Diagnosis of invasive aspergillosis

Authors:Thomas F Patterson, MD, FACP, FIDSAGeorge R Thompson, MD, FIDSA, FECMMSection Editor:Carol A Kauffman, MDDeputy Editor:Nicole White, MD
Contributor Disclosures

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Literature review current through: Sep 2025.
This topic last updated: Jul 03, 2025.


侵襲性アスペルギルス症の診断

著者：Thomas F Patterson, MD, FACP, FIDSAGeorge R Thompson, MD, FIDSA, FECMMセクション編集者：Carol A Kauffman, MD副編集者：Nicole White, MD
寄稿者開示

すべてのトピックは、新たなエビデンスが入手可能になり、査読プロセスが完了次第更新されます。
文献レビューの最終更新日：2025年9月
本トピックの最終更新日：2025年7月3日

はじめに/introduction

「アスペルギルス症」とは、アスペルギルス属（最も一般的なのは'''A. fumigatus, A. flavus, A. niger, and A. terreus'''アスペルギルス・フミガータス、アスペルギルス・フラバス、アスペルギルス・ニゲル、アスペルギルス・テレウス）の複合種によって引き起こされる、アレルギー、気道または肺への侵入、皮膚感染、あるいは肺外播種による疾患を指す。

アスペルギルス属菌は自然界に遍在し、感染性分生胞子の吸入は一般的な事象である。しかし、組織浸潤はまれであり、血液悪性腫瘍の治療や造血細胞移植・固形臓器移植に伴う免疫抑制状況において最も頻繁に発生する。

本稿では侵襲性アスペルギルス症の診断について概説する。侵襲性アスペルギルス症の疫学、臨床症状、治療、およびアスペルギルス属菌によるその他の症候群の診断については別項で扱う。（「侵襲性アスペルギルス症の疫学と臨床症状」「侵襲性アスペルギルス症の治療と予防」「アレルギー性気管支肺アスペルギルス症の臨床症状と診断」「慢性肺アスペルギルス症：疫学、臨床症状、診断」を参照のこと）

診断アプローチ

一般的なアプローチ - アスペルギルス属菌の培養と、組織内への菌糸侵入を組織病理学的に証明することが、侵襲性アスペルギルス症の確定的証拠となる[1,2]。しかし、合併症リスク（例：血小板減少症患者における出血リスク）のため、生検が実施不可能な場合が多い。

侵襲性アスペルギルス症の診断を確立するための合理的な第一歩は、血清バイオマーカー（ガラクトマンナン、β-D-グルカン、ポリメラーゼ連鎖反応[PCR]検査）などの侵襲性の低い検査法を用いること、および喀痰および/または気管支肺胞洗浄液（BAL）検体を採取し、真菌染色、真菌培養、BALガラクトマンナン、および/またはPCR検査を行うことである。

侵襲性アスペルギルス症のリスクがある宿主では、喀痰の真菌染色および／または培養陽性結果が治療開始の契機となる。適切な臨床状況下では、BALガラクトマンナン抗原陽性、アスペルギルス属に対するBAL PCR陽性、または血清ガラクトマンナン抗原陽性も推定診断を提供し得る[2-4]。一方、血清β-D-グルカン検査陽性は、カンジダ症を含む様々な侵襲性真菌感染症の状況 状態で生じ得る。

侵襲性真菌感染症を示唆する臨床所見および画像所見を有するが、非侵襲的検査および/または気管支鏡検査で所見が得られない患者には、肺生検が理想的である。

生検の選択肢には、経気管支生検を伴う気管支鏡検査、CTガイド下経胸壁針生検、およびビデオ補助胸腔鏡手術がある。最適な手法は、病変の位置、各手技による合併症リスク、診断確定の必要性によって決定される。組織病理学的診断の必要性に関する判断は、患者ごとに個別に行う必要がある。

呼吸器ウイルス関連感染症へのアプローチ - 重症インフルエンザ（インフルエンザ関連アスペルギルス症）または新型コロナウイルス感染症（COVID-19）患者において肺アスペルギルス症の発生率上昇が報告されているが、他のウイルス性疾患（例：呼吸器合胞体ウイルス）も素因となり得る[5,6]。（「侵襲性アスペルギルスの疫学と臨床症状」を参照）

●呼吸器ウイルス関連アスペルギルス症を疑うべき時期？ 呼吸器ウイルスに関連して肺アスペルギルス症を発症する患者は、通常、集中治療を必要とする重篤な呼吸器ウイルス感染症を呈する。リスクのある患者は、人工呼吸器管理下にある、65歳以上の、基礎疾患としての肺疾患および／または免疫不全を有する患者である[5,6]。

侵襲性アスペルギルス症の疑いは、重篤なウイルス性呼吸器疾患を有し、かつアスペルギルス症を示唆する放射線所見（すなわち、周囲にすりガラス陰影を伴う結節状陰影または空洞性病変）を認めるあらゆる患者において提起されるべきである。ただし、典型的なX線所見が欠如している場合や、インフルエンザやCOVID-19による所見に隠蔽される可能性があるため、代替説明のない長期化または再発性の呼吸不全を呈するインフルエンザまたはCOVID-19患者においても疑いを考慮すべきである。

重篤なウイルス性疾患患者における肺アスペルギルス症の診断は困難である。なぜなら、侵襲性アスペルギルス症の典型的な危険因子（例：血液悪性腫瘍、好中球減少症）やX線所見が欠如している場合があるためである[7-9]。さらに、併存する肺疾患が真菌性二次感染を示唆するX線所見を不明瞭にする可能性がある。加えて、この患者群ではアスペルギルス属菌の呼吸器定着と感染の鑑別が困難な場合がある。

●診断アプローチ - 呼吸器ウイルス関連で侵襲性アスペルギルス症が疑われる場合、前述の一般的なアプローチと同様の検査と臨床検体を使用する。ただし、インフルエンザやCOVID-19関連のアスペルギルス症患者では、侵襲性の低い検査（血清バイオマーカー）の診断的有用性は不明確である。加えて、リスクのある患者の大半は人工呼吸管理下にある。したがって、通常は気管支鏡検査で気道を直接観察し、生体肺胞洗浄（BAL）による微生物学的診断検体の採取から開始する。一般に、BAL液に対して真菌染色、真菌培養、ガラクトマンナン抗原検査、および／またはアスペルギルスPCR検査を実施する。診断における役割は不確かではあるが、陽性結果は侵襲性アスペルギルス症の診断を裏付ける助けとなるため、通常は血清バイオマーカー（ガラクトマンナンおよびβ-D-グルカン）も採取する。利用可能であれば血清PCR検査も実施すべきである。これらの検査は通常、呼吸不全に対するより包括的な評価の一環として行われる。感染管理上の懸念やその他の要因により気管支鏡検査が実施不可能な場合、非気管支鏡的洗浄液を採取できる[9]。気管吸引液は他の評価と併用可能だが、陽性培養結果および/またはガラクトマンナン陽性結果は、侵襲性疾患ではなく保菌状態を示す可能性がある[7,9]。（「人工呼吸器関連肺炎の臨床症状と診断評価」の「侵襲的呼吸器サンプリング」の項を参照のこと。）

アスペルギルス症と一致するX線所見（結節や空洞など）が認められ、他の原因が懸念されない患者では、培養、気管支肺胞洗浄液（BAL）または血清ガラクトマンナン、および/またはPCRによるアスペルギルス症の検出が通常、診断に十分である。特徴的なX線所見が認められない場合、気道内でのアスペルギルス検出が定着状態か活動性感染かを判断するのは困難である。このような症例では、通常、症例ごとに治療の是非を判断する。

我々のアプローチは、インフルエンザ関連肺アスペルギルス症およびCOVID-19関連肺アスペルギルス症の診断と臨床管理に関する専門家タスクフォースが示したものと同様である[8-10]。さらに、ウイルス性肺炎を伴わない重症患者における集中治療室関連侵襲性アスペルギルス症も認識されており[11]、研究のための標準化された定義が提案されている[11,12]。

診断法

アスペルギルス属菌は気道に頻繁に吸入されるが、大多数の個人では分生子の効果的な除去が行われるため、通常は疾患を引き起こさない。分生子は常に吸入されているため、気道からのアスペルギルス属菌の培養分離だけでは必ずしも疾患を示唆しない。したがって侵襲性アスペルギルス症の診断は、病原体（またはそのマーカー）の分離と、それが疾患の原因である可能性の両方に基づく。後者は宿主の疾患リスク因子（例：免疫状態）と臨床症状によって決定される。肺や皮膚など病変部位の生検から組織浸潤する菌糸要素を証明することが確定診断となる[13]。

以上の問題を踏まえ、侵襲性アスペルギルス症の診断は確度の尺度（可能性あり、可能性が高い、確定）で表現されることが多い[2,13,14]。これらの定義は、治療方針決定のためではなく、臨床研究や疫学研究における一貫性を保つために確立されたものである。

呼吸器検体の直接検査 - 呼吸器検体は通常、真菌要素を検出するためにカルコフルホワイトと10%水酸化カリウムで染色される[15]。細胞診標本にはゴモリメタネアミン銀染色法が用いられる。菌体は幅3〜6マイクロメートルの細長い、隔壁を有する透明な菌糸として観察され、二叉分枝は鋭角（45°）をなす[16]。ただし、スケドスポリウム属、ロメントスポラ属、フザリウム属など複数の糸状菌は、直接顕微鏡検査においてアスペルギルス属と類似した外観を示す。

