周敏教授:浅析新冠病毒感染继发真菌感染的诊治——「长新冠,新思考」系列(1)
来源: 呼吸界 2023-03-21

经历三年新冠疫情,我们在新冠的诊断和治疗方面已收获丰富的经验。但我们也看到,现在依然遇到一些「长新冠」的问题,「长新冠」的问题包括:血栓、感染后咳嗽、新冠病毒继发感染……我相信到目前为止我们所有的医院,都还会遗留一些重症患者无法出院,无法脱机。这些患者当中,其实很多人都存在新冠病毒感染以后继发的真菌感染或者细菌感染,甚至是混合感染的问题。所以,我想《新冠病毒感染继发真菌感染的诊治》这是一个非常重要的临床话题。


奥密克戎传播力强,致病力有所下降,新冠防控的重点转换到防重症


首先想结合临床诊疗过程中的体会,谈谈COVID-19相关真菌感染流行情况及诊断方法推荐,然后再与大家分享IFD实验室诊断方法及应用。



新型冠状病毒(SARS-CoV-2)属于β属的冠状病毒,有包膜,颗粒呈圆形或椭圆形,直径60-140nm。WHO提出「关切的变异株」有5个,分别为阿尔法、贝塔、伽玛、德尔塔和奥密克戎。奥密克戎变异株传播力和免疫逃逸能力显著增强,在2022年初迅速取代德尔塔变异株成为全球绝对优势流行株。奥密克戎变异株肺部致病力明显减弱,临床表现已由肺炎为主衍变为以上呼吸道感染为主。但尽管奥密克戎从临床表现来讲它的毒株致病力比原始的毒株有所减弱,但也并非每个患者都是轻症或无症状。在整个疫情防控中,我们看到了不少脆弱群体,即使感染奥密克戎毒株,也会导致致死性的打击。


新型冠状病毒感染呈世界性流行。据WHO报道[1],截至2022年12月31日,全球累计报告确诊病例6.5亿例,累计死亡病例667万例,不同国家及地区的流行趋势存在差异。2022年12月随着新冠疫情防控政策的调整,全国新冠病毒感染数量明显增加,重症新冠感染患者的救治成为医疗机构面临的重大挑战。


继发感染主要发生在高龄、脆弱人群的COVID-19后期,细菌、真菌为继发感染的主要病原体

 


新冠病毒感染后疾病特点分为三个阶段,即早期、中期和后期。早期是病毒感染后的病毒快速复制期,一般持续时间不超过7天,但这也不是绝对的。我们在临床上遇到一些淋巴瘤的患者,宿主免疫功能低下的如肿瘤患者群体(尤其淋巴瘤),有的患者历经一两个月依然会出现病毒复制。但大部分人群早期复制时间在7天以内;中期往往是以继发免疫损伤为主,也就是我们常讲的「炎症风暴」。临床上看到过很多患者的肺炎发生在感染后5-7天,发生后一般持续7-14天。曹彬教授团队提出了关于病毒脓毒症的假说,大家可能在临床诊治过程中都有深刻的体会;后期一般多为2周后,患者发生炎症风暴之后出现了很多问题,此阶段主要是继发感染的问题,其中肺栓塞可能也伴随炎症风暴开始出现。


在对新冠患者的临床诊治过程中,我们看到不少患者存在着新冠病毒感染继发真菌感染的问题,提示我们需要特别地关注,要增加病原体的检测,积极地早期应对,才可能更好地改善患者的预后。同时,关于新冠治疗方面,临床实践也提示我们,尽早病毒清除是关键。而抗新冠病毒治疗应早发现早诊断早干预,一旦感染,患者应及时服用抗新冠病毒的药物。目前,小分子药物在安全性和有效性在临床应用中已被证实,能帮助患者在早期抗病毒治疗后尽早清除病毒。


继发感染的患者往往都是目前各大医院里短期内无法出院的重症患者。哪些患者容易发生继发感染呢?往往都是COVID-19后期的患者。


第一是年龄大的高龄患者。我团队在美国呼吸与危重症杂志发表的文章,2020年已经提出,如果以70岁为界的话,患者的重症率非常高,死亡率明显增加;


