預測ICU患者獲得碳青霉烯耐藥革蘭陰性桿菌感染的危險因素分析及列線圖模型構建*

唐 璐，李艷梅，劉 璐，劉 媛

中國人民解放軍西部戰區總醫院（成都 610083）

近年來我國碳青霉烯耐藥革蘭陰性菌（carbapenemresistant organism，CRO）的檢出率急劇上升[1]，其中以碳青霉烯耐藥鮑曼不動桿菌（carbapenem -resistant acinetobacter baumannii，CRAB）、碳青霉烯耐藥銅綠假單胞菌（carbapenem-resistant pseudomonas aeruginosa，CRPA）、碳青霉烯耐藥肺炎克雷伯菌（carbapenemresistant klebsiella pneumoniae ，CRKP）為主的細菌感染是導致ICU患者直接或間接死亡的重要因素[2-3]。因目前我國ICU患者CRO感染的治療手段有限，其預測模型也較少，故本研究的目的在于明確ICU患者感染CRO的特征，找出感染危險因素，構建列線圖模型，以期為臨床醫生盡早發現和防控CRO感染提供參考依據。

1 數據與方法

1.1 數據來源

通過實驗室信息系統（laboratory information system，LIS）回顧性收集中國人民解放軍西部戰區總醫院ICU 2020 年1 月至2022 年12 月住院期間首次感染CRO和首次感染碳青霉烯敏感革蘭陰性桿菌（carbapenem-sensitive organism，CSO）的患者360例，分為CSO組和CRO組，CSO組124例，CRO組236例。使用whonet5.6并結合醫院信息系統（hospital information system，HIS）收集患者的臨床資料用于危險因素分析。納入標準：1）參考《醫院感染診斷標準》[4]篩選病例；2）首次感染CRO或CSO的患者。排除標準：1）入住ICU＜48 h檢出的病原菌；2）患者轉入ICU前已感染CRO或CSO；3）臨床資料記錄不全者。

1.2 細菌鑒定及藥敏

使用法國生物梅里埃公司VITEK-2 全自動微生物鑒定儀對細菌進行鑒定和藥敏試驗，輔助藥敏試驗采用K-B紙片擴散法，藥敏結果判定參考美國臨床與實驗室標準協會標準2022 版（clinical and laboratory standards institutes，CLSI2022）。

1.3 統計學方法

使用whonet5.6 系統收集患者信息，采用隨機數字表法將所有患者分為訓練集和測試集，比例為7∶3。統計分析使用R4.1.3 版本。定量資料采用（）描述，組間比較采用t檢驗。定性資料采用例數（%）描述，組間比較采用χ2檢驗。通過LASSO回歸進行預測變量篩選，Nomogram用于顯示LASSO回歸的結果。通過Logistic回歸建立ICU感染CRO的風險預測模型，并采用列線圖方式顯示累計風險。校準曲線結合Hosmer-Lemeshow檢驗用于確認模型的擬合效果。使用Delong檢驗比較AUC差異，通過受試者工作曲線（receiver operating characteristic curve，ROC）分析判別能力，使用決策曲線分析法（decision curve analysis，DCA）判斷使用模型是否有收益。內部驗證通過十折交叉驗證完成。檢驗水準α除特別說明外均設定為0.05。

2 結果

2.1 CRO 病原菌分布

共檢出CRO 236 株，主要為鮑曼不動桿菌（56.3%）、銅綠假單胞菌（21.6%）、肺炎克雷伯菌（13.6%）。CRO主要來自呼吸道標本（82.0%），其余為血、尿液標本等。

2.2 兩組患者一般資料比較

兩組患者碳青霉烯藥物使用、抗生素使用時長＞7 d、入住ICU時長＞7 d、氣管插管、使用鼻飼管、使用呼吸機情況比較，差異有統計學意義（P＜0.05）（表1）。

表1 兩組患者一般資料比較[n（%）]