培養 - 病原体の培養は、組織病理学上の組織浸潤の証拠または通常無菌部位からの培養と組み合わせることで、侵襲性アスペルギルス症の最も確実な証拠を提供する[13]。ただし、顕微鏡検査と培養検査はいずれも感度が低い[17]ため、これらの確定診断が得られない場合でも治療を差し控えるべきではない。さらに、出血リスクやその他の合併症リスクのため、生検の実施が不可能な患者も存在する。侵襲性アスペルギルス症を示唆する危険因子および臨床的・画像所見を有する患者では、呼吸器分泌物からのアスペルギルス属菌の培養が侵襲性疾患の十分な証拠となる。

アスペルギルスは実験室で急速に増殖する真菌であり、培養後1〜3日で肉眼的に確認できることが多い。数週間培養後の培地上の増殖は、培養物の汚染を示唆する可能性が高い。

胞子形成構造の検査および種複合体レベルでの診断には胞子形成が必要である。複合体内の特定種を確定診断するには分子検査が必須である。胞子形成が遅いため同定が困難な菌種も存在する。過去には非病原性として無視されてきた遅胞子形成菌種（例：Aspergillus lentulus、Neosartorya udagawaeなど）が、多様な感受性プロファイルを有し侵襲性感染症に関与することが確認されている[18]。これらの微生物は、胞子形成が遅いという表現型に基づいて汚染菌として軽視すべきではない。

侵襲性アスペルギルス症が確認された患者の多くで培養陰性が認められる。これはサーベイランス研究でも観察されており、培養陰性の頻度は評価対象集団によって異なる。例えば、多施設共同サーベイランス研究では、ガラクトマンナン抗原検査結果に基づき侵襲性アスペルギルス症の基準を満たした造血幹細胞移植（HCT）受容者のうち、培養陽性例はわずか25〜50％であった[19,20]。

喀痰または気管支肺胞洗浄液（BAL）培養陽性の予測値は、宿主状態と臨床症状の両方に依存する。侵襲性肺アスペルギルス症が疑われる、あるいは確定した異なる患者集団における下気道培養の予測的価値を評価した研究では、陽性予測値は造血幹細胞移植（HCT）受容者、血液悪性腫瘍患者、顆粒球減少症患者（72％）で最も高く、固形臓器移植受容者、糖質コルチコイド投与患者（58％）、ヒト免疫不全ウイルス（HIV）患者（14％）と比較された [21]。陽性予測値が最も高かったのは気管支肺胞洗浄液（BAL）培養であり、これは一部、侵襲性アスペルギルス症の有病率が、気管支鏡検査による評価が適応かつ可能な放射線学的異常を有する患者群で高いことに起因する。侵襲性アスペルギルス症を示唆する臨床所見および放射線所見は、非感染患者と比較して感染患者群で有意に多く認められた。

アスペルギルス属菌の組織病理学的検査
図3
組織病理学 - 侵襲性疾患の状況下で、生検標本において菌体は幅3〜6マイクロメートルの細長い、隔壁を有する透明な菌糸として観察され、二叉分岐は鋭角（45°）をなす （図1、図2、図3参照）。ゴモリメタネミン銀染色法またはペルオキシド酸-シッフ染色法で観察可能である。ただし、セドスポリウム属やフザリウム属など複数の透明菌類は、組織病理学的切片においてアスペルギルス属と類似した形態を示す。これらの真菌による感染症の治療法が異なる可能性があるため、培養による属種同定が重要である。（「フザリウム感染症の臨床症状と診断」の『診断』項および「スケドスポリウム属およびロメントスポラ属感染症の疫学、臨床症状、診断」の『組織病理学』項を参照のこと。）

組織病理学的検査では、広範な非隔壁菌糸が直角分枝を示すムコール目（ムコール症の病原体）の菌類（図4および図5）と、上記菌類を区別できる場合がある。ただし、小さな菌糸断片が存在する場合や、菌糸が自己折り返しにより「偽隔壁」を形成している場合など、この区別が困難なこともある。真菌がムコール目か他の真菌かを判別することは重要である。なぜなら、侵襲性アスペルギルス症の主要な治療選択肢の一つであるボリコナゾールは、ムコール目には感受性を示さないからである（「ムコール症（接合菌症）」および「侵襲性アスペルギルス症の治療と予防」を参照）。

ガラクトマンナン抗原検出 - ガラクトマンナンはアスペルギルス細胞壁の主要構成成分である多糖類である。単クローン性抗体EB-A2を利用した二重サンドイッチ酵素免疫測定法（EIA）が、現在の市販検査法（Platelia）を形成しており、米国食品医薬品局（FDA）により血清および気管支肺胞洗浄液（BAL）の検査に承認されている。この抗体は、大きなポリマーマンナン骨格に結合したガラクトフラノース側鎖上の複数のエピトープを検出する[22]。ガラクトフラノースはガラクトースの6員環構造であり、非哺乳類真核生物および一部の原核病原体によって生成され、様々な糖複合体の共通抗原基である[23]。かつてアスペルギルス特異的とされたが、現在では他の真菌や特定の物質にも存在することが判明している（下記「注意点」参照）。

ガラクトマンナン検出用のラテラルフローデバイス（LFD）も開発されている（下記「開発中のアッセイ」参照）。

解釈 - ガラクトマンナンEIAは光学式読み取り装置を用いて実施され、その結果はメーカー提供の閾値コントロールの光学密度（OD）に対する比率として解釈される。この比率をOD指数と呼ぶ。主に欧州で行われた初期の検査では、偽陽性結果を最小限に抑えるため、陽性判定のカットオフ値として比較的高いOD指数（1〜1.5）が用いられていた。その後の研究により、より低い閾値（0.5〜0.7）が比較的良好な性能を示すことが実証された[24,25]。FDA承認アッセイの推奨閾値OD指数は0.5であり、したがってOD指数が0.5以上を陽性結果とみなす。臨床試験目的では、診断確実性を高めるため、血清または血漿における閾値OD指数1.0以上が提案され、欧州癌研究治療機構（EORTC）/真菌症研究グループ教育研究コンソーシアム（MSGERC）の定義に盛り込まれている[2,26]。

血清 - 一部の患者では、侵襲性アスペルギルス症の臨床徴候や症状が現れる前に、血清中でガラクトマナン抗原が検出されることがある。複数の研究がその検査特性を評価しており、検査の性能についてはレビューとメタ分析で検討されている[27,28] 陽性判定のカットオフ値や、評価対象集団の違い、抗真菌薬併用患者での検査実施など、研究間で異なる変数が用いられたことにより、報告された検査性能に一貫性がない点が生じている。あるレビューでは、宿主要因（例：好中球減少症）に依存して感度が30〜100％と変動する一方、特異度は比較的高く安定（＞75％）であると指摘されている[29]。

50研究（総計5660例の免疫不全患者、うち確定または疑いのある侵襲性アスペルギルス症患者586例）を対象としたメタ解析では、OD指数カットオフ値0.5を用いた場合、ガラクトマンナンEIAの感度は82％（95％CI 73-90％）、特異度は81％ （95% CI 72-90%）であった[28]。

別のメタ解析では、サブグループ解析により、本検査は血液悪性腫瘍患者または造血幹細胞移植（HCT）を受けた患者において良好な性能を示す一方、固形臓器移植患者では性能が限定的である可能性が示唆された[30]。これが侵襲性疾患のタイプ（真菌負荷量など）における生物学的差異に関連しているかは不明である。実施された研究では症例数が少なく、異なる基礎疾患を有するより多くの患者を対象とした研究が必要であり、多様な集団における本検査の有用性を確立する必要がある。

注意点 - ガラクトマンナンEIAを使用する際には以下の注意点を考慮すべきである：

●血清中ガラクトマンナン検出感度は、真菌活性抗真菌療法または予防投与の同時投与により低下する[31-33]。

●過去には、抗生物質製剤中にガラクトマンナン（または交差反応性抗原）が存在するため、静脈内投与中のピペラシリン・タゾバクタム投与患者で偽陽性血清結果が確認された[34,35]。偽陽性結果はピペラシリン・タゾバクタム中止後最大5日間持続した[35,36]。より最近の研究結果によれば、現行のピペラシリン-タゾバクタム製剤が本検査と反応することは稀であることが示唆されている[37,38]。米国では未承認の製剤である静脈内アモキシシリン-クラブラン酸塩においても、ガラクトマンナン偽陽性結果が報告されている[39]。

●多くの真菌は細胞壁にガラクトマンナン（またはガラクトフラノース残基を含む多糖類）を示す。交差反応性抗原を共有する微生物による感染症では、アスペルギルス・ガラクトマンナンEIAの偽陽性結果が認められることがある。これには類似の病態を示す糸状子嚢菌（例：フザリウム属[40]）やその他の菌（ペニシリウム属[41]、ヒストプラスマ・カプサラム[42]）が含まれる。

●偽陽性結果は、造血幹細胞移植（HCT）後100日以内、および化学療法や移植片対宿主病（GVHD）による消化管粘膜炎を有する患者で発生しやすい[43]。そのメカニズムとして、粘膜の完全性が損なわれている期間に、交差反応性エピトープを有する食物や細菌中のガラクトマンナンが腸管粘膜を通過する可能性が提唱されている[34]。

●ガラクトマンナンEIAの偽陽性結果の別の原因として、アスペルギルス属またはペニシリウム属などの近縁真菌による食品汚染が考えられる。ある報告では、消化管GVHDの状況下で、患者が大量の冷凍アイスキャンディーを摂取したことによる偽陽性結果が指摘されている[44] 考えられる原因として、アイスキャンディーの包装紙へのペニシリウム汚染、あるいはグルコン酸ナトリウムなどの添加物が挙げられた。

●単一メーカー（ドイツのフレゼニウス・カビ社）製バッグで採取された血液製剤の輸血を受けた患者では偽陽性結果が報告されているが、他メーカー製バッグで採取された血液製剤の輸血を受けた患者では報告されていない[45]。

