감염관리를 위한 진단검사 Laboratory Tests for Infection Control

김 수 현

전남의대 진단검사의학교실

강의 목표

• Understand the importance of the microbiology laboratory to infection control, the infection control nurse, and the infectious disease physician.

• Understand the various techniques available to assist in an epidemiological investigation and diagnosis of infectious disease. – Specimen collection

• Blood culture

– Identification of healthcare-associated pathogens

– Susceptibility testing of healthcare-associated pathogens

Infection

Control

Infection

control

team

Laboratory Infection

physician

감시 예방 교육

감염병 진단 치료

미생물검사 면역혈청검사 분자생물학검사 역학검사

Infection physician and infection control team needs answers to 3 very basic questions from the laboratory

Is my patient’s illness

caused by a microbe?

What is it?

What is the susceptibility

profile of the organism so

therapy can be targeted?

Isolation of microbe

Accurate identification

Antibiotic susceptibility

testing

감염관리에 검사실의 역할 • 검체 채취

• 정확한 동정과 감수성검사

• 검사정보시스템

• 신속한 진단검사

• 감염관련 통계 등 정보 제공

• 집단발생 인지 및 분자생물학적 역학조사

• 균주보관

• 의료인, 환경배양

감염관리팀에 미생물검사에 대한 전문적인 해석, 미생물학적 조치에

대한 조언, 필요한 검사 제공, 의료관련감염균 동정법에 대한 장단점

등 기술적 조언

Tenover et al. J Clin Micro 1995.

