作为微生物质谱的“黑科技”，什么才是“临床诊断级的数据库”？

微生物质谱在中国大陆问世逾12年，作为微生物鉴定技术的一次卓 越革新，质谱为一线检验提供了快速便捷、菌谱广泛、更加准确的技术方法选择，帮助临床制定精 准、快速的AMS策略，以支持抗感染治 疗。

2017年发布的CLSI M58文件指出：MALDI-TOF MS所提供的结果在准确性上和作为参比方法的DNA测序具有可比性。即便实现了对于多数微生物的优秀鉴定能力，但有时仍不能获取高置信度的结果和相近微生物之间的区分，数据库和分析方法的改进恰恰是解决这一限制的重要因素[1]。

可靠的数据库在根本上决定了鉴定结果的准确性，从而减轻了微生物实验室的审核压力，这样才有可能实现快速报告，进而更早影响临床治 疗方案的调整，缩短病程的周期和住院时间，最 终影响病床周转率与治  疗有效性。对于鉴定结果的存疑反而会增加实验室进行结果复核的成本，阻碍实验室真正实现准确、快速报告。

总而言之，数据库和算法是微生物质谱实现成功鉴定的最关键要素之一。

VITEK MS

MS数据库的建库是庞大且精密的工程

“广度”和“深度”都不能少

VITEK® MS 始终持续更新数据库以应对新发感染病原体。最 新的数据库KB V3.2包含了 1,316种病原体，其中包括1,095种细菌和 221种真菌。建库方法充分考虑了“微生物多样性”和“技术可变性”：前者通过广泛收集不同来源的15,000株菌株进行深度建库，即平均每个菌种需要收集到至少12株的建库菌株，远远超出了FDA要求的5株/种的建库深度[2]；后者则通过全面的图谱采集，涵盖不同操作人员、仪器、培养基和培养时间之间的差异，采集超过47,000个有代表性的蛋白图谱。通过广泛收集、深度建库和严格质控，数据库所包含的微生物多样性得以更好实现，保证鉴定结果的准确性，从而为临床提供更快速、更可靠且唯 一的菌种信息。

VITEK MS

两项国际专 利的权重矩阵分析算法

确保诊断级报告的精 准输出

传统的比较图谱方法(pattern matching)没有考虑到“蛋白非完 美匹配”，如不同区域同种菌株、不同孵育时间和平板等造成的蛋白图谱差异，同时也忽略了同属间、蛋白顶峰分布相似菌种的差异化特征峰，如链球菌属。以上都可能带来不可避免的错误鉴定风险。

仅仅依靠个别特征性波峰的有无/高低是无法准确区分不同种细菌的，需要了解每个蛋白峰对于判断某一菌种所具备的特异性程度并综合判断。VITEK® MS采用权重矩阵分析算法，这是一种基于大量微生物蛋白图谱的机器学习算法。该算法将图谱中每一个蛋白波峰都纳入分析，横向的分析样本图谱每1300个区间中(bin)的峰表型与数据库中每一个区间的概率分数进行运算，分别赋予相关权重，综合计算得分和可信程度，并提供高度置信的唯 一鉴定结果。

权重矩阵分析不仅提高了小峰谱的检测能力，同时增强了同菌属间的鉴别能力，如准确区分肺炎链球菌与缓症链球菌，这也是仅仅使用比较图谱方法的质谱仪所不能达到的。这也间接导致VITEK® MS提供包含单一鉴定结果、置信值和置信水平的菌种鉴定结果，输出高置信度的诊断级鉴定报告。而其他质谱提供的是图谱匹配的相应菌株及其相似性程度，给出多个分值结果供操作者自行选择，需要进行结果复核和延伸鉴定，无疑中延长了样本鉴定时间，增加了错误鉴定的风险。这样的“多选结果”可能导致检验医生“被动”发出错误的鉴定报告，进而输出一份错误的药敏结果。一旦临床中出现了抗生素的不恰当使用，极有可能导致这些急危重症患者病情加重、甚至死亡的风险。

VITEK MS

“准确“之外，

数据库、中间软件的信息安全问题也不容忽视

目前部分微生物质谱厂家在提供设备MALDI-TOF MS设备的同时在设备上加装了5G网卡，使得设备可以连接到互联网，提供网络服务的目的可能包括：

▲ 厂家通过网络进行远程的软件维护或升级

▲ 厂家从医院获取个人信息（人体分离出的微生物蛋白图谱信息）以进行分析或纳入其商业数据库

▲ 为医院提供路径将个人信息（人体分理处的微生物蛋白图谱信息）上传至境外开放数据库以获得分析结果

医疗信息安全问题是隐匿在仪器背后的“隐形漏洞”。

根据《中华人民共和国医药行业标准》（YY/T 1740.2-2021）[3]中3.1.7对于医用微生物质谱商业数据库的要求，行标对于线上数据库的运行方式持谨慎态度。线上数据库的运营方式目前无法保证个人信息安全，且数据库的维护和管理缺少法规的监管。

自2021年起，多地卫健委已明文要求[4]停止具有互联网功能医疗设备的远程维护操作。医院作为个人信息的收集者负担着信息安全的义务，如出现个人/医院信息的泄露将承担法律责任。

由国家互联网信息办公室于2022年2月15日起通过施行的《网络安全审查办法》[5]中第五条规定，“关键信息基础设施运营者采购网络产品和服务的，应当预判该产品和服务投入使用后可能带来的国家安全风险。影响或者可能影响国家安全的，应当向网络安全审查办公室申报网络安全审查”。对于微生物质谱产品这一类整机入院、入网的检验类仪器而言，中间体软件务必满足上述网络安全审查条件，需要在投入使用前进行网络安全审查申报。

为了切实保障医疗信息的闭环化和安全性，确保仪器在数据处理、传输等所有信息流程中符合国家和各部委对于信息安全的严格规定[6]，梅里埃所有软件和信息化服务均在本地化的基础上实现，并且可与院内网络如LIS进行双向通讯和对接，确保全部医疗信息的处理均在院内闭环开展。

VITEK® MS的本地数据库、单机操作确保了仪器信息安全的基础，不仅如此，作为可以无缝直连“血培养-鉴定-药敏”的唯 一中间体软件MYLA，也在2022年8月28日获得了公 安部信息系统安全等级保护备案证明，在微生物检验全流程中守护每一位用户、每一个样本、每一份数据的信息安全。

参考资料：

[1] Methods for the Identification of Cultured Microorganisms Using Matrix-Assisted Laser Desorption/Ionization Time-of-Flight Mass Spectrometry, 1st Edition

[2] www.fda.gov//MALDI-TOF MS REFERENCE DATABASE

[3] 《中华人民共和国医药行业标准》（YY/T 1740.2-2021）

[4] 《关于进一步加强具有联网功能的医疗设备安全管理工作的通知》

[5] 国家互联网信息办公室、中华人民共和国国家发展和改革委员会、中华人民共和国工业和信息化部、中华人民共和国公 安部、中华人民共和国国家安全部、中华人民共和国财政部、中华人民共和国商务部、中国人民银行、国家市场监督管理总局、国家广播电视总局、中国证券监督管理委员会、国家保密局、国家密码管理局第8号令《网络安全审查办法》

[6] 公 安部、国家保密局、国家密码管理局、国务院信息化工作办公室关于印发《信息安全等级保护管理办法》的通知（公通字[2007]43号）