●ある研究では、静脈内免疫グロブリンを投与された患者の一部で、ガラクトマンナンEIAの偽陽性結果が認められた[46]。

●小児では偽陽性結果が報告されているが、この年齢層での検査精度は十分に確立されていない。ただし他の研究では、成人と同等の結果が得られ、偽陽性率は比較的低いことが示唆されている[47]。

検査の役割？血清ガラクトマンナンEIAを評価した研究では、陽性予測値が比較的低く（50％未満）、陰性予測値が高い（90％超）と報告されている。これらの値は、高リスク集団で測定した場合でも（通常20％未満）、疾患の低有病率に大きく依存している。したがって、感染確率を判断するには臨床的背景を考慮すべきである[29]（「診断検査の評価」の「検査前確率と予測値」の項を参照）。

一部の研究者は、臨床徴候や症状が現れる前に侵襲性アスペルギルス症を検出するため、血清ガラクトマナンEIAをスクリーニング（週1回または週2回）に使用することを提案している。予防的治療を導く手段としてのバイオマーカースクリーニングは、無作為化試験で評価された。ガラクトマナン抗原とポリメラーゼ連鎖反応（PCR）によるスクリーニングは、培養ベースの戦略と比較して経験的抗真菌治療の減少につながった [48]。バイオマーカー駆動戦略の採用により、発熱に対する経験的抗真菌療法の使用を減らし、陽性バイオマーカー結果に基づく予防的治療を増やすことが可能となる[1,2]（「侵襲性アスペルギルス症の治療と予防」の「予防的治療」の項を参照）。

血清ガラクトマンナン酵素免疫測定法の有用性は、血液悪性腫瘍の高リスク患者における疾患疑い例で最も確立されている。臨床的疾患疑いの状況では陽性率がより高く、予測性能が向上する。侵襲性肺アスペルギルス症リスクのある他の免疫不全患者においても有用な可能性があるが、気道限局性疾患（例：肺移植患者）では感度が低下するため、結果解釈には注意が必要である（「肺移植後の真菌感染症」の「真菌マーカーとPCR」項参照）。

一部の研究者は、侵襲性アスペルギルス症が確認された患者において、抗真菌療法の有効性を予測する手段として、また真菌感染症の悪化と宿主免疫反応の結果として生じるX線所見の悪化を区別する手段として、連続的なガラクトマナン検査の有用性を示唆している [49-53]。血清ガラクトマンナンEIAの予後的価値については別途論じられている（「侵襲性アスペルギルス症の治療と予防」の「予後因子」の項を参照）。

気管支肺胞洗浄液（BAL）？ガラクトマンナンEIAは、培養で菌が検出されなくても真菌抗原を検出するため、潜在的な侵襲性疾患の指標となる。BAL液を用いたガラクトマンナンEIAは培養と比較して感度が高く、大半の研究で70％を超えると推定されている[54-58]。抗真菌療法の投与はBALガラクトマンナン検査の定量値を低下させる可能性があり、この状況下では結果を慎重に解釈すべきである[59]。

陽性判定の最適閾値OD指数については議論が続いている。閾値を高く設定すると侵襲性アスペルギルス症に対する感度は低下するが特異度は向上する。免疫不全患者におけるBALガラクトマンナン検査のメタアナリシスでは、ODカットオフ値0.5で感度0.88、特異度0.81が得られた一方、カットオフ値1.0では感度0.78、特異度0.93であった。81であったのに対し、カットオフ値1.0では感度0.78、特異度0.93を示した [58]。前述の通り、FDAは血清およびBAL液におけるガラクトマンナンEIAの陽性判定基準をOD値-0.5としているが、EORTC/MSGERC定義では現在BAL液の閾値を1.0に改訂している[2,26]。高いOD値は診断確実性の向上と関連する。

偽陽性結果が生じ得る点に留意が必要であり、特に気道内真菌検出が肺移植患者におけるコロニー形成を示す状況や、BAL洗浄液がガラクトマンナンで汚染されている場合に頻発する。ただし肺移植患者を対象としたある研究では、特異度が高い（95%）ことが示唆されている[54]。侵襲性アスペルギルス症が疑われる場合、多くの施設では他の診断検査の補助としてBAL液に対する本検査の利用を開始している。検査性能はBAL液の種類や量などの技術的変数に依存する可能性があるため、各施設は検査に関する具体的なプロトコルを確立すべきである。

肺移植患者からのBAL液におけるガラクトマンナン検査の使用については、別途詳細に論じられている（「肺移植後の真菌感染症」の「真菌マーカーとPCR」の項を参照）。

その他の検体タイプ - ガラクトマンナン検査はFDAにより血清およびBAL液での使用のみ承認されているが、臨床状況によっては脳脊髄液や胸水など他の検体からもガラクトマンナンを検出可能である[60]。

β-D-グルカン検査 - 多くの真菌の細胞壁成分である1,3-β-D-グルカンは、β-D-グルカン検査で検出される。各国で複数の市販検査法が利用可能である。Fungitell検査は侵襲性真菌感染症診断補助としてFDA認可を取得している。これらの検査は血清内毒素検査と同様の原理（因子G活性化測定）を用いる。市販検査は異なるカブトガニ基質と出力測定法を採用するため、性能にばらつきが生じる可能性がある。米国で現在利用可能な血清アッセイの出力は分光光度計測定値に基づき、吸光度をβ-D-グルカン濃度に変換する。結果は陰性（60 pg/mL未満）、判定不能（60〜79 pg/mL）、陽性（80 pg/mL超）と解釈される[61]。重要な点として、これらのカットオフ値は、血液悪性腫瘍治療中の患者における突破性侵襲性真菌感染症（主に侵襲性カンジダ症）の同定という臨床的文脈で定義されたものである。侵襲性アスペルギルス症診断補助としての本検査の性能を最適化するための正確なカットオフ値は定義されておらず、異なる可能性がある。侵襲性真菌感染症診断におけるβ-D-グルカン検査を評価した16研究を対象とした2011年のメタアナリシスでは、統合感度は77％（95％CI 67-84％）、統合特異度は85％（95％CI 80-90％）であった [62]。2012年のメタ解析（血液悪性腫瘍患者を対象とした6つのコホート研究を含む）では、従来報告より感度が低く（50％、95％CI 34-65％）、特異度が高い（99％、95％CI 97-100％）ことが示されたが、侵襲性アスペルギルス症の確定診断に十分な症例数がなかったため、決定的な結論は得られなかった [63]。個々の研究では、感度は55〜95％、特異度は77〜96％の範囲であった[61,64-68]。他の真菌診断法を評価した研究と同様に、研究間で感度・特異度に差異が生じた可能性のある理由としては、陽性判定閾値の差異、使用検査法の相違、患者集団のばらつき、研究デザインの非統一性が挙げられる。異なる研究間でかなりの異質性があるにもかかわらず、β-D-グルカン測定法は、確定または可能性のある侵襲性真菌感染症患者と侵襲性真菌感染症のない患者を区別する上で良好な精度を示している[62]。

ある研究では、侵襲性アスペルギルス症患者105名と健康な献血者50名の血清において、ガラクトマンナンEIAとβ-D-グルカン測定法の性能を比較した[69]。結果では、ガラクトマンナン検査の方が特異度が高い（97％対82％）が、感度は低い（81％対49％）ことが示された。

注意点 - β-D-グルカン測定法を使用する際には、以下の注意点を考慮すべきである：

●β-D-グルカン測定法はアスペルギルス属に特異的ではなく、カンジダ症やニューモシスチス・ジロベチ（旧称：ニューモシスチス・カリニ）など様々な侵襲性真菌感染症患者で陽性となる可能性がある。後者の場合、測定法の上限値を超えるβ-D-グルカンレベルが認められることがある。クリプトコッカス感染症では陽性反応が認められており、クリプトコッカスはβ-D-グルカン陰性という従来の認識に反する結果である[70]。β-D-グルカン検査は様々な侵襲性真菌感染症患者で陽性となる可能性があるが、ムコール症患者では通常陰性である[66,67,71,72]。（「HIV非感染患者におけるニューモシスチス肺炎の疫学、臨床症状、診断」の「β-D-グルカン測定」項を参照のこと。）

●この検査の特異性は、他の複数の臨床変数によって低下する可能性がある。以下の因子が偽陽性結果を引き起こすことが報告されている[71]：

・セルロース膜を用いた血液透析

・静脈内免疫グロブリン

・アルブミン

・静脈内投与用セルロースフィルターの使用

・漿膜面のガーゼパッキング [73]

-静脈内アモキシシリン-クラブラン酸塩（米国では未承認製剤）[74]

-緑膿菌など細胞性β-グルカンを含む特定の細菌による感染症[75,76]

検査の役割 - β-D-グルカン測定は、明らかな臨床所見が現れる前の感染初期段階で侵襲性真菌感染症を検出するために使用できる。ある研究では、急性白血病の化学療法を受けている95名の患者を対象に、発熱がない場合は週2回、発熱がある場合は毎日β-D-グルカン検査を行うスクリーニング戦略を評価した[77]。このスクリーニング法は、臨床症状の出現を待つ場合と比較して、感染疑いから確定診断までの期間を短縮する傾向が認められた。ただし、この戦略はランダム化試験で検証されていない。感度が限られているため、β-D-グルカン検査は侵襲性真菌感染症の除外診断には使用すべきではない。特に血液悪性腫瘍患者では、侵襲性真菌感染症の有病率が高いためである [78]（「侵襲性アスペルギルス症の治療と予防」の「予防的治療」の項を参照）。

ポリメラーゼ連鎖反応（PCR）？ 侵襲性アスペルギルス症が疑われる場合、診断評価には通常、他のバイオマーカーと併せてPCR検査を実施する。PCRは血清、血漿、全血、気管支肺胞洗浄液（BAL）その他の検体で実施可能である。他のバイオマーカーと同様に、2回連続の陽性結果により診断確度は上昇する。診断に加え、一部のPCRベースの検査法では抗真菌薬耐性に関連する変異を検出可能である[3]。

