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高能量开放性骨折后的感染仍然是一个重大挑战。开放性骨折暴露于环境及皮肤病原体，而受创组织和植入内固定器械共同构成了有利于感染发生的环境。24%–83%的开放性骨折可获得阳性培养结果。尽管培养阳性的创口感染风险更高，但培养数据在临床决策中的应用仍十分有限。开放性骨折中的培养阳性通常被认为提示创面微生物负荷较高，但这一假设尚未得到证实。本研究旨在利用下一代测序（next-generation sequencing，NGS）分析培养阳性与定量创面微生物负荷之间的相关性，并刻画开放性骨折患者及骨折相关感染患者的微生物负荷和细菌多样性模式。我们假设，较高的创面微生物负荷与培养阳性相关。本研究为METRC微生物负荷研究的二次分析，纳入78例严重开放性胫骨骨折患者；所有患者均在最终创口闭合时及后续骨折部位翻修手术时接受标准化组织取样。采用16S rRNA基因扩增子测序对从术中组织中提取的DNA进行分析。定量微生物负荷指标包括细菌序列读数百分比和细菌序列读数与人类序列读数之比（bacteria-to-human read ratio，BHR）。采用Mann–Whitney U检验、McNemar卡方检验及无监督聚类分析，评估基于测序的微生物负荷、培养结果与临床感染（按美国疾病控制与预防中心〔CDC〕定义）之间的相关性。培养阳性的样本显示出显著更高的细菌序列读数百分比及更高的log（BHR）值。针对细菌序列读数和BHR预测培养阳性所确定的最佳阈值均具有较高的敏感度和特异度。基线培养结果和NGS阳性均不能预测后续感染。然而，已确诊感染患者的随访样本显示出显著更高的微生物负荷及不同的微生物组结构。聚类分析识别出两种与感染相关的微生物特征：一种表现为高微生物负荷和高多样性（多菌种感染），另一种表现为低微生物负荷和低多样性（单一优势病原体）。开放性骨折中的培养阳性与细菌微生物负荷增加具有较强相关性，提示培养阳性可能主要反映微生物负荷，而非特定病原体的存在。包括细菌序列读数比例和BHR在内的基于NGS的定量指标，可能为评估创面污染提供一种具有生物学依据的方法，并有助于判断感染风险。不同的微生物负荷—多样性模式提示感染表型具有异质性，可能需要制定个体化的手术及抗菌治疗策略。
Michael J. Bosse 的 ORCID 记录
**摘要**
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**摘要**
高能量开放性骨折后的感染仍然是一个重大挑战。开放性骨折暴露于环境病原体和皮肤病原体之下，而受创组织及植入的内固定器械共同形成了有利于感染发生的环境。24%–83%的开放性骨折培养结果呈阳性。尽管培养阳性的创面发生感染的风险更高，但培养数据很少被用于临床决策。人们认为，开放性骨折的培养阳性提示创面微生物负荷较高，但这一假设尚未得到证实。本研究旨在利用下一代测序（NGS）分析培养阳性与定量创面微生物负荷之间的相关性，并刻画开放性骨折患者及骨折相关感染患者的微生物负荷和细菌多样性模式。我们假设，较高的创面微生物负荷与培养阳性相关。
这项二次分析纳入了METRC微生物负荷研究中的78例严重胫骨开放性骨折患者；这些患者均在创面最终闭合时以及之后的骨折部位翻修手术中接受了标准化组织取样。从术中组织中提取的DNA通过16S rRNA基因扩增子测序进行分析。定量微生物负荷指标包括细菌序列读段百分比和细菌序列读段与人源序列读段的比值（BHR）。研究采用Mann–Whitney U检验、McNemar卡方检验及无监督聚类分析，评估基于测序的微生物负荷、培养结果与临床感染（按CDC定义）之间的关联。
与培养阴性的样本相比，培养阳性的样本表现出显著更高的细菌序列读段百分比和更高的log（BHR）值。对于预测培养阳性，细菌序列读段和BHR的最佳阈值均显示出较高的敏感性和特异性。基线培养结果和NGS阳性均不能预测后续感染。然而，来自已确诊感染患者的随访样本显示出显著更高的微生物负荷及不同的微生物组结构。聚类分析识别出两种与感染相关的微生物特征：一种具有高微生物负荷和高多样性（多微生物感染），另一种具有低微生物负荷和低多样性（单一优势病原体感染）。
开放性骨折中的培养阳性与细菌微生物负荷增加具有很强的相关性，这表明阳性培养结果可能主要反映微生物负荷，而非特定病原体。基于NGS的定量指标，包括细菌序列读段比例和BHR，可能提供一种具有生物学依据的方法，用于评估创面污染程度，并有助于判断感染风险。微生物负荷—多样性模式的差异表明，感染可能具有异质性表型，因而可能需要制定有针对性的手术和抗菌治疗策略。
**利益冲突声明**
作者已声明不存在利益冲突。
**已声明的资助者信息**
美国国立卫生研究院（National Institutes of Health）， https://ror.org/01cwqze88，R00GM129874，R35GM142685
美国国防部（United States Department of Defense）， https://ror.org/0447fe631，W81XWH-09-20108
**版权**
本预印本的。
本文依据CC-BY-NC-ND 4.0国际许可协议公开。
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发布于2026年9月23日。
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Benjamin D. Ross， Ida Leah Gitajn， Emily Ann McClure， Roman M. Natoli， Renan C. Castillo， Anthony R. Carlini， Joseph C. Wenke， Robert V. O’Toole， Gregory M. Schrank， William T. Obremsky， Stephen J. Warner， Michael J. Bosse， 主要四肢创伤研究联盟（Major Extremity Trauma Research Consortium）
bioRxiv 2026.09.22.753238； DOI： https://doi.org/10.64898/2026.09.22.753238
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培养阳性反映开放性骨折中的定量细菌负荷
Benjamin D. Ross， Ida Leah Gitajn， Emily Ann McClure， Roman M. Natoli， Renan C. Castillo， Anthony R. Carlini， Joseph C. Wenke， Robert V. O’Toole， Gregory M. Schrank， William T. Obremsky， Stephen J. Warner， Michael J. Bosse， 主要四肢创伤研究联盟（Major Extremity Trauma Research Consortium）
bioRxiv 2026.09.22.753238； DOI： https://doi.org/10.64898/2026.09.22.753238
📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.09.22.753238v1?rss=1
🏷️ 开放性骨折 细菌微生物负荷 16S rRNA测序 骨折相关感染 微生物组多样性