基于關聯規則的Apriori算法在呼吸機相關性肺炎中的應用

邊 靜，孫雯敏，王 瑋，王躍琴

呼吸機相關性肺炎(ventilator-associated pneumonia,VAP)是最常見的醫院獲得性感染，指氣管插管或氣管切開病人在接受機械通氣48 h后發生的肺炎，其中撤機、拔管48 h內出現的肺炎仍屬于呼吸機相關性肺炎[1-2]。VAP的診斷主要如下。①胸部X線影像可見新發生的或進展性的浸潤陰影。②同時滿足下述2項：體溫>38 ℃或<36 ℃；外周血白細胞計數>10×109/L或<4×109/L。③氣管支氣管內出現膿性分泌物。除肺水腫、急性呼吸窘迫綜合征、肺結核、肺栓塞等[3]。呼吸機相關性肺炎的發生可導致病死率增加，不僅會增加病人住院期間的費用，還會延長病人的住院時間，給病人及家庭照顧者產生一定的負擔[4-5]。

關聯規則是通過數據挖掘探索海量數據之間未知、潛在且有實際意義的關聯或聯系，篩選出強關聯規則[6]。其反映的是一個事務跟其他事務之間的某種依賴關系，目的是探尋數據集之間的關聯關系和派生關系[7]。當前關聯規則在護理領域主要應用于護理不良事件管理、護理人力資源管理、護理教育管理、中醫護理等領域[8]。

為早期精準識別呼吸機相關性肺炎風險因素潛在變量之間的關系，本研究基于國家護理質量數據平臺運用Apriori算法對鹽城某三級甲等醫院呼吸機相關性肺炎發生數據進行挖掘，探索VAP發生潛在變量間的關聯性。幫助臨床快速高效識別合并多項危險因素的高危病人，旨在為制定院內呼吸機相關性肺炎預防措施，以降低呼吸機相關性肺炎的發生率。

1 資料與方法

1.1 數據來源 回顧性整理2019年—2021年鹽城某三級甲等醫院在國家護理質量數據平臺填報有關于VAP發生相關數據。共納入136例。

1.2 資料收集方法 收集數據病人一般資料，包括性別、年齡。呼吸機相關性肺炎相關資料，包括人工氣道類型、導管類型、吸痰方式、發生VAP時經人工氣道機械通氣時長(天)、是否有慢性疾病、有創機械通氣前相關指標如白蛋白、抑酸劑的使用、科別、是否留置胃管等。

1.3 關聯規則挖掘 運用Apriori算法進行數據挖掘。采用Apriori算法對數據進行分析，通過查找數據中的頻繁項集并生成關聯規則，確定數據中項集間的關聯性。X為前項，Y為后項，X→Y。支持度表示項集出現的頻次，反映關聯規則的重要性。置信度表示關聯規則中X和Y的相關性，作用對>1且越高表明正相關性越高，作用度<1且越低表明負相關性越高，作用度=1表明沒有相關性[9]。

1.4 統計學方法 本研究設定數據挖掘篩選標準為：設定條件支持度為10%，規則支持度為80%，最大前項數為5，提升度>1為強關聯規則。最后結合專業實踐知識，篩選出有臨床指導意義的關聯規則。采用SPSS Modeler 18.0軟件應用Apriori算法進行VAP關聯規則分析。

2 結果

2.1 呼吸機相關性肺炎資料分析 本研究納入分析的136例呼吸機相關性肺炎病人，其中男104例，女32例；年齡≥65歲49例，年齡<65歲87例；氣管插管104例，氣管切開32例；聲門下吸引119例，普通型17例；開放式吸痰82例，密閉式吸痰54例。發生VAP時，經人工氣道機械通氣時長≤4 d 33例，發生VAP時，經人工氣道機械通氣時長>5 d 103例。有慢性疾病64例，無慢性疾病72例。有創機械通氣前白蛋白>30 g/L 95例，白蛋白≤30 g/L 41例。使用抑酸劑114例，未使用抑酸劑22例。留置胃管126例，未留置胃管10例。見表1。

表1 發生VAP事件基本情況描述(n=136)

2.2 呼吸機相關性肺炎的關聯規則結果 滿足條件支持度為10%，規則支持度為80%，最大前項數為5，提升度>1的關聯規則有1 900條。結合臨床工作經驗并參考護理專家意見對規則進行評價和篩選，最終得出52條強關聯規則，見表2。其中規則1～5條揭示了經人工氣道通氣時長>5 d的相關因素，規則6～14條揭示了開放式吸痰的相關因素，規則15～30條揭示了男性病人的相關因素，規則31～37條揭示了外科病人的相關因素，規則38～46條揭示了使用抑酸劑的相關因素，規則47～52條揭示了留置胃管的相關因素。

表2 發生VAP事件關聯規則列表

(續表)