分子検査法（例：PCR）は広範な評価を受けている[4,31,42,61,64,79-85]。25研究のメタ解析では、侵襲性アスペルギルス症検出におけるPCRの感度と特異度はそれぞれ84％、76％であった[84]。少なくとも2回のPCR結果が陽性の場合、感度は64％、特異度は95％であった。別のメタ解析でも同様の結果が報告されている[85]。これらの結果は、2回の陽性PCR結果が侵襲性アスペルギルス症を強く示唆することを示唆している。核酸抽出、検体種類、検体量、処理に関する標準化プロトコルは、欧州アスペルギルスPCRイニシアチブ/真菌PCRイニシアチブによって開発されている[3]。血清ガラクトマンナン検査と比較した細胞遊離デオキシリボ核酸（DNA）PCR検査を評価した後ろ向き研究の結果[86]では、感度の向上が認められた。

一部の施設では、PCR検査にはトリアゾール耐性を付与する最も頻度の高いCYP51A変異（TR34/L98HおよびTR46/Y121/T289A）を検出できる追加的利点がある。ただし、これらの耐性変異に対するPCR検査が陰性であっても、in vitro感受性が保証されるわけではない。このメカニズムやその他の方法により同定される変異の数は増加を続けている。

次世代シーケンシング（NGS）は、多数のDNA断片を同時にシーケンシングできるハイスループット技術であり、侵襲性真菌感染症の潜在的な診断法として台頭している。NGSは、他の非侵襲的診断法で陰性結果が得られ明確な診断が困難な症例に用いられてきた。この検査は血液または気管支肺胞洗浄液（BAL）サンプルで実施可能[87]であり、主に参考検査機関で利用可能である。

開発中の検査法 - 複数の検査法が開発中であるが、アスペルギルス症診断補助としての追加的代替マーカーに関する論文が注目されている：

●ガラクトマナン検査用ラテラルフローデバイス（LFD） - 単クローン性抗体JF5を用いた活性増殖アスペルギルス属産生マンノプロテイン検出LFD（AspLFD）は、アスペルギルス症リスク患者（血液悪性腫瘍、固形臓器移植）において妥当な性能を示した。症例対照研究では、血清適用時におけるLFDの性能はガラクトマンナン法およびPCR法と比較して相対的に同等であった[88]。他の研究では、気管支肺胞洗浄液（BAL）におけるLFDとガラクトマンナン・β-D-グルカン検査の性能を比較し、血液悪性腫瘍、固形臓器移植、呼吸器疾患患者において有望な結果が得られている[89,90]。LFD検査は低コストで特殊機器を必要とせず、診療現場で迅速に実施可能である[27]。この検査法の改良版は臨床的有用性の向上が確認され、診断補助ツールとして市販されている[91]。血清中のガラクトマンナンを検出する別のアスペルギルスLFD（sonaアスペルギルスガラクトマンナンラテラルフローアッセイ）は欧州適合性評価を取得しており、従来のガラクトマンナン測定法との良好な一致性を示している[92]。さらに、ガラクトフラノース特異的抗体を用いた開発中のラテラルフローディップスティック法は、前臨床試験において尿中のアスペルギルス抗原を成功裏に検出しており、迅速かつ容易に実施可能な現場検査となる可能性がある[93]。

●呼気分析？ 熱脱着ガスクロマトグラフィー/質量分析法を用いたヒト呼気中の二次代謝産物検出も前臨床状況で評価されている。確定または可能性のある侵襲性アスペルギルス症と診断された患者を対象とした小規模前向き研究の結果では、高い感度（94％、95％信頼区間 81-98％）および特異度（93％、95％信頼区間 79-98％）が報告されている[94]。

これらの検査法は性能パラメータを定義するためにさらなる研究が必要だが、有望であるように思われる。

検査法の組み合わせ - 高リスク患者における週次スクリーニングとして血清ガラクトマナンおよび血清/全血PCRの診断性能を評価した研究のメタ解析では、単一陽性検査結果は確定または疑いのある侵襲性アスペルギルス症検出において良好な感度（ガラクトマナン92％、PCR84％）および特異度（ガラクトマナン90％、PCR76％）を示した[95]。しかし、陽性を少なくとも1つの陽性結果（ガラクトマンナンまたはPCRのいずれか）と定義した場合、感度は99％であった。同一患者でガラクトマンナンとPCRの両方が陽性の場合、特異度は98％であった。また、ガラクトマンナン陽性結果が2回（95％）、PCR陽性結果が2回（93％）の場合も特異度は高かった。抗真菌予防療法を受けていない血液悪性腫瘍の高リスク患者を対象とした非盲検ランダム化試験では、治療担当医に血清ガラクトマンナン検査結果とPCR検査結果の両方、または血清ガラクトマンナン検査結果のみが通知され、検査は週2回実施された[96]。いずれかの検査で陽性が確認された場合、胸部CT検査と抗真菌療法の開始が指示された。血清ガラクトマンナン検査とPCRを併用したスクリーニングは、ガラクトマンナン検査単独と比較して、侵襲性アスペルギルス症の早期診断と発生率の低下に関連していた。

気管支肺胞洗浄液（BAL）検査における各種検査法（ガラクトマンナンEIA、β-D-グルカン検査、LFD、PCR）の性能パラメータを比較した研究の大半は、アスペルギルス属菌の分離における培養法の感度不足を強調し、検査法の組み合わせが最良のアプローチである可能性を示唆している[90]。合計78例のBAL液検体において、4法全ての感度は70〜88％の範囲であった。ガラクトマンナンEIAとPCRまたはLFDの併用により、特異性を損なうことなく感度が94〜100％に向上した。BAL液に適用したβ-D-グルカン検査では高い偽陽性率が認められた。

沈降抗体 - 沈降抗体の検出はアスペルギルスを含む各種カビに対するアレルギー診断に有用であるが、侵襲性アスペルギルス症の診断には役立たない（「アレルギー性気管支肺アスペルギルス症の臨床症状と診断」の「診断」項参照）。

画像診断 - 画像診断は診断評価の重要な要素である。侵襲性アスペルギルス症では肺が最も頻繁に侵される部位であり、肺のCT検査は診断の支持に有用であることが多い（画像1）。副鼻腔病変を示唆する臨床所見がある患者では、副鼻腔CT検査を実施すべきである（画像2）。脳病変が疑われる場合は、脳磁気共鳴画像検査（MRI）が適応となる（画像3および画像4）。

侵襲性肺アスペルギルス症に関連する画像所見（周囲の低吸収域を伴う結節、いわゆるハローサイン）は、他の血管侵襲性肺感染症でも認められる（画像1）。しかし、侵襲性感染症を引き起こす最も一般的な真菌であるため、この所見は侵襲性アスペルギルス症を最も頻繁に示唆する。「逆ハローサイン」は、低吸収域の内側領域がムコール症起因菌による壊死の初期進行に対応するため、ムコール症のより病態特異的なパターンとなり得るとして報告されている[97]。侵襲性アスペルギルス症患者の画像所見については別途詳細に述べる。（「侵襲性アスペルギルス症の疫学と臨床症状」の「画像診断」項を参照。）

学会ガイドラインリンク

世界各国の学会および政府機関が提供するガイドラインへのリンクは別途掲載されている（「学会ガイドラインリンク：アスペルギルス症」を参照）。

患者向け情報

UpToDateでは、患者教育資料として「The Basics」と「Beyond the Basics」の2種類を提供しています。「The Basics」は平易な言葉で書かれており、読解レベルは小学5〜6年生相当です。特定の疾患について患者が抱く可能性のある4〜5つの主要な疑問に答える内容となっています。これらの記事は、疾患の概略を知りたい、短く読みやすい資料を好む患者に最適です。「Beyond the Basics」はより長く、高度で詳細な内容です。10〜12年生レベルの読解力を想定しており、深い情報を求め、医療用語にも慣れている患者様に最適です。

本トピックに関連する患者向け教育記事はこちらです。印刷またはメールで患者様に共有されることをお勧めします。（「患者情報」と関心のあるキーワードで検索すると、様々な主題の患者教育記事を見つけることもできます。）

●基本トピック（「患者教育：侵襲性アスペルギルス症（The Basics）」参照）

要約と推奨事項

●定着と侵襲性疾患の違い？アスペルギルス胞子は頻繁に気道へ吸入されますが、大多数の個人では効果的な除去が行われるため、通常は疾患に至りません。胞子は常に吸入されているため、気道からのアスペルギルス属菌の培養分離は必ずしも疾患を示しません。したがって侵襲性アスペルギルス症の診断は、病原体（またはそのマーカー）の分離と、それが疾患の原因である可能性の両方に基づきます。（上記の「診断法」を参照）

●診断アプローチ - 侵襲性アスペルギルス症の診断を確立するための合理的な第一歩は、血清バイオマーカー（ガラクトマンナン、β-D-グルカン測定、ポリメラーゼ連鎖反応[PCR]検査）や、真菌染色および培養のための喀痰採取といった非侵襲的検査法の活用である。これらの方法で診断が確定しない場合、実施可能であればより侵襲的なアプローチが適応となる。選択肢には気管支鏡検査と気管支肺胞洗浄（BAL）、経気管支生検、CTガイド下経胸壁針生検、ビデオ補助胸腔鏡手術が含まれる。BALを実施する場合は、ガラクトマンナン抗原検査のために検体を送付すべきである（上記の「診断へのアプローチ」参照）。

組織病理学的所見による組織浸潤の証拠、または通常無菌部位からの培養と組み合わせた培養が、侵襲性アスペルギルス症の最も確実な証拠となる。ただし、顕微鏡検査と培養はいずれも感度が低いため、こうした確認が得られない場合でも治療を差し控えるべきではない（上記「培養」参照）。