2.3 變量篩選

通過對22 個變量的統計分析，最終有6 個變量保留在基于二項式偏差最小標準的LASSO回歸模型中（圖1）。

2.4 列線圖模型構建

多變量Logistic回歸中包含的6 個變量分別為：使用碳青霉烯、使用抗生素＞7 d、氣管插管、使用鼻飼管、入住ICU＞7 d和使用呼吸機（表2）?；诖四Ｐ?，構建可視化列線圖（圖2），通過不同危險因素的得分累加所得總分預測ICU患者CRO的感染風險。

圖2 ICU患者CRO感染風險預測模型圖

表2 兩組患者的多因素分析

2.5 預測模型的驗證

基于訓練集數據形成的Nomogram模型預測ICU患者CRO感染發生的AUC為0.824（95 % CI：0.778～0.870）（圖3）。訓練集中ICU患者CRO感染發生的十折交叉驗證平均AUC為0.78。DeLong檢驗將兩組AUC面積進行比較，差異無統計學意義（D=177.690，P=0.175）。對于這兩個隊列，對訓練集和測試集中數據分別進行Hosmer-Lemeshow檢驗（擬合優度檢驗）評價模型的校準度，結果顯示該預測模型在訓練集和測試集均有較好的擬合性（P＞0.05）（圖4）。訓練集模型和測試集模型的臨床最大凈獲益值閾值概率區間分別為30%～100%和35%～75%，提示模型具有很好的臨床適用性，可帶來臨床凈收益（圖5）。

圖3 預測模型的ROC曲線

圖4 預測模型的校準曲線

圖5 預測模型的DCA曲線

3 討論

碳青霉烯類藥物是治療革蘭陰性桿菌的一線抗生素，但近年來其耐藥率卻不斷提高。CRO的主要耐藥機制包括：1）產碳青霉烯酶水解碳青霉烯類藥物，部分細菌膜孔蛋白突變、缺失，產AmpC酶或超廣譜β-內酰胺酶阻礙藥物穿透細菌；2）細菌泵高表達引起外排泵排出藥物從而降低抗菌活性。目前臨床對CRO缺乏有效藥物，嚴重危害患者，特別是ICU患者的生命安全，為臨床抗感染治療帶了嚴峻挑戰。

我院ICU感染類型以呼吸道感染、血流感染、泌尿道感染為主。從中分離培養出的前3 種CRO分別為鮑曼不動桿菌（56.3%）、銅綠假單胞菌（21.6%）和肺炎克雷伯菌（13.6%）。鮑曼不動桿菌常定植于呼吸道黏膜，對于免疫力低下的ICU患者易引起呼吸道相關性肺炎。有研究[5]顯示，亞洲有36%以上的ICU獲得性肺炎感染都與鮑曼不動桿菌有關。另外鮑曼不動桿菌還是導致醫院獲得性血流感染的常見菌，占該病例的12%以上[6]。銅綠假單胞菌是一種常見的醫院內條件致病菌，該菌特點是環境適應能力強、易產生耐藥性，且耐藥機制復雜，即使是初次分離的敏感菌株在使用抗菌藥物治療3～4 d后就可能出現多重耐藥。銅綠假單胞菌感染ICU患者后，部分細菌會形成一層生物莢膜，導致臨床治療效果差，病死率高。肺炎克雷伯菌作為條件致病菌引起的院內感染十分常見。當機體抵抗力下降時，高毒力型肺炎克雷伯菌易引起患者肺部感染，最終引起肺炎、菌血癥、化膿性感染、肝膿腫等[7]。