第二是有基础疾病的患者。很多脆弱人群比如糖尿病、高血压、心血管疾病、脑血管疾病,以及需要透析的患者、血液系统肿瘤患者;


第三是免疫功能受损的患者。有自身免疫性疾病、长期使用免疫药的患者,以及实体器官移植、长期使用免疫抑制剂的患者,这些人群都是脆弱群体;


第四是抗炎药物的应用。在新冠疫情中我们会对一些重症患者使用激素,比如用到妥珠单抗、巴瑞替尼等等,这些药物实际上是「双刃剑」,它可能会抑制机体免疫,导致继发感染;


第五是ICU相关的气管插管。很多患者可能存在多脏器功能衰竭,可能会用气管插管、深静脉导管、鼻饲等等,各种侵入性的操作都可能导致继发感染。



从临床角度分析重症/危重症COVID-19患者继发感染特点,细菌、真菌为主要的继发感染病原菌。国内这项回顾性、多中心队列研究,38例重症/危重症COVID-19患者,其中22例(57.89%)患者出现继发感染,危重患者的继发感染率远高于重症患者[83.33% (20/24) vs 14.29% (2/14), P<0.0001];21例呼吸道感染、13例血流感染、7例尿路感染[2]


因此也就是说,危重症患者的继发感染率远远高于重症患者,病情越重继发感染的风险越重。我们这次成功抢救了一个患者,他就是一个有呼吸系统综合征、体重100公斤以上的患者,他当时就出现了耐碳青霉烯的肺炎克雷伯菌(CRKP)的尿路感染。以此为例告诉我们,在诊治危重症新冠感染患者的时候,不仅仅要关注呼吸道继发感染,还要关注血流继发感染、尿路继发感染的问题。



简单做一下分类:1.呼吸道继发感染:细菌—肺炎克雷伯菌、粪肠球菌、鲍曼不动杆菌;真菌—曲霉菌。2.血流继发感染:细菌—肺炎克雷伯菌、大肠杆菌;真菌—白色念珠菌、隐球菌、阿萨西毛孢子菌。


我们团队于2020年1月底协助金银潭医院发表在《柳叶刀》杂志文章强调了细菌感染、真菌感染是面对新冠病毒特别需要关注的;血流感染中,细菌类比如肺炎克雷伯菌、大肠杆菌,而真菌方面大家可能见到较多的是曲霉和白色念珠菌,因为白色念珠菌往往是内源性、侵入性的感染。相对而言隐球菌、阿萨西毛孢子菌比较少[3]


剖析COVID-19患者继发真菌感染的机制,国内外高级别专家均特别强调重视COVID-19重症/危重症患者真菌病原体筛查



COVID-19后期为什么会出现继发真菌感染?这是CAPA和CAM涉及的免疫途径。从机制上来分析:新冠病毒感染导致肺泡上皮损伤,释放促炎细胞因子和趋化因子,巨噬细胞和中性粒细胞募集至肺部,进一步诱发「细胞因子风暴」,过度炎症导致免疫失调,促进了肺部真菌侵袭感染。


肺泡细胞损伤生成纤维蛋白,减少氧气及二氧化碳的扩散,缺氧环境会影响真菌毒力和宿主免疫反应。而真菌代谢物可通过破坏宿主组织、抑制血管生成和组织修复来进一步增加全身缺氧状况。


毛霉菌具有特定的毒力因子,也会促进血管损伤,在COVID-19 患者中发病率相对较高。包括我们的病例中也会碰到曲霉和毛霉混合感染的情况。



同时我们也看到,国内外一些高级别专家都特别强调重视COVID-19重症/危重症患者真菌病原体筛查:法国公共卫生高级委员会建议对新冠肺炎患者进行系统的真菌病原体筛查;李兰娟院士及其同事积累了严重新冠肺炎治疗经验,提醒临床医生应关注患者的真菌感染,尤其是严重疾病或免疫功能低下的患者。


其中提到了COVID-19重症患者有必要接受真菌病原体监测,包括:

(i)病原学检查:直接显微镜检查和培养;

(ii)组织病理学;