●生検所見 - 生検標本で観察されるアスペルギルス菌は、典型的には幅3〜6マイクロメートルの細長い、隔壁を有する透明菌糸で、鋭角分枝を示す（図1および図2）。ただし、セドスポリウム属やフザリウム属を含むいくつかの透明カビは、組織病理学的切片においてアスペルギルス属と類似した外観を示す。これらの真菌による感染症の治療法は異なる可能性があるため、属種を確定するための培養検査の実施が重要である（上記「組織病理学」参照）。

組織病理学的検査では、通常、アスペルギルス属および上記で述べた他の真菌を、広幅で隔壁がなく直角分枝を示すヒダ（図4および図5）を呈するムコール目（Mucorales）と区別できる。菌がムコール目であるかどうかの判定は重要である。なぜなら、これらのカビは侵襲性アスペルギルス症の第一選択治療薬であるボリコナゾールに感受性を示さないからである（上記「組織病理学」参照）。

●生検が不可能な場合の診断 - 出血やその他の合併症のリスクがあるため、一部の患者では生検の実施が困難である。侵襲性アスペルギルス症を示唆する危険因子および臨床的・画像所見を有する患者では、呼吸器分泌物からのアスペルギルス属菌の培養、または呼吸器分泌物の染色による典型的な菌糸の検出が、治療を正当化する十分な根拠となる。（上記「培養」参照）

●バイオマーカーの役割

-ガラクトマンナン - ガラクトマンナンはアスペルギルス菌細胞壁の主要構成成分である。ガラクトマンナン抗原をガラクトフラノース側鎖への結合により検出する二重サンドイッチ酵素免疫測定法が、アスペルギルス症診断の補助検査として血清および気管支肺胞洗浄液（BAL）で使用可能である。血清ガラクトマンナン測定法の有用性は、血液悪性腫瘍患者における疾患疑いの状況 状態において最も確立されている。（上記「ガラクトマンナン抗原検出」参照）

-β-D-グルカン - 多くの真菌の細胞壁成分である1,3-β-D-グルカンは、β-D-グルカン測定法で検出される。ただし、この測定法はアスペルギルス属に特異的ではなく、カンジダ症やニューモシスチス・ジロベチ（旧称：ニューモシスチス・カリニ）など、様々な侵襲性真菌感染症の患者でも陽性となる可能性がある。（上記「β-D-グルカン測定」参照）

-PCR - アスペルギルスDNAのPCR検査は、血清、血漿、全血、および／または気管支肺胞洗浄液（BAL）で実施可能である。他のバイオマーカーと同様、陽性結果は適切な臨床状況下で推定診断を提供し得る。2回以上の連続した陽性結果により診断確度は上昇する。（上記「ポリメラーゼ連鎖反応」参照）

INTRODUCTION

The term "aspergillosis" refers to illness due to allergy, airway or lung invasion, cutaneous infection, or extrapulmonary dissemination caused by species complexes of Aspergillus, most commonly A. fumigatus, A. flavus, A. niger, and A. terreus. Aspergillus species are ubiquitous in nature, and inhalation of infectious conidia is a common event. However, tissue invasion is uncommon and occurs most frequently in the setting of immunosuppression associated with receipt of therapy for hematologic malignancies or hematopoietic cell or solid organ transplantation.

The diagnosis of invasive aspergillosis will be reviewed here. The epidemiology, clinical manifestations, and treatment of invasive aspergillosis, as well as the diagnosis of other syndromes caused by Aspergillus spp, are presented elsewhere. (See "Epidemiology and clinical manifestations of invasive aspergillosis" and "Treatment and prevention of invasive aspergillosis" and "Clinical manifestations and diagnosis of allergic bronchopulmonary aspergillosis" and "Chronic pulmonary aspergillosis: Epidemiology, clinical manifestations, and diagnosis".)

APPROACH TO DIAGNOSIS

General approach - Culture of Aspergillus spp in combination with the histopathologic demonstration of tissue invasion by hyphae provides definitive evidence of invasive aspergillosis [1,2]. However, biopsy is frequently not feasible due to the risks of complications (eg, bleeding risk in patients with thrombocytopenia).

A rational first step to establishing the diagnosis of invasive aspergillosis involves the use of less invasive modalities, such as serum biomarkers (galactomannan, beta-D-glucan, and polymerase chain reaction [PCR] assays), and obtaining sputum and/or bronchoalveolar lavage (BAL) specimens for fungal staining, fungal culture, BAL galactomannan, and/or PCR.

A positive sputum fungal stain and/or culture should prompt therapy of hosts who are at risk for invasive aspergillosis. In the right clinical context, a positive BAL galactomannan antigen, BAL PCR for aspergillus species, or a positive serum galactomannan antigen can also provide a presumptive diagnosis [2-4]. In contrast, a positive serum beta-D-glucan assay can occur in the setting of various invasive fungal infections, including candidiasis.

Patients with clinical and radiographic findings that are suggestive of an invasive fungal infection, but in whom noninvasive testing and/or bronchoscopy is unrevealing, should ideally undergo lung biopsy.

Options for biopsy include bronchoscopy with transbronchial biopsy, computed tomography (CT)-guided transthoracic needle biopsy, and video-assisted thorascopic surgery. The most appropriate technique depends upon the location of the lesion(s), the individual patient's risk of complications from each procedure, and the necessity to establish the diagnosis. The decision regarding the need for a histopathologic diagnosis must be made on a patient-by-patient basis.

Approach to respiratory virus-associated infection - An increased incidence of pulmonary aspergillosis has been reported in patients with severe influenza (influenza-associated aspergillosis) or coronavirus disease 2019 (COVID-19) infection, although other viral illnesses may also serve as predisposing factors (eg, respiratory syncytial virus) [5,6]. (See "Epidemiology and clinical manifestations of invasive aspergillosis".)

●When to suspect respiratory virus-associated aspergillosis - Patients who develop pulmonary aspergillosis in association with respiratory viruses typically manifest with severe respiratory viral infection requiring intensive care. Patients at risk are mechanically ventilated, >65 years of age, and have underlying lung disease and/or immunocompromise [5,6].

Suspicion for invasive aspergillosis should be raised in any patient with a severe viral respiratory illness who has radiographic findings that suggest aspergillosis (ie, nodular opacities with surrounding ground glass infiltrates or cavitary disease). However, typical radiographic findings may be absent or obscured by those due to influenza or COVID-19, and thus suspicion should also be raised in any patient with influenza or COVID-19 who has prolonged or relapsing respiratory failure without alternate explanation.

The diagnosis of pulmonary aspergillosis in patients with severe viral illness is challenging because they may lack the classic risk factors for invasive aspergillosis (eg, hematologic malignancies, neutropenia) and radiographic findings [7-9]. Additionally, concurrent pulmonary illness may obscure radiographic findings suggestive of fungal superinfection. Furthermore, respiratory colonization with Aspergillus spp may be difficult to distinguish from infection in this group.

●Approach to diagnosis - When invasive aspergillosis is suspected in association with respiratory viruses, we use similar tests and clinical samples as in other contexts, as outlined in the general approach above. However, the diagnostic utility of less invasive testing (serum biomarkers) is less clear in patients with aspergillosis in association with influenza and COVID-19. In addition, most patients at risk are mechanically ventilated. Therefore, we typically begin with a bronchoscopy to directly visualize the airways and perform BAL to obtain samples for microbiologic diagnosis. In general, we perform fungal staining, fungal culture, galactomannan antigen, and/or PCR for Aspergillus on the BAL fluid. Despite an uncertain role in diagnosis, we usually also obtain serum biomarkers (galactomannan and beta-D-glucan) because positive results can help corroborate the diagnosis of invasive aspergillosis. Serum PCR testing should be performed, if available. These tests are typically performed as part of a more comprehensive evaluation for respiratory failure. A blind nonbronchoscopic lavage can be obtained if bronchoscopy is not feasible due to infection control concerns or other factors [9]. Tracheal aspirates can be used in conjunction with other assessments, but positive culture results and/or galactomannan results may reflect colonization rather than invasive disease [7,9]. (See "Clinical presentation and diagnostic evaluation of ventilator-associated pneumonia", section on 'Invasive respiratory sampling'.)

For patients who have radiographic findings consistent with aspergillosis (ie, nodules or cavities) and lack of concern for other causes, detection of aspergillosis by culture, BAL or serum galactomannan, and/or PCR is typically sufficient for diagnosis. When consistent radiographic findings are absent, it is difficult to determine whether the detection of Aspergillus in the airways represents colonization or active infection; in such cases, we typically make the decision to treat on a case-by-case basis.

Our approach is similar to that outlined by an expert task force on the diagnosis and clinical management of influenza-associated pulmonary aspergillosis and COVID-19-associated pulmonary aspergillosis [8-10]. In addition, intensive care unit-associated invasive aspergillosis in critically ill patients without viral pneumonia has also been recognized [11], and standardized definitions for research have been proposed [11,12].

DIAGNOSTIC MODALITIES

Aspergillus species are frequently inhaled into the airways, but because of effective conidial clearance in the majority of individuals, disease usually does not result. Because we inhale conidia constantly, culture isolation of Aspergillus species from the airway alone does not necessarily indicate disease. Thus, the diagnosis of invasive aspergillosis is based upon both isolating the organism (or markers of the organism) and the probability that it is the cause of disease. The latter is a function of the host's risk factors for disease (eg, immune status) and the clinical presentation. Demonstration of hyphal elements invading tissues from biopsy of any affected site, such as the lung or skin, represents a proven diagnosis [13].

Given the above issues, the diagnosis of invasive aspergillosis is often referred to within a scale of certainty: possible, probable, or proven [2,13,14]. These definitions have been developed in order to maintain consistency in clinical and epidemiologic studies, not to drive therapeutic decision making.