研究[8]顯示，CRO的感染與ICU的不良預后操作關系密切，盡早發現導致感染的危險因素并給予個體化抗感染治療對于降低患者感染風險至關重要。本研究通過回顧性分析患者資料，利用Logistic多因素回歸分析篩選變量構建預測模型，分別將碳青霉烯類抗生素、氣管插管、使用抗生素時長＞7 d、使用鼻飼管、使用呼吸機、住院時長＞7 d納入危險因素分析。對單因素分析如下：1）碳青霉烯類抗生素作為一類非典型性β-內酰胺類抗菌藥物，因其抗菌譜廣，抗菌活性強，臨床適應證多等特點，在多重耐藥菌感染、重癥感染及免疫缺陷患者感染的治療中發揮重要作用，是目前治療各種嚴重感染的重要藥物之一[9]。臨床醫生在面對病情重、免疫力低下的ICU患者時，通常將其作為首選抗生素使用，但藥物不合理應用容易導致機體菌群失調[10]，消滅了敏感細菌，增加耐碳青霉烯類病原菌株的生存優勢，尤其是對碳青霉烯類藥物的不敏感性會通過質粒轉移傳遞，從而增加該菌群數量，增加耐藥菌感染風險[11]。臨床在制定抗感染治療方案時，涉及到使用碳青霉烯類抗生素時需慎重。2）氣管插管通過搭建人工氣道用以重癥患者的輔助通氣，是ICU常見的急救介入技術[12]。本研究顯示，我院ICU中70%的CRKP感染都伴隨氣管插管操作。ICU對患者行氣管插管的操作相較于普通病區更頻繁，容易導致患者下呼吸道黏膜受損。下呼吸道對空氣的溫濕度有調節作用，對異物也具有一定的清除、防御功效，故一旦受損，將降低人體免疫力。若此時病房或患者口腔中的定植菌在導管內壁生長，易在下呼吸道局部形成具有生物膜的細菌[13]。又因生物膜具有阻隔、限制藥物擴散至作用部位的功能，所以患者對抗菌藥物的耐藥率也隨之上升。3）經本研究分析和研究[14]報道，入住ICU＞7 d作為預測模型得分第二高的危險因素，臨床需重視。我院ICU環境中常分離培養出耐碳青霉烯酶型的定植菌，與研究[15-16]關于ICU環境中定植菌的研究結果一致，這些細菌難以被完全消滅。住院時間過久會直接或間接導致患者接觸耐藥病原菌的概率增加，提高感染風險。4）本研究發現，諸多ICU患者在檢出CRO前，都曾長時間使用抗生素治療，抗生素使用時長＞7 d將提高細菌轉變為CRO的概率。長期使用抗生素會出現選擇性壓力，又因細菌獲得性耐藥包括染色體和質粒介導[17]，所以會最終誘導耐藥菌的快速增殖。5）ICU患者多無法自主進食，需經過鼻腔將胃管送到患者的胃中以輸送食物、水分以及藥物。但若鼻飼管操作不當[18]或留存體內時間過長，很可能會造成患者的鼻、咽和食管黏膜出現潰瘍和出血等并發癥，嚴重情況會出現吸入性肺炎，即鼻飼管肺炎[19]。6）呼吸機的使用提高了ICU患者感染CRO的風險。呼吸機能暫時替代肺臟功能，輔助患者呼吸，但研究[20]發現，長時間機械通氣會增加呼吸機相關肺炎耐藥菌的感染風險。我院最常見的耐藥菌以CRKP、CRAB為主，其原因是肺炎克雷伯桿菌、鮑曼不動桿菌屬于人體口咽部定植菌且廣泛分布于封閉環境，因ICU患者處于免疫力下降狀態，更易引發內源性感染，另外呼吸機管路是進行通氣治療的主要途徑，若呼吸機管路受到污染，可導致肺炎發生，在ICU治療的時間越長，發生呼吸機相關性肺炎的可能性越大[21]。

本研究也存在一定局限性：第一，所有數據均來自同一所三甲醫院，因醫院地理位置原因，就診人群主要來自西南片區，患者人群代表性不足，易導致研究結果出現一定地域性差異；第二，因本研究為單一回顧性研究，且統計時間跨度較長，故收集到影響ICU患者感染CRO的因素有限，模型必然存在一定偏倚性。

綜上所述，列線圖預測模型能夠直觀、快捷地反映預測結果，結合危險因素分析，可為臨床醫生盡早制定個體化防治方案提供參考依據，有效降低ICU患者獲得感染CRO的概率。