科宁波大学附属第一医院检验科

目的研究体外诱导多黏菌素B耐药鲍曼不动杆菌的耐药机制,并探究多黏菌素B联合褪黑素对其的体外杀菌活性。方法采用体外诱导方法将宁波大学附属李惠利医院2021年1月—2021年12月临床分离的10株多黏菌素B敏感鲍曼不动杆菌诱导成多黏菌素... 详细信息

目的研究体外诱导多黏菌素B耐药鲍曼不动杆菌的耐药机制,并探究多黏菌素B联合褪黑素对其的体外杀菌活性。方法采用体外诱导方法将宁波大学附属李惠利医院2021年1月—2021年12月临床分离的10株多黏菌素B敏感鲍曼不动杆菌诱导成多黏菌素B耐药株;聚合酶链反应(PCR)法联合测序分析探究鲍曼不动杆菌对多黏菌素B的耐药机制;微量棋盘稀释法检测多黏菌素B与褪黑素单用及联用对多黏菌素B耐药鲍曼不动杆菌的最小抑菌浓度(MIC),并通过计算部分抑菌浓度指数(FICI)评价多黏菌素B与褪黑素的联合抑菌效果,选取联合抗菌活性表现为明显协同效应的菌株测定其时间杀菌曲线。结果在多黏菌素B诱导耐药的鲍曼不动杆菌中,多黏菌素耐药基因pmrB、lpx A和lpxD均出现不同位点的基因突变;多黏菌素B和褪黑素联合用药后,鲍曼不动杆菌对多黏菌素B的MIC值下降,两种药物的联合抗菌活性表现为协同作用的占80.00%(8/10),相加作用的占20.00%(2/10);时间杀菌曲线显示多黏菌素B和褪黑素联用在24 h时呈现显著的杀菌效应。结论染色体介导的耐药基因突变是本研究鲍曼不动杆菌对多黏菌素B耐药的主要机制。多黏菌素B与褪黑素联用可逆转鲍曼不动杆菌对多黏菌素B的耐药性。

关键词：多黏菌素B 褪黑素鲍曼不动杆菌耐药机制

病原宏基因组测序DNA检测流程性能验证及结果分析

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西安交通大学学报(医学版) 2025年第1期46卷 162-168页

作者：杨尚栋肖洋习文刘哲王方王晓琴西安交通大学第一附属医院检验科陕西西安710061

目的建立病原宏基因组测序(metagenomic next-generation sequencing, mNGS)DNA检测流程的性能验证方案。方法设计参考品并收集临床样本,从检测限、重复性、稳健性、抗干扰能力、特异性和准确性等维度评价mNGS分析性能,以及对不同建... 详细信息

目的建立病原宏基因组测序(metagenomic next-generation sequencing, mNGS)DNA检测流程的性能验证方案。方法设计参考品并收集临床样本,从检测限、重复性、稳健性、抗干扰能力、特异性和准确性等维度评价mNGS分析性能,以及对不同建库方式及测序仪性能参数进行评估。结果参考品内各物种均能稳定检出,mNGS检测限为(5.0E+02)CFU/mL(copies/mL)。重复性符合率100%,批内变异系数(coefficient of variation, CV)介于8.53%~38.73%。病原投入浓度与检出序列数的线性相关系数|r|>0.9,mNGS检测系统具有良好的稳定性。抗干扰实验结果显示,人源核酸浓度越高,mNGS检出病原序列数越少。近缘物种检出序列数比值与实际病原浓度比值接近,具有良好的检测特异性。零病原投入组D0检测结果为阴性。临床样本病原检出准确率为90.9%(10/11)。自动化移液工作站与手工建库的文库质控结果均合格。三台测序仪运行性能参数均满足或优于出厂标准。结论初步建立了包含参考品设计、不同建库方式比较和测序仪性能参数评价等多方面在内的mNGS DNA检测流程的性能验证方案,可用于mNGS临床实验室分析性能评价及实验过程中的质量保障。

关键词：病原宏基因组测序(mNGS) DNA检测性能验证参考品

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基于微生物图像的深度学习数据集构建与模型应用研究

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中华检验医学杂志 2025年第02期48卷 280-285页

作者：杜佳许建成周琪李赜李雪文吉林大学第一医院检验科长春吉林大学第一医院新生儿科长春

随着计算机视觉技术的飞速发展, 深度学习模型在智能化微生物检测方面显示了新的研究方向和潜在价值。利用多层神经网络和大量训练数据, 这些模型能够对复杂特征进行自动提取与分析, 提高了检测的效率和精度。本文介绍了深度学习在微生... 详细信息

随着计算机视觉技术的飞速发展, 深度学习模型在智能化微生物检测方面显示了新的研究方向和潜在价值。利用多层神经网络和大量训练数据, 这些模型能够对复杂特征进行自动提取与分析, 提高了检测的效率和精度。本文介绍了深度学习在微生物图像检测中的研究背景, 阐述了数据收集、预处理、注释和划分等微生物图像数据集构建的方法, 介绍了具有代表性的深度学习模型, 展示了其在不同微生物检测中的应用实例。深度学习在微生物图像分析中面临较多挑战, 未来尚需深入开发。