Direct examination of respiratory specimens - Respiratory specimens are usually stained with calcofluor white with 10% potassium hydroxide to detect the presence of fungal elements [15]. Gomori methenamine silver can be used to stain cytology preparations. Organisms can be observed as narrow (3 to 6 microns wide), septated hyaline hyphae with dichotomous acute angle (45°) branching [16]. However, several filamentous fungi, including Scedosporium, Lomentospora, and Fusarium spp, have similar appearances to Aspergillus spp on direct microscopy.

Culture - Culture of the organism, in combination with evidence of tissue invasion on histopathology or culture from a normally sterile site, provides the most certain evidence of invasive aspergillosis [13]. However, both microscopic examination and culture are insensitive [17], and therapy should not be withheld in the absence of such confirmation. Furthermore, performing a biopsy is not feasible in some patients due to bleeding risk or risk of other complications. In patients with risk factors and clinical and/or radiographic features that are suggestive of invasive aspergillosis, culture of Aspergillus spp from respiratory secretions provides adequate evidence of invasive disease.

Aspergillus is a rapidly growing fungus in the laboratory and is often visible in culture within one to three days of incubation. Growth on media after several weeks of incubation may be more consistent with contamination of cultures.

Sporulation is required for examination of spore-bearing structures and diagnosis at the species complex level. Molecular testing is required for definitive diagnosis of the specific species within the complex. Occasionally, organisms can be difficult to identify due to slow sporulation. Slow sporulating organisms may have been disregarded as nonpathogens in the past. However, slow-sporulating species (eg, Aspergillus lentulus, Neosartorya udagawae, and others) with variable susceptibility profiles have been identified and implicated in invasive infections [18]. These organisms should not be disregarded as contaminants based on the slow-sporulating phenotype.

Many patients with documented invasive aspergillosis have negative cultures. This has been observed in surveillance studies, and the prevalence of negative cultures varies depending upon the population being evaluated. As an example, in multicenter surveillance studies, only 25 to 50 percent of hematopoietic cell transplant (HCT) recipients who met criteria for invasive aspergillosis based upon galactomannan antigen results had positive cultures [19,20].

The predictive value of positive sputum or bronchoalveolar lavage (BAL) cultures is dependent upon both the host and the clinical presentation. In a study that evaluated the predictive value of lower respiratory tract cultures in different patient populations with probable or proven invasive pulmonary aspergillosis, the positive predictive value was highest in HCT recipients, patients with hematologic malignancies, and patients with granulocytopenia (72 percent), compared with solid organ transplant recipients, patients receiving glucocorticoids (58 percent), and patients with human immunodeficiency virus (HIV; 14 percent) [21]. The positive predictive value was highest in BAL cultures, in part because the prevalence of invasive aspergillosis is higher among patients who have radiographic abnormalities warranting and accessible via bronchoscopy. Clinical and radiographic findings suggestive of invasive aspergillosis were present significantly more often among infected patients compared with uninfected patients.

Histopathologic examination of Aspergillus species
Picture 3
Histopathology - In the setting of invasive disease, organisms can be observed in biopsy specimens as narrow (3 to 6 microns wide), septated hyaline hyphae with dichotomous acute angle (45°) branching (picture 1 and picture 2 and picture 3). The organism can be seen using Gomori methenamine silver or periodic acid-Schiff staining. However, several hyaline molds, including Scedosporium spp and Fusarium spp, among others, have similar appearances to Aspergillus spp in histopathologic sections. Since the treatment of infections caused by these fungi may differ, it is important to confirm genus and species by culture. (See "Clinical manifestations and diagnosis of Fusarium infection", section on 'Diagnosis' and "Epidemiology, clinical manifestations, and diagnosis of Scedosporium and Lomentospora infections", section on 'Histopathology'.)

Histopathologic examination can sometimes distinguish the above organisms from the order Mucorales (the agents of mucormycosis), which appear as broad, nonseptate hyphae that exhibit right-angle branching (picture 4 and picture 5). Occasionally, this distinction can be difficult, especially when small hyphal fragments are present or when the organism folds back on itself to create "pseudo-septations." Determining whether the fungus is one of the Mucorales or another fungus is important because the Mucorales are not susceptible to voriconazole, which is one of the primary treatment options for invasive aspergillosis. (See "Mucormycosis (zygomycosis)" and "Treatment and prevention of invasive aspergillosis".)

Galactomannan antigen detection - Galactomannan is a polysaccharide that is a major constituent of Aspergillus cell walls. A double sandwich enzyme immunoassay (EIA) that utilizes the monoclonal antibody EB-A2 forms the current commercial (Platelia) assay, which has been approved by the US Food and Drug Administration (FDA) for testing serum and BAL fluid. This antibody detects multiple epitopes on galactofuranose side chains that are linked to the large polymer mannan backbone [22]. Galactofuranose is the six-member ring form of galactose, which is made by nonmammalian eukaryotes and some prokaryotic pathogens, and is a common antigenic moiety of different glycoconjugates [23]. Although once described as being Aspergillus specific, we now know that galactofuranose is present in other fungi and certain other substances. (See 'Caveats' below.)

Lateral flow devices (LFD) have also been developed for detection of galactomannan. (See 'Assays under development' below.)

Interpretation - The galactomannan EIA is performed with an optical read-out that is interpreted as a ratio relative to the optical density (OD) of a threshold control provided by the manufacturer; this ratio is called the OD index. Initial use of the test, largely in Europe, utilized a relatively high OD index (1 to 1.5) as a cut-off for positivity in order to ensure few false-positive results. Subsequent studies demonstrated that lower thresholds (0.5 to 0.7) provide relatively better performance [24,25]. The assay cleared by the FDA has a suggested threshold OD index of 0.5; thus, an OD index -0.5 is considered to be a positive result. For clinical trial purposes, in order to ensure a higher likelihood of diagnostic certainty, a threshold OD index of -1.0 in serum or plasma has been proposed and included in the European Organisation for Research and Treatment of Cancer (EORTC)/Mycoses Study Group Education and Research Consortium (MSGERC) definitions [2,26].

Serum - In some patients, galactomannan antigen can be detected in the serum before the presence of clinical signs or symptoms of invasive aspergillosis. Several studies have assessed its test characteristics, and the performance of the test has been addressed in a review and meta-analysis [27,28]. Some inconsistency in the reported performance of the test has been introduced by studies that used different cut-offs for positivity as well as other variables, such as different populations evaluated and testing on patients receiving concurrent antifungal drugs. One review noted that the sensitivity of the test varied from 30 to 100 percent depending in part on host factors (eg, neutropenia), whereas specificity remained relatively high and constant (>75 percent) [29].

A meta-analysis that included 50 studies with a total of 5660 immunocompromised patients, including 586 with proven or probable invasive aspergillosis, reported that using an OD index cutoff of 0.5, sensitivity of the galactomannan EIA was 82 percent (95% CI 73-90 percent) and specificity was 81 percent (95% CI 72-90 percent) [28].

In another meta-analysis, subgroup analyses suggested that the assay performs better in patients who have a hematologic malignancy or who have received HCT; in comparison, the test performance may be limited in solid organ transplant recipients [30]. Whether this is related to biologic differences in the type of invasive disease, such as degree of fungal burden, is unclear. Few cases were included in the studies that have been performed; more patients who have different underlying diseases will need to be studied to establish the usefulness of this assay in disparate populations.

Caveats - The following caveats should be considered when using the galactomannan EIA:

●The sensitivity of detecting galactomannan in serum is decreased by concurrent administration of mold-active antifungal therapy or prophylaxis [31-33].

●In the past, false-positive serum results were demonstrated in patients who were receiving intravenous piperacillin-tazobactam due to the presence of galactomannan (or a cross-reactive antigen) in the antibiotic formulation [34,35]. False-positive results persisted for as long as five days after discontinuation of piperacillin-tazobactam [35,36]. Results of more recent studies suggest that current preparations of piperacillin-tazobactam rarely react with the assay [37,38]. False-positive galactomannan results have also been reported with intravenous amoxicillin-clavulanate, a formulation that is not available in the United States [39].

●Many fungi demonstrate galactomannans (or polysaccharides containing galactofuranose residues) on their cell walls. False-positive results of the Aspergillus galactomannan EIA may be seen with infections caused by organisms that share cross-reacting antigens. These include filamentous Ascomycetes that cause similar disease presentations (eg, Fusarium species [40]) and others (Penicillium species [41], Histoplasma capsulatum [42]).

●False-positive results are more likely to occur during the first 100 days following HCT and in patients with gastrointestinal tract mucositis caused by chemotherapy or graft-versus-host disease (GVHD) [43]. The proposed mechanism is that galactomannan in foods or bacteria having cross-reactive epitopes may translocate across the intestinal mucosa during periods of impaired mucosal integrity [34].

●Another possible cause of false-positive galactomannan EIA results is contamination of foods with Aspergillus or closely related fungi, such as Penicillium spp. One report noted false-positive results associated with ingestion of large numbers of frozen ice-pops in the setting of gastrointestinal GVHD [44]. Possible causes included Penicillium contamination of the ice-pop wrappers or a food additive in the ice pops, such as sodium gluconate.

●False-positive results have been reported in patients who received transfusions of blood products that were collected in bags produced by a single manufacturer (Fresenius Kabi, Germany) but not in patients who received blood products that were collected in bags produced by other manufacturers [45].

●In one study, some patients who received intravenous immunoglobulin had a false-positive galactomannan EIA result [46].

●Some false-positive results have been reported in children, in whom the assay has been less well studied. However, other studies suggest relatively little false positivity, with similar results to those in adults [47].

