耐碳青霉烯類腸桿菌感染的危險因素分析和列線圖預測模型的構建

張 俊,欒和偉,閔 敏,陳 寅

江蘇大學附屬句容醫院檢驗科,江蘇鎮江 212400

腸桿菌科細菌感染已經成為近年來我國常見的門、急診和住院患者細菌感染的主要致病菌類型,常引起肺部感染、血流感染及尿路感染等[1]。碳青霉烯類抗菌藥物因其獨特的分子結構對革蘭陽性菌和革蘭陰性菌均具有有效的殺菌作用,故被廣泛用于治療細菌感染[2]。由于碳青霉烯類抗菌藥物的大量使用,耐碳青霉烯類腸桿菌(CRE)檢出率不斷增多,全世界不同地區均有相關暴發病例的報道。由于CRE傳播速度快、耐藥率高、病死率高[3],其引發的感染已經成為一場威脅全球健康的公共危機[4]。碳青霉烯類耐藥機制主要包含碳青霉烯酶水解β-內酰胺酶、外排泵的高度表達、孔蛋白突變引起的膜通透性變化以及青霉素結合蛋白(PBP)對抗菌藥物的親和力下降[5]。由于其復雜的耐藥機制,目前CRE的治療仍缺乏有效的手段,增加了患者的病死率[6],給臨床治療帶來巨大的挑戰。本研究以本院近幾年住院患者中檢出CRE感染患者為研究對象,回顧性分析CRE感染患者的菌株分布和危險因素,探索控制CRE感染的關鍵,通過將危險因素轉化為可視化圖形建立預測模型來滿足臨床個體化定量評估篩查的需求,以期早期識別、早期防控,有效遏制細菌耐藥和傳播,從而降低臨床CRE感染率和病死率?，F報道如下。

1 資料和方法

1.1一般資料 回顧性選擇2018年7月至2023年2月在本院住院期間發生CRE感染的81例患者(81株CRE)作為CRE組,同時按1∶1原則隨機選取同期確診碳青霉烯類藥物敏感的腸桿菌科細菌(CSE)感染的住院患者81例(81株CSE)作為CSE組,進行回顧性對照分析。納入標準：(1)細菌感染診斷參照《醫院感染診斷標準(試行)》[7]中的相關標準。(2)入院時間≥48 h。(3)臨床資料完整。排除標準：(1)混合其他病原菌感染。(2)同一患者重復檢出。(3)入院前已發生CRE感染。本研究經本院醫學倫理委員會審核通過。所有患者均知情同意并簽署知情同意書。

1.2方法

1.2.1資料收集 通過醫院病歷系統收集入組的住院患者的臨床資料,包括(1)患者的基本信息：住院號、性別、年齡、科室;(2)基本健康狀況：既往疾病史(心腦血管疾病、腎功能不全、糖尿病、高血壓、腫瘤);(3)侵入性操作史：留置導尿管、留置胃管、感染前3個月內手術史、機械通氣、留置中央靜脈導管;(4)感染前抗菌藥物使用情況：碳青霉烯類藥物、三代頭孢菌素、加酶抑制劑、喹諾酮類藥物的使用情況;(5)感染前半年內住院次數。

1.2.2病原菌培養、鑒定及藥敏試驗 將臨床采集的患者痰液、血液、尿液、膿液等標本送至檢驗科微生物室進行病原微生物培養,菌株的分離、培養均嚴格按照《全國臨床檢驗操作規程》(第4版)[8]中的相關要求進行操作。使用鄭州安圖生物有限公司生產的血瓊脂平板、巧克力平板進行細菌分離培養,使用法國生物梅里埃公司生產的Vitek 2-Compact系統的GN鑒定卡進行微生物鑒定,使用GN13藥敏卡測定腸桿菌科細菌對青霉素類、β-內酰胺類/β-內酰胺酶抑制劑、頭孢菌素類、頭霉素類、單環類、碳青霉烯類、氨基糖苷類、喹諾酮類、磺胺類和其他類共計19種臨床抗菌藥物的最低抑菌濃度(MIC),根據美國臨床與實驗室標準協會(CLSI)最新標準進行藥敏試驗結果的判斷。