3 討論

3.1 VAP發生的基本特征分析 VAP根據發病時間，分為早發型VAP和晚發型VAP，機械通氣時間長易引起氣道引流不通暢，時間延長會增加局部細菌定植和細菌生物被膜的形成，進而增強細菌耐藥作用，增加VAP發生機會[10]。刁紅英[11]研究發現機械通氣時間每增加5 d，VAP發病率會增加12.48%。因此，在機械通氣過程中應及時評估病人，對符合拔管要求者，盡早撤機。采用開放式吸痰的方式在吸痰過程中因未能保證病人穩定的動脈氧分壓和呼氣末正壓，易造成噴濺，引起含菌氣溶膠的擴散，易發生VAP。在臨床工作中要充分評估病人及工作環境，選擇合適的吸痰方式。在本研究中男性病人VAP的發生率高于女性病人，考慮原因可能為男性病人有吸煙史，吸煙會改變宿主與呼吸道菌群的動態平衡，易使菌群數量、種類增多，對于機械通氣病人，有吸煙史的男性更易增加呼吸道感染的風險，促進VAP的發生，與Xie等[12]研究結果一致。在本研究中，發生相關性肺炎多為外科病人，考慮原因為外科病人多為急性起病，接受的侵入性診療操作較內科病人多，因此存在感染風險大的可能性。其中規則38～46條顯示使用抑酸劑的病人VAP發生率高，占總數的83.8%。主要原因考慮為臨床工作中對合并有多種消化道出血高危因素如頭外傷、燒傷、凝血功能異常等機械通氣病人，為預防早期發生應激性潰瘍，減輕消化道出血風險的發生，預防性使用抑酸劑[2]。但同時抑酸劑的使用可使胃內pH值發生改變，胃液pH值升高，殺菌能力下降，導致胃腸道內細菌繁殖增加，人體氣道與消化道相鄰，若細菌反流入咽喉，會發生交叉感染，因而會增加VAP的發生風險[13]。本研究中留置胃管病人有126例，占總數的92.6%，考慮原因可能為插入胃管對病人的食管括約肌正常功能產生影響，進而導致食管括約肌未能正常關閉，引起食管反流，利于細菌定植于肺部，進而引發呼吸機相關性肺炎。

隨著年齡增長，身體各項機能減退，抵抗力逐步下降，呼吸道抵御能力逐步減弱，較常人更容易發生VAP[14]。對于老年病人而言，機體功能減退，纖毛運動功能減弱，易使呼吸道內分泌物堆積，促進定植菌的繁殖[15]，因此應關注老年病人VAP的發生，及早實施個性化干預。血清白蛋白作為營養評估的指標之一，低蛋白血癥可降低肺組織的抗感染和抗感染能力，進而導致呼吸道感染延遲愈合[16]，主要原因為病人因白蛋白低，導致全身及組織器官水腫，損傷重要臟器功能，對細菌的敏感性增加，導致VAP的發生率增加。對于機械通氣病人，醫護人員應關注病人的營養狀況，及時評估，盡早干預，確保每日營養供給，提高蛋白含量[17]。氣管插管作為有創人工氣道類型，在呼吸機輔助機械通氣過程中，較易破壞天然的上呼吸道保護屏障，細菌易附著于氣管導管上，大量繁殖并分泌胞外多糖，形成生物被膜，為定植菌提供生存環境[18]。同時氣管插管易聚集痰液等分泌物，較易使細菌進入支氣管末端，進而易引起VAP的發生。在臨床護理工作中要注重病人氣管插管導管的護理，工作人員注意手衛生，進行氣管插管導管維護時注意操作的規范性和有效性。

3.2 VAP發生各因素之間的關聯性分析 本研究中規則1～5揭示了經人工氣道通氣時長>5 d的關聯因素，主要特征為男性、>65歲、外科、伴有慢性疾病、使用抑酸劑、留置胃管、白蛋白<30 g/L、開放式吸痰。規則6～14揭示了開放式吸痰的關聯因素：男性、>65歲、外科、氣管插管、伴有慢性疾病、使用抑酸劑、留置胃管、白蛋白<30 g/L、經人工氣道通氣時長>5 d。規則15～30揭示了男性的關聯因素：>65歲、外科、氣管插管、伴有慢性疾病、使用抑酸劑、留置胃管、白蛋白<30 g/L、經人工氣道通氣時長>5 d、開放式吸痰。規則31～37揭示了外科的關聯因素：男性、>65歲、開放式吸痰、氣管插管、使用抑酸劑、氣管插管、白蛋白<30 g/L、經人工氣道通氣時長>5 d。規則38～46揭示了使用抑酸劑的關聯因素：男性、外科、伴有慢性疾病、開放式吸痰、氣管插管、留置胃管、白蛋白<30 g/L、經人工氣道通氣時長>5 d。規則47～52揭示留置胃管的關聯因素：男性、氣管插管、開放式吸痰、使用抑酸劑、經人工氣道通氣時長>5 d。規則1說明年齡>65歲伴有慢性疾病的男性病人發生VAP時有81.25的病人經人工氣道通氣時長>5 d，這類病人發生VAP的概率為11.765%。通過本研究，可探討出發生VAP的潛在變量間的關聯性，可幫助臨床快速高效識別合并多項危險因素的高危病人，盡早給予個性化干預措施，降低VAP的發生率。

4 小結

本研究通過進行關聯規則的Apriori算法分析，可通過變量間的強關聯，探索潛在變量間的內在關聯性。基于數據分析可知本研究中納入病人有關口腔護理方面多采用擦拭結合沖洗的方式，口腔護理次數多為4次，口腔護理液的選擇多為洗必泰碘，在臨床督查中護理管理者更應關注口腔護理措施落實是否到位。

以國家護理質量數據平臺上報數據為基石，數據來源客觀、真實，通過海量的數據挖掘，找出VAP發生病人之間存在的潛在的、內在強關聯因素，直觀評估VAP發生風險，可有效指導臨床對合并多項危險因素的病人予以高度重視，通過集束化、個性化的護理措施進行干預，降低VAP的發生，改善病人健康結局。由于本研究數據僅限于某一家三級甲等醫院，后期可考慮納入多中心、大樣本，多變量參與，采用多種研究方法共同對數據進行分析，提高數據分析的可信度。