Specimens be properly selected, collected, and transported

강의 내용

• 세균배양검사에서 검체의 중요성 – 혈액배양

• 직접검사: 병원내 결핵 노출과 관련해서 진단검사의 이해

– AFB stain

• 면역혈청학적 검사 – TST & IGRA

• 분자생물학적 검사 – PCRs

– Xpert MTB/RIF

세균배양검사 개요

• 세균배양시 고려사항 – 적절한 배지의 선택

– 적절한 배양의 조건: 온도, 시간, 환경

• 정확하고 경제적인 동정 방법 결정

• 적절한 항균제에 대한 감수성 시험

• 세균배양 실패 원인 – 모든 세균이 증식할 수 있는 배지 없음

– 항균제의 사용, 균수의 부족

배양 결과의 해석

• 상재균이 없는 검체

– 혈액, 뇌척수액, 관절액을 포함한 체액

– 채취 시 오염균 배제 필요

• 상재균이 있는 검체

– 객담, 요, 변 및 생식기 검체

– 우세한 세균의 분리

– 동일 세균의 반복 분리

– 병원균의 분리

세균배양: 혈액배양

• 혈액배양의 필요성

– 적절한 항균제 선택의 지침 제공

– 감염세균의 종류를 알고 환자의 예후 예측

– 적절한 감염관리 지침의 기초 제공

세균배양: 혈액배양

• 혈액배양의 필요성 – 적절한 항균제 선택의 지침 제공

– 감염세균의 종류를 알고 환자의 예후 예측

– 적절한 감염관리 지침의 기초 제공

• 채혈량 – 균혈증 환자의 혈액에는 1mL 당 10마리 이하의 소수

의 세균이 존재하기 때문에 채혈량이 양성율에 가장 중요한 인자 • 채혈량이 많을 수록 양성율 증가

• 2mL vs. 20mL: 양성률이 20-50% 증가

– 성인은 10mL, 소아는 1-5mL (총 혈액량의 <1%)를 채혈하여 혈액량의 10배 이상되는 액체배지에 접종

세균배양: 혈액배양

• 채혈횟수

– 2-3회 채혈

– 간헐적 균혈증에선 24시간 내에 20mL씩 3회

• 한 검체의 양성율 80%

• 두 검체의 양성율 90%

• 세 검체의 양성율 99%

– 연쇄구균성 심내막염 환자에서는 두번의 혈액배양을 시행하면 98%의 환자에서 양성

세균배양: 혈액배양

• 채혈 방법

– 무균 채혈법: 소량의 오염균이 들어가도 증식

– 피부 소독 • Povidone-iodine (10%, Betadine) 2분 이상

• Chlorhexidine gluconate 사용금기사항: 2개월 미만의 영아, 요추천자, 수막 접촉 부위 및 개방된 피부 소독 시

– Shunt나 catheter에서는 채혈 금지: 체내 삽입된 인공장치에는 정착된 세균

– 혈액은 즉시 호기성, 혐기성 배양병에 각각 접종

• 상재균 : 외과적 손위생

• 일시적 집락균 E-coli, Serratia 등 : 손위생으로 제거 가능

30초 이상 소독

손 위생

손 위생

세균배양: 혈액배양

• 오염균 – Bacillus, Corynebacteria, Propionibacterium, CNS, Micrococcus,

Aerococcus 등의 피부 상재균이 다회 혈액배양 중에서 1회만 분리

– 다양한 균종이 다회 혈액배양 중에서 1회만 검출 – 임상증상이 패혈증에 맞지 않거나 – 일차 감염부위와 다른 균종이 검출되는 경우

• 병원균 – S. aureus, Enterobacteriaceae, P. aeruginosa, 폐렴알균,

Streptococcus pyogenes, C. albicans 및 그람음성 무산소성세균 – 다른 부위나 다른 시기에 반복적 시행한 혈액배양에서 같은 균

종이 자람 – 심내막염이 의심되는 환자에서 장알균 분리 – 면역저하 환자나 인공장치를 갖고 있으며 임상적으로 균혈증 의

심되는 환자에서 CNS가 다회 동정되는 경우

New Guideline on Lab Tests Specific Principles of Specimen Management-1

• 검체 거절 기준: To avoid compromising test results, specimens of poor

quality must be rejected.

• 임상적 의의: Physicians should not request a report of "everything tha

t grows," as irrelevant information could lead to inaccurate diagnosis

and inappropriate therapy.

• 적절한 채취: Careful collection is essential to avoid specimen contami

nation from normal microbiota.

New Guideline on Lab Tests Specific Principles of Specimen Management -2

• 적당량: A specimen swab may contain insufficient material to

ensure accurate diagnosis and is easily contaminated.

• 항생제 치료 전: Specimens should be collected before starting

antibiotics to avoid compromising culture results.

• 적절한 항생제감수성검사: Susceptibility testing should be limited

to clinically significant isolates.

• 구체적 정보: Complete and accurate specimen labelling is

required (eg, dog bite wound, right forefinger).

Infectious disease diagnosis 1. Bacterial culture tests 2. Immunoassay, Serological tests 3. Molecular detection

임상미생물검사의 종류

민감도 특이도 TAT 비용 특수장비,

인력

직접검사법 low (>105) low high low No

Gram stain

AFB stain

Antigen test M H H M N

Antibody test M M L M N

면역혈청법

배양법 H (>102-3) H L M Y

배지(선택/비선택)

증균배지 H (<101-2)

분자유전학적 검사법 H (>101-2) H H H Y

PCR

PCR-hybridization

직접검사법: Antigen detection

• Bacterial meningitis antigen latex test kit

직접검사법: Microscopy and stain

• Gram stain – 검체에서 빨리 세균 확인

– 염증반응 판정: 백혈구 종류와 수

– 검체의 질 평가: 상피세포 수

– 해석의 어려움

• 낮은 민감도

• 항균제, 증식이 덜된 또는 오래된 세균

• 염색성의 변화

• 형태의 변화

Inappropriate sputum

appropriate sputum

직접검사법: Microscopy and stain

• AFB stain – 결핵균 등의 항산균은 일반적인 염색이 되지 않음.

– Ziehl-Neelsen, Kinyoun stain

– Fluorescence stain (auramine O, auramine-rhodamine)

– 낮은 민감도(22-80%)

• 104 AFB/mL 에서는 도말의 60%만이 양성, >106 AFB/mL

• 객담의 양이 5mL 이상은 되어야 의미 있게 높은 민감도

• 형광염색이 10%정도 높은 민감도

• 적절한 치료에도 2-10주 동안 죽은 균 배출

55세 남자, hyponatremia, old TB ER 통해 입원

• 입원 5일째 : TB enteritis, small bowel perforation 으로 OP

• 조직검사상 AFB positive

• 내원 13일 째: sputum AFB 2+ positive

• 공기매개 주의 격리 및 추가검사(TB PCR & culture)

• 역학조사, 결핵노출 직원 검진

임상의사의 대비 부족 > 적극적인 진단

늦은 검사결과 보고 (AFB TAT?)