(iii)血清学:还需要对可疑患者进行抗原和抗体、G试验和血清GM试验,而支气管肺泡灌洗液(BALF)和气管吸出物(TA)采样用于培养和生物标志物测试应在良好保护的条件下进行,因为存在气溶胶扩散和医护人员感染的风险;

(iv)基于PCR的方法:如有必要,可使用实时聚合酶链反应(PCR)技术和分子鉴定来鉴定病原体。


当然,组织病理学这个检查可能对新冠重症患者来说稍微有点困难,因为有的患者病情很重,取组织病理活检可能存在一些风险。而血的检测相对来讲比较方便,还可以做PCR、NGS等这些检测。



还有一些报道显示了COVID-19相关真菌感染流行情况。2020年1月-2021年6月所发表的168篇研究报道中,纳入了58,784 COVID-19感染患者,其中4099例(6.97%)患者继发侵袭性真菌感染。主要病原菌包括曲霉属、毛霉目、念珠菌属[3]


病例报道中CAPA整体死亡率为52.7%;观察性研究中CAPA发病率0.1-57.1%;85%的研究来自于ICU危重症患者[4]。新冠相关毛霉菌病CAM:病例报道中CAM患者整体死亡率为50.8%;观察性研究中CAM患者整体死亡率为16%[4]。新冠相关念珠菌病CAC:病例报道中CAC患者整体死亡率为56.1%;观察性研究中,念珠菌血症的平均发病率为3.8%,粗死亡率为74.8%[4]。其他真菌感染类型:20例肺孢子菌肺炎、5例隐球菌病、4例组织胞浆菌病、1例球孢子菌感染、1例肺部镰刀菌感染、1例肺部足放线病菌感染[4]。这些病例数相对少,但也需要我们去关注。



我们团队2020年发表在《柳叶刀》的临床研究显示武汉金银潭医院收治的99例COVID-19患者中,继发真菌感染的发病率为5.0%(5/99)。鲍曼不动杆菌、肺炎克雷伯菌和黄曲霉均在1名患者中培养;1例真菌感染被诊断为光滑念珠菌;3例真菌感染诊断为白色念珠菌[3]


2020年《柳叶刀呼吸医学》杂志发表一项单中心回顾性观察性研究:2019年11月24日-2020年1月26日,武汉金银潭医院收治的52例COVID-19重症患者:3例患者继发真菌感染,发病率为5.8% (3/52),包括1例黄曲霉、1例烟曲霉、1例白念珠菌[5]


 

很多同道也发表了新冠病毒感染继发一些真菌感染的问题。比如2021年《实用医学杂志》报道:2020年1月23日- 4月22日,广州市第八人民医院125例COVID-19患者进行细菌及真菌培养。125例患者各类标本中共有19例细菌或真菌培养阳性,其中细菌阳性12例(63.2%),真菌阳性7 例(36.8%);真菌培养阳性病例均为念珠菌,包括白色念珠菌、光滑念珠菌、季也蒙念珠菌[6]。2021年《中华微生物学和免疫学杂志》报道:同济医院2020年2月10日-3月31日,病原菌培养阳性的COVID-19患者中非危重型23例,危重型72例:共检出病原菌179株,非危重型患者35株[42.9%(15/35)为真菌],危重型患者144株[32.6%(47/144)为真菌];真菌培养中,非危重型和危重型患者均为白色念珠菌检出率最高,各占53.33%(8/15)和53.19%(25/47),近平滑念珠菌在危重型患者血液中检出率较高,为36.36%(4/11)[7]

 


还有一项对CAPA观察性研究:5953例患者多数病例来自于欧洲(79.9%),尽管纳入的中国地区CAPA病例数量不多,但值得注意的是中国入住ICU的COVID-19患者仍处于中高水平的发病率[8]



我们要关注到的是,重症COVID-19患者罹患CAPA发病率约为7.1-15.1%,而中国数据处于中高水平。



哪些是CAPA的高危因素呢?主要危险因素就是激素等抗炎药物使用。使用激素需要掌握好时机,在炎症风暴比较强的时机用是有较大意义的,但并不主张长疗程、大剂量使用激素。CAPA的危险因素包括:ICU环境空气暴露;全身性皮质类固醇过度使用;潜在的慢性阻塞性肺病;由COVID-19引起的肺上皮性损伤;年龄较大;ICU住院机械通气。潜在危险因素包括:ICU空气负压;肝脏疾病;红霉素使用;实体肿瘤;多发性骨髓瘤;AIDS/HIV;肺血管疾病。