关键词：深度学习病原微生物图像分析图像采集神经网络模型

CLSI肠杆菌目及铜绿假单胞菌折点更新后对自动化药敏系统的影响及分析

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中华检验医学杂志 2025年第02期48卷 230-240页

作者：杨硕王启喻华黄湘宁廖康王辉北京大学人民医院检验科北京四川省人民医院检验科成都中山大学附属第一医院检验科广州

目的评价环丙沙星、左氧氟沙星、哌拉西林/他唑巴坦、阿米卡星、庆大霉素和妥布霉素在美国临床实验室标准化委员会折点更新前后不同自动化药敏系统的准确性。方法收集了2023年北京大学人民医院、四川省人民医院、中山大学附属第一医院3... 详细信息

目的评价环丙沙星、左氧氟沙星、哌拉西林/他唑巴坦、阿米卡星、庆大霉素和妥布霉素在美国临床实验室标准化委员会折点更新前后不同自动化药敏系统的准确性。方法收集了2023年北京大学人民医院、四川省人民医院、中山大学附属第一医院3家医院65株肠杆菌目细菌(大肠埃希菌34株、肺炎克雷伯菌31株)及33株铜绿假单胞菌。以微量肉汤稀释法(BMD)为参考方法, 评价我国目前主要在用的7种自动化药敏系统的10种药敏板卡(NMIC-413、GN09、N335、NMIC45、GN4F、NMIC-150、DL-120E、DL-120NE、ONE-96和NF-96)准确性。结果除了GN-09、N-335和NMIC-150卡, 其他板卡报告的最低抑菌浓度在验证中存在未覆盖折点的情况。除折点未覆盖的情况, 验证结果无极重大误差(VME)。所测的65株肠杆菌目细菌中, 环丙沙星及左氧氟沙星基本一致率(EA%)超过92.3%(60/65), 使用新折点环丙沙星分类一致率(CA%)由100%(65/65)至98.5%(64/65)降低到86.2%(56/65)至95.4%(62/65), N-335卡重大误差率(ME%)由1.5%(1/65)升高至4.6%(3/65);左氧氟沙星除GN-09和N-335卡以外, 其余板卡新折点CA%≥96.9%(63/65), 无ME;哌拉西林/他唑巴坦的EA%≥93.8%(61/65), 新折点CA%≥92.3%(60/65), N-335卡ME%由1.5%(1/65)升高至4.6%(3/65);阿米卡星、庆大霉素及妥布霉素的EA%和新折点CA%都≥96.9%(63/65), 且无ME。所测的33株铜绿假单胞菌中, 环丙沙星EA%≥93.8%(30/32), 应用新折点后环丙沙星CA%由90.6%(29/32)至100%(33/33)降低到84.4%(27/32)至100%(33/33), NMIC-413卡有2株菌出现ME;左氧氟沙星EA%均≥90.9%(30/33), 新折点判读CA%由90.6%(29/32)至100%降低到69.7%(23/33)至93.8%(30/32), 无ME;阿米卡星及妥布霉素EA%≥93.8%(30/32), 大多数板卡阿米卡星及妥布霉素新折点CA%≥96.9%(31/32)。结论当前, 我国较多自动化药敏系统中板卡无法覆盖更新折点;多数药敏系统中环丙沙星和左氧氟沙星对肠杆菌目和铜绿假单胞菌不满足验证要求。折点更新后对自动化药敏系统进行验证至关重要。

关键词：大肠杆菌克雷伯菌, 肺炎假单胞菌, 铜绿性能验证测试

湖州市某三甲医院住院患者艰难梭菌毒素基因检测及其分子流行病学分析

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中国抗生素杂志 2025年第2期 129-136页

作者：郑莉莉强鑫华嵇龙飞湖州市第一人民医院检验科

目的研究地市级医院住院患者艰难梭菌感染的发生情况，并分析艰难梭菌的分子流行病学特征。方法收集湖州市第一人民医院2023年11月—2023年12月住院腹泻患者粪便标本，培养分离艰难梭菌后，采用核酸扩增技术检测毒素基因，菌株经全基... 详细信息

目的研究地市级医院住院患者艰难梭菌感染的发生情况，并分析艰难梭菌的分子流行病学特征。方法收集湖州市第一人民医院2023年11月—2023年12月住院腹泻患者粪便标本，培养分离艰难梭菌后，采用核酸扩增技术检测毒素基因，菌株经全基因测序后(Whole Genome Sequencing, WGS)进行分子流行病学分析。结果从500份住院患者腹泻样本中分离得到49株艰难梭菌，其中产毒型艰难梭菌40株，艰难梭菌感染(Clostridium difficile infections, CDI)阳性率为8.00%;PCR检测的毒素基因主要为tcdA(+)/tcdB(+)，双毒素基因阴性(A+B+CDT-)，占97.50%(39/40),1株携带双毒素基因(A+B+CDT+);CDI阳性率最高的科室是消化内科，其次为ICU;MLST分型中，共有13种ST型别，其中ST2型为优势型别，占30.00%；结合WGS数据分析，未发现艰难梭菌菌株在研究期间发生流行和传播。结论本院CDI在住院腹泻患者中的发生率较低，未发生院内感染传播和暴发流行现象，但不排除存在未知感染源可能性，应重点关注重点科室，如ICU患者发生CDI情况。