Role of testing - Studies evaluating the serum galactomannan EIA report relatively low (<50 percent) and high (>90 percent) positive and negative predictive values, respectively. These values are largely a function of the low prevalence of disease, even when measured in high-risk populations (usually <20 percent). One should thus consider the clinical context to determine the probability of infection [29]. (See "Evaluating diagnostic tests", section on 'Pretest probability and predictive values'.)

Some investigators have suggested using the serum galactomannan EIA for screening (weekly or twice weekly) in order to detect invasive aspergillosis prior to the development of clinical signs or symptoms. Biomarker screening as a means to guide pre-emptive therapy was evaluated in a randomized trial; screening with galactomannan antigen and polymerase chain reaction (PCR) led to reduced empiric antifungal treatment compared with a culture-based strategy [48]. The use of biomarker-driven strategies allows less empiric use of antifungal therapy for fever and more pre-emptive therapy based on positive biomarker results [1,2]. (See "Treatment and prevention of invasive aspergillosis", section on 'Pre-emptive therapy'.)

The utility of the serum galactomannan EIA has been best established in the setting of suspected disease in high-risk patients with hematologic malignancies. In the setting of clinical disease suspicion, prevalence is higher, assuring better predictive performance. The assay may also be useful in other immunocompromised patients at risk for invasive pulmonary aspergillosis, but caution is necessary in interpreting results as sensitivity is not as high in patients who have disease that may be limited to the airways (eg, lung transplant recipients). (See "Fungal infections following lung transplantation", section on 'Fungal markers and PCR'.)

Some investigators have suggested a role for serial galactomannan testing in patients with documented invasive aspergillosis, both as a prognostic measure of effectiveness of antifungal therapy and to differentiate between worsening fungal infection and worsening radiographic findings developing as a result of the host immune response [49-53]. The prognostic value of the serum galactomannan EIA is discussed separately. (See "Treatment and prevention of invasive aspergillosis", section on 'Prognostic factors'.)

Bronchoalveolar lavage fluid - The galactomannan EIA detects fungal antigens even when the organism does not grow in the laboratory, providing an indication of potentially invasive disease. The galactomannan EIA performed on BAL fluid provides additional sensitivity compared with culture, estimated in most studies to exceed 70 percent [54-58]. The receipt of antifungal therapy may decrease the quantitative value of BAL galactomannan testing, and results should be interpreted with caution in this context [59].

The optimal threshold OD index for positivity continues to be debated; a higher threshold OD index results in lower sensitivity but higher specificity for invasive aspergillosis. In a meta-analysis of studies of BAL galactomannan in immunocompromised patients, an OD cutoff of 0.5 resulted in a sensitivity of 0.88 and a specificity of 0.81, whereas a cutoff of 1.0 resulted in a sensitivity of 0.78 and a specificity of 0.93 [58]. As noted above, the FDA considers an OD index of -0.5 to be positive for galactomannan EIA in both serum and BAL fluid, although a revised threshold of 1.0 for BAL fluid is now included in the EORTC/MSGERC definitions [2,26]. Higher OD levels are associated with greater diagnostic certainty.

It is important to note that false-positive results occur, and these are especially common in the setting in which the detection of fungi in the airways represents colonization as occurs in lung transplant recipients or when the fluid that is used for BAL washes is contaminated with galactomannan. However, one study performed in lung transplant recipients suggested that specificity is high (95 percent) [54]. Many centers have begun to utilize this assay on BAL fluid as an adjunct to other diagnostic tests when invasive aspergillosis is suspected. Because performance may be dependent on technical variables, such as type and amount of BAL fluid, institutions should establish specific protocols for testing.

The use of the galactomannan assay on BAL fluid from lung transplant recipients is discussed in greater detail separately. (See "Fungal infections following lung transplantation", section on 'Fungal markers and PCR'.)

Other specimen types - Although the galactomannan assay has been approved by the FDA for use only on serum and BAL fluid, galactomannan can also be detected in other samples, including cerebrospinal fluid and pleural fluid, depending on the clinical context [60].

Beta-D-glucan assay - 1,3-Beta-D-glucan, a cell wall component of many fungi, is detected by the beta-D-glucan assay. There are several different commercial assays available in different countries. The Fungitell assay has been cleared by the FDA as an aid to diagnose invasive fungal infections. These assays utilize the same principle as serum endotoxin assays, measuring activation of Factor G. Since the different marketed tests utilize different horseshoe crab substrates and different methods to measure output, performance may be variable. The output of the serum assay currently available in the United States is based on spectrophotometer readings, in which optical density is converted to beta-D-glucan concentrations; the results are interpreted as negative (range <60 pg/mL), indeterminate (60 to 79 pg/mL), or positive (>80 pg/mL) [61]. Importantly, these cut-offs were defined in the clinical context of identifying breakthrough invasive fungal infections (primarily, invasive candidiasis) in people who were undergoing treatment for hematologic malignancies. Precise cut-offs to optimize performance of the assay as an aid to diagnose invasive aspergillosis have not been defined and may be different. In a 2011 meta-analysis that included 16 studies evaluating beta-D-glucan assays for the diagnosis of invasive fungal infections, the pooled sensitivity was 77 percent (95% CI 67-84 percent) and the pooled specificity was 85 percent (95% CI 80-90 percent) [62]. A 2012 meta-analysis that included six cohort studies of patients with hematologic malignancies noted a lower sensitivity (50 percent, 95% CI 34-65 percent) and a higher specificity (99 percent, 95% CI 97-100 percent) than previously reported; however, there were few cases of invasive aspergillosis tested to provide definitive conclusions [63]. In individual studies, the sensitivity has ranged from 55 to 95 percent and the specificity has ranged from 77 to 96 percent [61,64-68]. As in studies evaluating other fungal diagnostics, likely reasons for the differences in sensitivity and specificity between studies are that different thresholds were considered positive, different assays were used, patient populations varied, and study design was not uniform. Despite the substantial heterogeneity among different studies, the beta-D-glucan assay has good accuracy for distinguishing patients with proven or probable invasive fungal infections from patients without invasive fungal infection [62].

One study compared performance of the galactomannan EIA with the beta-D-glucan assay in sera from 105 patients with invasive aspergillosis and 50 healthy blood donors [69]. Results demonstrated a higher specificity with the galactomannan test (97 versus 82 percent) but a lower sensitivity (81 versus 49 percent).

Caveats - The following caveats should be considered when using the beta-D-glucan assay:

●The beta-D-glucan assay is not specific for Aspergillus species and can be positive in patients with a variety of invasive fungal infections, including candidiasis and Pneumocystis jirovecii (formerly P. carinii); the latter can be associated with beta-D-glucan levels greater than the upper limits of the assay. Positive beta-D-glucan testing has been observed with cryptococcal infection, counter to historical conviction that cryptococcus conveys negative beta-D-glucan results [70]. Although the beta-D-glucan assay may be positive in patients with a variety of invasive fungal infections, it is typically negative in patients with mucormycosis [66,67,71,72]. (See "Epidemiology, clinical manifestations, and diagnosis of Pneumocystis pneumonia in patients without HIV", section on 'Beta-D-glucan assay'.)

●The specificity of the assay can be decreased by multiple other clinical variables; the following factors have been reported to cause false-positive results [71]:

-Hemodialysis with cellulose membranes

-Intravenous immunoglobulin

-Albumin

-Use of cellulose filters for intravenous administration

-Gauze packing of serosal surfaces [73]

-Intravenous amoxicillin-clavulanic acid (a formulation that is not available in the United States) [74]

-Infections with certain bacteria that contain cellular beta-glucans, such as Pseudomonas aeruginosa [75,76]

Role of testing - The beta-D-glucan assay may be used for detecting invasive fungal infections early in the course of infection, prior to the onset of overt clinical findings. One study evaluated a screening strategy in which 95 patients receiving chemotherapy for acute leukemia underwent beta-D-glucan testing twice weekly in the absence of fever and daily in the presence of fever [77]. Screening appeared to shorten the time interval between suspected infection and established diagnosis, when compared with waiting for clinical signs and symptoms of disease. However, this strategy has not been validated in randomized trials. Because of its limited sensitivity, beta-D-glucan testing should not be used to rule out invasive fungal infections, particularly in patients with hematologic malignancies due to the high prevalence of invasive fungal infections in this population [78]. (See "Treatment and prevention of invasive aspergillosis", section on 'Pre-emptive therapy'.)

Polymerase chain reaction - When invasive aspergillosis is suspected, we typically include PCR in conjunction with other biomarkers in our diagnostic evaluation. PCR can be performed on serum, plasma, whole blood, BAL fluid, or other samples. As with other biomarkers, diagnostic certainty rises with two consecutive positive results. In addition to diagnosis, some PCR-based assay can detect mutations associated with antifungal resistance [3].

Molecular assays (eg, by PCR) have undergone extensive evaluation [4,31,42,61,64,79-85]. In a meta-analysis of 25 studies, sensitivity and specificity of PCR to detect invasive aspergillosis were 84 and 76 percent, respectively [84]. When at least two PCR results were positive, the sensitivity was 64 percent, and the specificity was 95 percent. Another meta-analysis had similar findings [85]. These results suggest that two positive PCR results are highly suggestive of invasive aspergillosis. Standardized protocols for nucleic acid extraction, sample types, volumes, and processing have been developed by the European Aspergillus PCR Initiative/Fungal PCR Initiative [3]. Results of a retrospective study evaluating a cell-free deoxyribonucleic acid (DNA) PCR assay [86] found improved sensitivity compared with serum galactomannan testing.

In some locations, PCR testing has the additional advantage of detecting the most prevalent CYP51A mutations conferring triazole resistance (TR34/L98H and TR46/Y121/T289A). However, a negative PCR test for these resistance mutations does not ensure in vitro susceptibility. The number of identified mutations via this mechanism and others continues to increase.