1.3統計學處理 采用SPSS 26.0統計軟件進行數據分析。計數資料以例數或百分比表示,組間比較采用χ2檢驗。采用多因素Logistic回歸分析住院患者發生CRE感染的影響因素。采用R語言4.2.2版本的“rms”程序包繪制列線圖,“rmda”程序包繪制校準曲線來評估模型的預測效能。

2 結 果

2.1CRE的來源標本及分布情況 本研究81株CRE來源標本主要為痰液標本59份(72.84%)、中段尿標本10份(12.35%)和全血標本7份(8.64%),還有少量分泌物標本3份(3.70%)和引流液標本2份(2.47%)。

2.2CRE感染菌株種類及分布情況 81株CRE中肺炎克雷伯菌38株(46.91%)、大腸埃希菌17株(20.99%)、陰溝腸桿菌10株(12.35%)、產氣腸桿菌8株(9.88%)、黏質沙雷菌5株(9.88%),產酸克雷伯菌、弗氏檸檬酸桿菌和解鳥氨酸拉烏爾菌各1株(各占1.23%)。

2.3CRE組和CSE組患者臨床資料比較 CRE組和CSE組患者性別及合并心腦血管疾病、留置導尿管、留置胃管、感染前3個月內有手術史、機械通氣、留置中央靜脈導管、感染前使用碳青霉烯類藥物、感染前使用三代頭孢菌素、感染前使用加酶抑制劑和感染前半年內反復住院次數≥2次的比例比較,差異均有統計學意義(P<0.05)。見表1。

表1 CRE組和CSE組患者臨床資料[n(%)]

2.4多因素Logistic回歸分析住院患者發生CRE感染的影響因素 以患者是否發生CRE感染為因變量(賦值：發生=1,未發生=0),以表1中差異有統計學意義的指標作為自變量[性別(賦值：男=1,女=0)、存在心腦血管疾病(賦值：有=1,無=0)、留置導尿管(賦值：有=1,無=0)、留置胃管(賦值：有=1,無=0)、感染前3個月內手術史(賦值：有=1,無=0)、機械通氣(賦值：有=1,無=0)、留置中央靜脈導管(賦值：有=1,無=0)、感染前使用碳青霉烯類藥物(賦值：有=1,無=0)、感染前使用三代頭孢菌素(賦值：有=1,無=0)、感染前使用加酶抑制劑(賦值：有=1,無=0)及半年內反復住院次數(賦值：≥2次=1,<2次=0)]為自變量,進行多因素Logistic回歸分析。結果顯示感染前3個月內手術、感染前使用碳青霉烯類藥物、感染前使用加酶抑制劑、合并心腦血管疾病及感染前半年內住院次數≥2次是導致住院患者發生CRE感染的危險因素(P<0.05)。見表2。

表2 多因素Logistic回歸分析住院患者發生CRE感染的影響因素

2.5住院患者發生CRE感染的危險因素列線圖模型的建立 采用表2中差異有統計學意義的自變量構建類預測模型：Z=1.148×X感染前3個月內手術+2.920×X感染前使用碳青霉烯類藥物+1.594×X感染前使用加酶抑制劑+0.914×X合并心腦血管疾病+2.159×X感染前半年內住院次數≥2次-2.311?；谏鲜龊Y選的危險因素構建住院患者發生CRE感染的列線圖模型,結果顯示：各危險因素對應的分值自上而下依次為40、100、55、31、74分。各個因素的分值相加得到總分對應患病的風險,總分越高,住院患者發生CRE感染的可能性就越大。見圖1。如果1名合并心腦血管疾病的患者,感染前使用加酶抑制劑藥物,其發生CRE感染的概率是0.549。

圖1 預測患者發生CRE感染的列線圖模型

2.6列線圖模型的校準曲線 采用Bootstrap法進行內部驗證,結果顯示：列線圖模型校準曲線C-index為0.898(95%CI：0.849～0.948),校準曲線與標準曲線擬合度良好,表明該模型與預測數據吻合度較好。見圖2。