如何做好对CAPA的诊断?2020年ECMM/ISHAM发表的CAPA定义与管理共识。提出,CAPA分为气管支气管型和肺型两种。分层诊断:确诊(proven)、临床诊断(probable)、拟诊(possible)[9]



纳入分层诊断标准的宿主因素:从入院到收入ICU之间的2周内SARS-CoV-2核酸检测(RT-PCR)呈阳性;或在收入ICU后72-96小时内SARS-CoV-2核酸检测呈阳性。



COVID-19相关肺曲霉菌病从影像学来说,曲霉菌的感染形态往往是多变的,影像学呈气道分布、具有多病灶、多形性、多变性的特征。可能是一些多发的空洞一样的多形性的改变。



这是病毒感染后继发曲霉菌感染表现为气管支气管炎型。



这是我们RICU收治的一例流感病毒感染继发IPA的影像学改变。这个患者是侵袭性的曲霉,患者最终死亡。从影像学中可以看到病变非常严重,沿着支气管的分布,出现非常密集、多发的病变,而且有多发的空洞坏死。因此可见混合感染会给患者带来非常大的危害。


关于COVID-19相关真菌感染的诊断需要综合分析、分级诊断



关于肺型CAPA诊断,分为肺型和气管支气管感染型;确诊CAPA依据(至少符合以下一项):组织病理或直接镜检曲霉菌阳性;肺部无菌针吸或活检标本培养有曲霉生长、或镜检阳性、或组织学阳性、或PCR检测曲霉菌阳性;


临床诊断的微生物学依据(至少符合以下一项):BALF镜检曲霉菌阳性;BALF真菌培养曲霉菌阳性;血清GM>0.5,或血清胶体金GM>0.5;BALF-GM>1.0,或BALF胶体金GM>1.0;≥2次血浆/血清/全血PCR曲霉菌阳性;单次BALF-PCR曲霉菌阳性;单次血浆/血清/全血PCR曲霉菌阳性,且单次BLAF-PCR阳性。临床表现(至少符合以下一项):难治性发热;胸膜摩擦感;咯血。非其他因素造成的肺部CT影像学表现(至少符合以下一项):肺部浸润;空洞浸润。


拟诊同样也要综合考量,比如临床表现(至少符合以下一项):难治性发热;胸膜摩擦感;咯血。非其他因素造成的肺部CT影像学表现(至少符合以下一项):肺部浸润;空洞浸润。微生物学依据(至少符合以下一项):非支气管镜灌洗液镜检曲霉菌阳性;非支气管镜灌洗液培养曲霉菌阳性;单次非支气管镜灌洗液GM>4.5;≥2次非支气管镜灌洗液GM>1.2;非支气管镜灌洗液GM>1.2,且非支气管镜灌洗液其他曲霉检测阳性(PCR/胶体金GM试验)。



关于气管支气管型CAPA的诊断,确诊依据(至少符合以下一项):组织病理或直接镜检曲霉菌阳性;肺部无菌针吸或活检标本培养、或镜检、或组织学检查、或PCR检测曲霉菌阳性。临床诊断中,临床表现(至少符合以下一项):气管支气管溃疡;结节;假膜;斑块;焦痂。微生物学依据(至少符合以下一项):BALF直接镜检曲霉菌阳性;BALF培养、或PCR曲霉阳性;血清GM>0.5,或BALF胶体金GM>0.5;BALF-GM>1,或BALF胶体金GM>1。


除曲霉之外还要关注到COVID-19相关毛霉菌病CAM,以及CAM高危因素、CAM的诊断……COVID-19相关念珠菌病CAC同样不容忽视



除了曲霉我们还应关注毛霉(COVID-19相关毛霉菌病CAM),COVID-19合并毛霉病在印度2021年早期的第二波疫情中获得关注。两种严重的继发真菌感染均伴随高死亡率和不良预后。