단독검사 보다는 종합적인 진단검사의뢰가 필요함

Immunoassay

• Lag (window) phase의 존재

• IgG는 감염체에 노출된 후 현재 면역상태 (최근, 과거 감염인지 알 수 없음)

• 회복기(2-3주 후)의 역가가 4배 이상 증가 시 급성감염 – 조기진단 어려움 (2-3주 소요)

– 항체의 증가가 충분하지 않을 경우 위음성

– 최근 검사법은 역가가 아닌 IU 또는 흡광도 이용

• 일반적으로 IgM 양성은 최근 감염 – IgM이 계속 증가된 상태도 있고

– 병원체에 따라서는 IgM이 적거나 빨리 사라짐

Immunoassay: QuantiFERON test

• Persons with latent TB infection (LTBI) are – Asymptomatic

– Not infectious

• LTBI formerly diagnosed only with TST

• Now QFT-G can be used

'결핵 안심국가 실행계획‘ 고교 1학년과 만 40세의 일반인은 모두 내년부터 건강검진

을 받을 때 잠복 결핵 검사 무료

인터페론감마 분비검사 IGRA 투베르쿨린 피부반응검사 TST

항원 3 proteins from M. tuberculosis Purified protein derivative (PPD)

Cell-mediated immune (CMI) In vivo delayed-type hypersensitivity (type IV)

장점 잠복결핵 진단 민감도 92%, 특이도 99% 축적된 임상자료 많음

BCG접종, NTM 위양성 없음 체내검사 검사오류 적음

채혈 1회 위험도 예측

재검사시 증폭효과 없음 경제적

체외 검사로 이상반응 우려 없음

단점 비쌈 BCG, NTM 위양성, 낮은 특이도

림프구 생명력유지, 정량채혈 재방문, 재검사시 증폭효과

장비, 인력소요 체내검사로 이상반응 우려

소아 자료 부족, 위음성 주관적, 정도관리 어려움

Osong Public Health Res Perspect. 2014 Dec; 5(Suppl): S24–S29.

국내 real-time PCR TB/NTM kits 평가 Anyplex plus (71.0%, 94.9%) AdvanSure (78.1%와 93.9%)

Ann Clin Microbiol Vol. 18, No. 2, June, 2015

Table 2. Diagnostic accuracy of the Xpert MTB/RIF assay using sputum specimens for the diagnosis of pulmonary tuberculosis (Bacteriologically confirmed cases).

Kwak N, Choi SM, Lee J, Park YS, Lee CH, et al. (2013) Diagnostic Accuracy and Turnaround Time of the Xpert MTB/RIF Assay in Routine Clinical Practice. PLoS ONE 8(10): e77456. doi:10.1371/journal.pone.0077456 http://journals.plos.org/plosone/article?id=info:doi/10.1371/journal.pone.0077456

Table 5. Turnaround time of the Xpert MTB/RIF, AFB smear, liquid/solid culture and drug susceptibility test.

Kwak N, Choi SM, Lee J, Park YS, Lee CH, et al. (2013) Diagnostic Accuracy and Turnaround Time of the Xpert MTB/RIF Assay in Routine Clinical Practice. PLoS ONE 8(10): e77456. doi:10.1371/journal.pone.0077456 http://journals.plos.org/plosone/article?id=info:doi/10.1371/journal.pone.0077456

Clinical Microbiology Is a Science of Interpretive Judgment

• 임상적 의의와 적절한 검체 채취

• 정확한 동정과 감수성검사

• 신속한 진단검사

• 감염관련 통계 등 정보 제공

• 의료인, 환경배양

미생물검사에 대한 전문적인 해석,

미생물학적 조치에 대한 조언,

필요한 검사 제공,

의료관련감염균 동정법에 대한 장단점 등 기술적 조언

감사합니다!