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非结核分枝杆菌可引起肺部和肺外病变，临床表现不一。非结核分枝杆菌肺病临床表现酷似肺结核，多数病人起病较缓，有咳嗽、咳痰、痰血、低热、消瘦和乏力等。亦可无明显症状或仅略有咳嗽、咳痰，而由肺部X线检查发现病变。亦可有高热、畏寒、咳嗽、胸痛，类似肺部急性感染。部分人因合并其他肺部病变，如慢性阻塞性肺病，支气管扩张症，囊性纤维化、肺结核、肺尘埃沉着病，或合并全身疾病，如糖尿病，或因长期使用糖皮质激素类药物，以致临床表现互相混淆，不易辨别、HIV感染及AIDS患者并发非结核分枝杆菌肺病或播散性非结核分枝杆菌病临床表现更不典型。
非结核分枝杆菌肺外病变包括：淋巴结炎，皮肤软组织感染，骨关节病变、生殖系统、消化系统和神经系统病变，及全身播散性病变。
非结核分枝杆菌肺病的诊断需结合接触史，易感性，基础疾病，临床表现，胸部X线表现，病原菌检查，甚至病理组织学检查，作综合判断。
1.胸部X线检查 胸部X线平片常显示单、双侧上肺野纤维结节状阴影，当病情进展时病灶扩大融合，且边界模糊，并出现薄壁空洞，空洞周围浸润及播散病灶较少，慢性空洞呈厚壁和蜂窝状影，两肺下叶尖段病灶亦常见。糖尿病及其他免疫抑制者常表现为中、下野小结节状病灶，较少见胸腔积液，高分辨度胸部CT扫描能更清晰显示肺部病灶，以及伴随的多发性支气管扩张。
2.细菌学检查 痰和支气管肺泡灌洗液涂片和培养为最常见的检查方法，涂片抗酸染色(Ziehl-Neelsen)阳性，但检出率低，且不能与结核分枝杆菌作鉴别。需作培养和生化检查如烟酸试验、过氧化氢酶试验和芳香硫酸酯酶活性等。
但检验费时，不能及早得到检验结果，近年有一些快速培养和菌型鉴定方法已有临床应用，例如BACTEC液体放射核素培养基结合核酸探针，可以显著节省检测时间，对常见的鸟复合分枝杆菌、堪萨斯分枝杆菌等能提供迅速、准确的诊断，但由于基因的异质性，因此对某些结核分枝杆菌检测的敏感性不高，非结核分枝杆菌对常用抗结核药物的耐药发生率高，因此应作耐药性测定。
由于非结核分枝杆菌肺病临床表现往往与肺结核相混淆，影响诊断和治疗，因此“肺结核"患者有下列情况时，在进行抗结核药物治疗的同时，应作非结核分枝杆菌检查。
(1)痰培养阳性，但菌落形态及发生情况与人型结核杆菌不符。
(2)初治患者首次分离出分枝杆菌对一、二线抗结核药物耐药。
(3)患者经用各种抗结核药物治疗无效，痰菌持续阳性。
(4)新发现肺结核病患者，病变广泛有空洞而症状轻微，经正规化疗3～6个月仍排菌，或无空洞的浸润病变，经正规化疗6个月以上仍排菌者。
(5)伴有免疫缺陷的肺病患者，如糖尿病、硅沉着病、长期使用免疫抑制剂及HIV/AIDS患者。
(6)痰中发现抗酸杆菌，而临床表现与肺结核不相符者。
3.非典型(非结核)分枝杆菌肺病诊断试行方案(中华医学会结核病科学会，1988年)
(1)胸片：有异常阴影，病变常与排菌有平行关系，且已除外肺结核感染者。
(2)细菌检查：
①新发现病例1个月内3次培养中2次有同一病原性分枝杆菌。
②慢性肺部病变患者6个月内每月作1次痰培养，3次以上证明为同一种病原性分枝杆菌。
③在经灭菌消毒的穿刺物、活检、手术标本、活检肺病灶中发现的非结核分枝杆菌，而无其他致病菌者(注：诊断为细胞内分枝杆菌感染，痰培养菌落至少有1次在100以上)。
4.非结核分枝杆菌病的诊断标准(美国胸病学会，1997)
(1)临床标准：
①临床症状、体征：常见咳嗽、疲乏，病情较重者有发热，体重减轻，咯血和气促，有基础病者临床症状恶化。
②排除其他疾病：如结核，肿瘤，组织胞浆菌病。
(2)X线标准：
①浸润性病灶，伴有或不伴有结节性病灶(持续≥2个月，或有进展);空洞性病变;单个或多个结节。
②HRCT示多个小结节或多灶性支气管扩张有或不伴有肺部小结节。
(3)细菌学标准：
①1年内至少有3份痰或支气管灌洗标本，其中3次培养阳性，而AFB涂片阴性，或2次培养阳性，1次AFB涂片阳性。
②若仅得到1份支气管灌洗标本，未能得到痰标本，培养阳性，同时涂片阳性达 。
③若痰或支气管灌洗液标本提示未能确诊或未排除其他疾病，经支气管活检或肺活检做细菌培养及组织病理学检查得到阳性结果。
HIV血清实验阴性患者发病的危险因素包括：局部免疫抑制，如酒精中毒，支气管扩张，发绀性心脏病，囊性纤维化，肺纤维化，吸烟及慢性阻塞性肺病。全身严重免疫抑制，如白血病，淋巴瘤，器官移植和其他免疫抑制剂治疗，HIV血清试验阳性，CD4<200。