简单梳理COVID-19和CAM关键事件:

2020年1月首例COVID-19死亡病例发表。法国报道欧洲首例COVID-19病例;病毒分离鉴定为新型冠状病毒;

2020年2月疾病命名为COVID-19;

2020年3月感染人数超过10万人,宣布进入疫情;

英国报道首例COVID-19合并播散性毛霉病案例;

2020年4月超过100万人感染;

2020年6月妥珠单抗获得FDA紧急授权用于COVID-19患者治疗;

……

2021年5月印度报道超过1500例CAM病例,宣布COVID-19合并毛霉病的流行;

2021年7月印度报道2826例鼻-眼眶-中枢毛霉病病例,超过45000人罹患CAM;

2021年12月印度研究显示COVID-19住院患者中CAM发病率为0.27%;

……



CAM的危险因素,比如:务农;环境空气暴露;ICU环境空气暴露;在COVID-19期间反复进行鼻咽拭子检测;铁超负荷;性行为;Covid-19相关低氧血症;长时间使用口罩;全身性皮质类固醇过度使用;恶性肿瘤;新诊断的和未受控制的糖尿病;实体器官移植;糖尿病酮症酸中毒;ICU住院机械通气。潜在因素如广谱抗生素。



对CAM的诊断我们参考ECMM/ISHAM中低收入国家CAM临床管理建议[10]。首先通过单一SARS-CoV-2 RNA PCR或SARS-CoV-2抗原+临床表现+影像学+组织病理+微生物学证据确认患者为COVID-19。没有建议明确的分层诊断,根据宿主因素、影像学、微生物检查综合诊断。



CAM宿主因素要关注到环境因素:室内(家庭/医院)毛霉暴露;从事农业活动;户外毛霉暴露/接触史。还有患者因素:皮质固醇药物治疗;铁过载;糖尿病;SARSCoV介导的外分泌损伤。还要关注到患者鼻-眶-脑毛霉病(ROCM)影像学:鼻窦黏膜增厚和混浊;水肿;炎症;脑梗塞。尤其要注意到肺毛霉病影像学:厚壁空洞(注意与COVID-19相区分);反晕轮征;多发结节;胸腔积液。其中反晕轮征是格外典型的一个特征。此外我们还要寻找微生物学依据:鼻样本可为ROCM提供早期线索;BALF、非支气管镜灌洗、支气管活检可为肺毛霉病提供早期线索。组织病理、通过内窥镜采集的清创组织/活检样本、CT引导的活检分离出毛霉菌,可证实毛霉病。根据镜检、PCR、和基质辅助激光解吸/电离-飞行时间(MALDI-TOF)可对毛霉菌种进行鉴定。重复G试验、GM试验、曲霉PCR均为阴性,且高度怀疑患者肺部侵袭性霉菌感染时,可能为肺毛霉菌病。  



呼吸医生同样也需要关注COVID-19相关念珠菌病CAC。CAC(COVID-19相关念珠菌病)首次出现于重症监护病房(ICU),与非COVID-19患者相比,COVID-19念珠菌血症的发病率增加2-10倍。其整体发病率未有明确统计,但包括美洲、欧洲、中东在内的12个国际及地区报道CAC暴发事件。主要为白念珠菌和耳念珠菌感染,主要引起血流和腹腔感染。美国一项多中心研究称:COVID-19念珠菌血症患者中,44%为白念珠菌感染[11]。2020年首例COVID-19相关的耳念珠菌血流感染病例被报道。COVID-19相关的耳念珠菌血流感染患者死亡率为30-83%[11]


我们要注意到CAC的危险因素:ICU住院;糖皮质激素和其他免疫抑制剂;托珠单抗使用;AIDS/HIV;中心静脉导管,包括耳廓导管;恶性肿瘤;既往有抗真菌暴露;年龄较大;广谱抗生素使用;病情较严重/器官衰竭评估评分较高。



关于CAC的诊断,国内学者发表综述:结合COVID-19患者状态、危险因素、微生物学依据诊断CAC[12]