Next-generation sequencing - Next-generation sequencing (NGS) is a high-throughput technology allowing for simultaneous sequencing of many DNA fragments that has emerged as a potential diagnostic modality in invasive fungal diseases. NGS has been used in cases without a clear diagnosis following negative results from other noninvasive diagnostics. This test can be performed on blood or BAL samples [87] and is primarily available at reference laboratories.

Assays under development - While multiple assays are under development, publications have focused on additional surrogate markers as aids to diagnose aspergillosis:

●Lateral flow devices (LFDs) for galactomannan testing - An LFD that detects a mannoprotein produced by actively growing Aspergillus species using a monoclonal JF5 antibody (AspLFD) has been found to have reasonable performance in patients at risk for aspergillosis (hematologic malignancy, solid organ transplant. In a case-control study, performance of the LFD compared with galactomannan and PCR was relatively comparable when applied to serum [88]. Other studies have compared performance of the LFD with the galactomannan and beta-D-glucan assays on BAL fluid, finding promising results in patients with hematologic malignancies, solid organ transplant, or respiratory disease [89,90]. The LFD assay is inexpensive, does not require special equipment, and can be performed quickly at the point of care [27]. An updated version of that assay was shown to improve clinical utility and is marketed as a diagnostic aid [91]. Another Aspergillus LFD detecting galactomannan in serum is Conformite Europeenne-cleared (sona Aspergillus galactomannan lateral flow assay) and shows good agreement with conventional galactomannan measurement [92]. Additionally, a lateral flow dipstick assay undergoing development that uses a galactofuranose-specific antibody successfully detected Aspergillus antigens in urine in preclinical studies, which could be a rapid and easy to perform point-of-use test [93].

●Breath analysis - The detection of secondary metabolites in human breath using thermal desorption-gas chromatography/mass spectrometry has also been evaluated in the preclinical setting. Results of a small prospective study that enrolled patients diagnosed with proven or probable invasive aspergillosis reported high sensitivity (94 percent, 95% CI 81-98 percent) and specificity (93 percent, 95% CI 79-98 percent) [94].

While these assays require more study to define performance parameters, they appear promising.

Combining assays - In a meta-analysis of studies that assessed the diagnostic performance of serum galactomannan and serum or whole-blood PCR as weekly screening in high-risk patients, single positive test results had good sensitivity (92 percent for galactomannan; 84 percent for PCR) and specificity (90 percent for galactomannan; 76 percent for PCR) for detecting proven or probable invasive aspergillosis [95]. However, when positivity was defined as at least one positive result (either galactomannan or PCR), the sensitivity was 99 percent. When both the galactomannan and the PCR results were positive for the same patient, the specificity was 98 percent; specificity was also high with two positive galactomannan results (95 percent) or two positive PCR results (93 percent). In an open-label randomized trial of high-risk patients with hematologic malignancies who were not receiving antifungal prophylaxis, treating clinicians were informed of either serum galactomannan and PCR results or of serum galactomannan results only; testing was performed twice weekly [96]. Positivity of either assay prompted chest CT scan and initiation of antifungal therapy. The use of the serum galactomannan assay and PCR for screening was associated with earlier diagnosis and a lower incidence of invasive aspergillosis than the use of the galactomannan assay alone.

Most studies comparing the performance parameters of different assays (the galactomannan EIA, beta-D-glucan assay, LFD, and PCR) for use on BAL fluid emphasize the insensitivity of culture for isolation of Aspergillus species and suggest that the best approach may be to combine assays [90]. In a total of 78 BAL fluid samples, the sensitivity of all four methods ranged from 70 to 88 percent. The combination of the galactomannan EIA and either PCR or LFD increased sensitivity to 94 to 100 percent without compromising specificity. The beta-D-glucan assay applied on BAL fluid resulted in high false-positive rates.

Precipitin antibodies - Detection of precipitin antibodies may be useful for the diagnosis of allergy to various molds, including Aspergillus, but has no role in the diagnosis of invasive aspergillosis. (See "Clinical manifestations and diagnosis of allergic bronchopulmonary aspergillosis", section on 'Diagnosis'.)

Imaging - Imaging is an important component of the diagnostic evaluation. The lungs are the most commonly affected site in invasive aspergillosis; CT scanning of the lungs often helps to support the diagnosis (image 1). In patients with clinical findings suggestive of sinus involvement, CT of the sinuses should be performed (image 2). When brain involvement is suspected, brain magnetic resonance imaging is indicated (image 3 and image 4).

The imaging findings associated with invasive pulmonary aspergillosis, such as nodules with surrounding hypoattenuation, termed the halo sign, can be seen with other angioinvasive pulmonary infections (image 1). However, this finding most often represents invasive aspergillosis because it is the most common mold to cause invasive infection. The "reversed halo" sign has been described to be potentially a more pathognomonic pattern for mucormycosis, as the inner zone of hypoattenuation corresponds with early progression of necrosis with the agents of mucormycosis [97]. Imaging findings in patients with invasive aspergillosis are presented in greater detail separately. (See "Epidemiology and clinical manifestations of invasive aspergillosis", section on 'Imaging'.)

SOCIETY GUIDELINE LINKS

Links to society and government-sponsored guidelines from selected countries and regions around the world are provided separately. (See "Society guideline links: Aspergillosis".)

INFORMATION FOR PATIENTS

UpToDate offers two types of patient education materials, "The Basics" and "Beyond the Basics." The Basics patient education pieces are written in plain language, at the 5th to 6th grade reading level, and they answer the four or five key questions a patient might have about a given condition. These articles are best for patients who want a general overview and who prefer short, easy-to-read materials. Beyond the Basics patient education pieces are longer, more sophisticated, and more detailed. These articles are written at the 10th to 12th grade reading level and are best for patients who want in-depth information and are comfortable with some medical jargon.

Here are the patient education articles that are relevant to this topic. We encourage you to print or e-mail these topics to your patients. (You can also locate patient education articles on a variety of subjects by searching on "patient info" and the keyword(s) of interest.)

●Basics topic (see "Patient education: Invasive aspergillosis (The Basics)")

SUMMARY AND RECOMMENDATIONS

●Colonization versus invasive disease - Aspergillus conidia are frequently inhaled into the airways but, because of effective clearance in the majority of individuals, disease usually does not result. Because we inhale conidia constantly, culture isolation of Aspergillus species from the airway does not necessarily indicate disease. Thus, the diagnosis of invasive aspergillosis is based upon both isolating the organism (or markers of the organism) and the probability that it is the cause of disease. (See 'Diagnostic modalities' above.)

●Diagnostic approach - A rational first step to establishing the diagnosis of invasive aspergillosis involves the use of noninvasive modalities, such as serum biomarkers (galactomannan, beta-D-glucan assays, and polymerase chain reaction [PCR] testing) and obtaining sputum for fungal staining and culture. If the diagnosis is not made by these methods, a more invasive approach is indicated when feasible. Options include bronchoscopy with bronchoalveolar lavage (BAL), transbronchial biopsy, CT-guided transthoracic needle biopsy, and video-assisted thorascopic surgery. When BAL is performed, a sample should be sent for galactomannan antigen testing. (See 'Approach to diagnosis' above.)

Culture in combination with evidence of tissue invasion on histopathology or culture from a normally sterile site provides the most certain evidence of invasive aspergillosis. However, both microscopic examination and culture are insensitive, and therapy should not be withheld in the absence of such confirmation. (See 'Culture' above.)

●Biopsy findings - Aspergillus organisms observed in biopsy specimens are typically narrow (3 to 6 microns wide), septated hyaline hyphae with acute angle branching (picture 1 and picture 2). However, several hyaline molds including Scedosporium spp and Fusarium spp have similar appearances to Aspergillus spp in histopathologic sections. The treatment of infections caused by these fungi may differ so it is important to obtain cultures to confirm genus and species. (See 'Histopathology' above.)

Histopathologic examination can usually distinguish Aspergillus spp and the other fungi described above from the Mucorales, which appear as broad, nonseptate hyphae that exhibit right angle branching (picture 4 and picture 5). Determining whether the fungus is a Mucorales is important because these molds are not susceptible to voriconazole, which is the treatment of choice for invasive aspergillosis. (See 'Histopathology' above.)

●Diagnosis when biopsy is not feasible - Performing a biopsy is not feasible in some patients due to the risk of bleeding or other complications. In patients with risk factors and clinical and/or radiographic features that are suggestive of invasive aspergillosis, culture of Aspergillus spp from respiratory secretions or finding typical hyphae on staining of respiratory secretions provides adequate evidence to warrant therapy. (See 'Culture' above.)

●Role of biomarkers

-Galactomannan - Galactomannan is a major constituent of Aspergillus cell walls. A double sandwich enzyme immunoassay that detects the galactomannan antigen by binding to galactofuranose side chains is available for use on serum and BAL fluid as an adjunctive test for the diagnosis of aspergillosis. The utility of the serum galactomannan assay has been best established in the setting of suspected disease in patients with hematologic malignancies. (See 'Galactomannan antigen detection' above.)

-Beta-D-glucan - 1,3-Beta-D-glucan, a cell wall component of many fungi, is detected by the beta-D-glucan assay. However, this assay is not specific for Aspergillus species and can be positive in patients with a variety of invasive fungal infections, including candidiasis and Pneumocystis jirovecii (formerly P. carinii). (See 'Beta-D-glucan assay' above.)

-PCR - PCR for Aspergillus DNA can be performed on serum, plasma, whole blood, and/or BAL fluid. As with other biomarkers, a positive result can provide a presumptive diagnosis in the right clinical context; diagnostic certainty rises with two or more consecutive positive results. (See 'Polymerase chain reaction' above.)

ACKNOWLEDGMENTS

The UpToDate editorial staff acknowledges Kieren A Marr, MD and Daniel J Sexton, MD, who contributed to an earlier version of this topic review.

Use of UpToDate is subject to the Terms of Use.
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