圖2 列線圖預測模型的校準曲線

3 討 論

腸桿菌科細菌是人體腸道的定殖菌,一般情況下不致病,當人體免疫力低下時,其作為條件致病菌易發生醫院內感染,主要包含肺炎克雷伯菌、大腸埃希菌、陰溝腸桿菌和產氣腸桿菌等[9-10]。近年來由于抗菌藥物的廣泛使用,耐藥細菌的檢出率逐年升高,CRE因其致死率高、傳播速度快引起臨床廣泛的關注。

本研究顯示本院檢出的CRE來源的標本主要為痰液,其次為中段尿、全血,也有少量的分泌物和引流物,表明CRE是呼吸道感染的主要致病菌,與既往其他醫院的研究結果一致[11-12]。本研究81株CRE中前3位耐藥菌株分別是肺炎克雷伯(46.91%)、大腸埃希菌(20.99%)和陰溝腸桿菌(12.35%),與我國CHINET細菌耐藥性檢測數據一致[13-15]。

既往有研究已證實,發生CRE感染的危險因素包括感染前使用抗菌藥物[16]、侵入性操作治療[17]、使用免疫抑制劑、住院時間長、入住科室和老年人群[18-19]等,不同的研究人群、不同的科室感染CRE的危險因素存在一定的差異。本院作為一所綜合性醫院,利用多因素Logistic回歸篩選本院住院患者發生CRE感染的危險因素,結果顯示感染前3個月內手術、感染前使用碳青霉烯類藥物、感染前使用加酶抑制劑、合并心腦血管疾病及感染前半年內住院次數≥2次是影響本院住院患者發生CRE感染的危險因素(P<0.05)。分析其原因可能為感染前3個月內手術作為一種侵入性操作治療,一方面會破壞身體的固有屏障增加感染的風險,另一方面也會在操作過程中直接侵入耐藥菌。感染前使用碳青霉烯類藥物和加酶抑制劑會在一定程度上增加CRE的感染風險,可能與抗菌藥物的不合理使用有關,這就直接導致機體正常菌群的失調同時可能誘導耐藥的發生。合并心腦血管疾病導致患者機體抵抗力降低、病情加重,容易延長住院時間。醫院環境中存在通過空氣和醫務人員接觸傳播的定植耐藥菌,感染前半年內多次住院會增加感染發生的風險。

列線圖模型是一類在多因素Logistic回歸模型的基礎上可以整合多個危險因素預測指標的圖形,可以形象、直觀地評估個體患者發生CER感染的風險,有效識別高?；颊?以加強對患者的動態監測并促進治療方案的調整[20-21]。本研究基于上述篩選的危險因素構建本院住院患者發生CRE感染的列線圖模型,醫務人員可通過簡單的作圖快速計算出患者的感染風險。使用校準曲線驗證構建模型的效能,校準曲線C-index為0.898(95%CI：0.849～0.948),校準曲線趨于理想曲線,表明模型有較好的預測效能。醫務人員可使用該模型篩選高危群體,根據患者的各項指標情況,采取相應的干擾措施以降低總分值,如加強醫務人員的日常無菌規范化操作、嚴格抗菌藥物的使用、關愛合并基礎疾病免疫力低下患者,同時及早進行微生物篩查,對于腸道定植患者及早單間隔離,避免發生醫院內感染。

本研究存在一定的不足：首先,研究組納入的數據來源單一,且樣本量有限,不一定能代表整體。其次,納入預測本院住院患者發生CRE感染的因素有限。再次,模型的驗證未使用外部數據,難以避免其過擬合現象。故該模型還需要多中心、大規模數據進一步進行驗證和完善。

綜上所述,臨床應對感染前3個月內手術、感染前使用碳青霉烯類藥物、感染前使用加酶抑制劑、合并心腦血管疾病及感染前半年內住院次數≥2次的住院患者予以高度重視,警惕其發生CRE感染。根據上述危險因素繪制的列線圖模型能夠有效地預測本院住院患者發生CRE感染的風險,有助于臨床早期篩查CRE感染的高風險患者,據此醫務人員可制訂個體化防治策略,從而降低CRE感染的風險。