CAC的危险因素:肠外营养;广谱抗菌药物的使用;侵入性检查。这些都是CAC的危险因素。关于CAC诊断,我们也要有微生物学依据:直接镜检;血/无菌标本培养;血清学检测:G试验、念珠芽管抗体(CAGTA)、甘露聚糖和抗甘露聚糖IgG测试;念珠菌PCR检测;T2磁共振和MALDI-TOF技术。


从镜检、血清学检测到GM项目在CAPA中的应用,从真菌血清学检测到分子生物学、组织病理学……浅谈IFD实验室诊断方法及应用



关于IFD实验室诊断方法,我们主要参考2022年《侵袭性真菌病实验室诊断方法临床应用专家共识》。



比如直接镜检,我们要综合考虑真菌直接镜检的优缺点:优点是直接镜检操作简便、适用多种临床样本、可快速报告结果,但缺点有存在假阴性、敏感性不高、荧光染色成本增加。



直接镜检适用于支气管肺泡灌洗液(BALF)、痰液、尿、粪、分泌物、脑脊液、引流液等多种临床样本。荧光染色可显著提高真菌镜检的敏感性:建议临床标本直接用钙荧光白(calcofluor white,CFW) 或博兰卡风(Blankophor)荧光染色检测。该方法几乎可以检测所有真菌,并且具有高度敏感度和特异度。



血清学检测大家已经非常熟悉了。血清学检测主要参考2022年《侵袭性真菌病实验室诊断方法临床应用专家共识》。



同样,我们还要关注GM项目在CAPA中的应用,要将其作为一个常规的检测来应用。当然,真菌血清学检测也是一个重要的手段。



荧光定量PCR现在比较多,当然我们也不要完全依赖检测结果,最终还是要回归临床综合判断。



组织病理学的角度,我们参照2022年《侵袭性真菌病实验室诊断方法临床应用专家共识》。但要注意对于新冠重症患者而言,我们很难拿组织病理学的活检结果。



参考文献 (可上下滑动浏览)


[1] World Health Organization. WHO Coronavirus (COVID-19) Dashboard[EB/OL]. (2022-12-31)[2023-01-08]. https://covid19.who.int/.

[2] Zhang H, Zhang Y, Wu J, Li Y, Zhou X, Li X, Chen H, Guo M, Chen S, Sun F, Mao R, Qiu C, Zhu Z, Ai J, Zhang W. Risks and features of secondary infections in severe and critical ill COVID-19 patients. Emerg Microbes Infect. 2020 Dec;9(1):1958-1964.

[3] Chen N, Zhou M, Dong X, Qu J, Gong F, Han Y, Qiu Y, Wang J, Liu Y, Wei Y, Xia J, Yu T, Zhang X, Zhang L. Epidemiological and clinical characteristics of 99 cases of 2019 novel coronavirus pneumonia in Wuhan, China: a descriptive study. Lancet. 2020 Feb 15;395(10223):507-513.

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[8] Feys S, Almyroudi MP, Braspenning R, Lagrou K, Spriet I, Dimopoulos G, Wauters J. A Visual and Comprehensive Review on COVID-19-Associated Pulmonary Aspergillosis (CAPA). J Fungi (Basel). 2021 Dec 11;7(12):1067. doi: 10.3390/jof7121067. PMID: 34947049; PMCID: PMC8708864.

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专家介绍


周敏

主任医师,正教授,法国居里研究所博士后;瑞金医院呼吸与危重医学科副主任,博士生导师;中华医学会呼吸病分会工作秘书,呼吸治疗学组副组长;中华预防医学会呼吸病预防与控制专委会委员;中国医师协会呼吸分会慢阻肺委员会委员;上海医学会呼吸病分会委员和慢阻肺学组副组长;上海女医师协会肺部肿瘤专委会副主任委员;发表论文100余篇,SCI论著50余篇;主持科技部慢病重大专项1项,科技部重大专项子课题负责人1项,国家自然基金3项等多项课题,获中国医师协会呼吸分会优秀中青年医师奖;上海市科委优秀学科带头人、上海市杰出专科医师奖。


* 本次系列直播由中日医院呼吸与危重症医学科科主任助理王一民医生主持。


本文由《呼吸界》编辑 冬雪凝 整理,感谢周敏教授的审阅修改!


本文完

责编:Jerry



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