关键词：住院患者腹泻艰难梭菌毒素基因分子分型

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补中益气法针刺联合经颅直流电刺激治疗中风后单侧空间忽略的临床疗效观察

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辽宁中医杂志 2025年第3期52卷 174-177页

作者：秦丽娟孙三峰王娟北京市怀柔区中医医院北京101400

目的观察补中益气法针刺联合经颅直流电刺激治疗中风后单侧空间忽略的疗效。方法选取2020年6月—2022年7月于北京市怀柔区中医医院康复科住院的60例中风后单侧空间忽略患者,随机分为对照组(经颅直流电刺激组)和治疗组(补中益气法针刺联... 详细信息

目的观察补中益气法针刺联合经颅直流电刺激治疗中风后单侧空间忽略的疗效。方法选取2020年6月—2022年7月于北京市怀柔区中医医院康复科住院的60例中风后单侧空间忽略患者,随机分为对照组(经颅直流电刺激组)和治疗组(补中益气法针刺联合经颅直流电刺激组),每组30例。每周治疗5次,连续治疗4周,分别比较治疗前后两组患者线段等分实验(LBT)评分、Albert划消实验评分,以及简易精神状态检查量表(MMSE)及改良Barthel指数量表(MBI)的变化情况。结果治疗4周后,治疗组患者LBT及Albert评分均低于对照组,差异有统计学意义(P<0.001),MMSE及MBI评分均高于对照组,差异有统计学意义(P<0.001)。结论补中益气法针刺联合经颅直流电刺激治疗方案能提高中风后单侧空间忽略临床疗效、改善认知功能、提升患者日常生活能力,适宜临床推广。

关键词：补中益气法针刺经颅直流电刺激中风单侧空间忽略

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全国传染病临床检验现状与发展需求调研报告

中华检验医学杂志 2025年第1期48卷 38-48页

作者：王雅杰陈瑜关明王传新首都医科大学附属北京地坛医院检验科北京100015 浙江大学医学院附属第一医院检验科杭州310003 复旦大学附属华山医院检验科上海200040 山东大学第二医院检验医学中心济南250033

目的调研全国各级医疗机构传染病临床检验现状与发展需求。方法横断面调查。2023年1月5日至6月1日,通过网络调查问卷对全国各级医疗机构进行调研。共收集问卷3462份,进行质量控制、无放回随机抽样后,纳入2778份问卷。调研内容涉及各级... 详细信息

目的调研全国各级医疗机构传染病临床检验现状与发展需求。方法横断面调查。2023年1月5日至6月1日,通过网络调查问卷对全国各级医疗机构进行调研。共收集问卷3462份,进行质量控制、无放回随机抽样后,纳入2778份问卷。调研内容涉及各级医疗机构基本信息、传染病实验室应急响应能力现状、法定传染病开展现状、传染病检测项目开展需求及未开展原因等方面。进一步分析参与调研各级医疗机构比例、实验室认可情况、传染病检测执行科室以及主要传染病的检测开展率。结果2778份问卷中,三级、二级、一级医院分别占39.13%(1087/2778)、53.20%(1478/2778)和4.46%(124/2778);传染病专科医疗机构比例为8.89%(247/2778);通过实验室认可的医疗机构占12.92%(359/2778);传染病检测执行科室检验科占98.56%(2738/2778)。在参与调研的传染病病原体中,乙型肝炎病毒、丙型肝炎病毒、新型冠状病毒、人类免疫缺陷病毒、梅毒螺旋体相关检测开展率分别为97.62%(2712/2778)、94.85%(2635/2778)、93.27%(2591/2778)、96.33%(2676/2778)、96.22%(2673/2778)。在临床传染病病原体检测开展需求中,布鲁菌属细菌、结核分枝杆菌的检测需求分别为25.50%(90/353)、8.22%(29/353)。未满足临床传染病检测需求的因素主要为实验室不具备开展空间、人力不足和无收费标准,分别为44.10%(1225/2778)、42.55%(1182/2778)、36.00%(1000/2778)。结论我国传染性疾病临床检测主要在三级和二级医疗机构检验科开展,能较好满足常见传染病实验室检测需求,但也存在传染病检测项目开展有限、空间人力物力资源不足等情况,可针对各地区实际情况进行检验学科建设及方法改进。

关键词：传染病实验室,医院医疗机构问卷调查