口腔鳞状细胞癌患者修复重建术后感染的病原学特征及感染风险预测模型的构建

苏俊琪，宋 扬，谢 尚

(北京大学口腔医学院·口腔医院1. 检验科，2. 口腔颌面外科，国家口腔医学中心，国家口腔疾病临床医学研究中心，口腔数字化医疗技术和材料国家工程实验室，口腔数字医学北京市重点实验室，国家卫生健康委员会口腔医学计算机应用工程技术研究中心，国家药品监督管理局口腔生物材料重点实验室，北京 100081)

口腔鳞状细胞癌(oral squamous cell carcinoma, OSCC)是最常见的口腔颌面部恶性肿瘤，占口腔黏膜和唇部恶性肿瘤的90%～95%，是世界第六大常见恶性肿瘤[1]。根治性肿瘤切除、颈淋巴结清扫并游离皮瓣修复重建术是OSCC的最主要治疗手段。由于口腔颌面部结构复杂、手术风险很高，有助于形成多处创口的微生物群多样性，导致这类手术的感染风险很高[2]。术后感染是口腔颌面外科手术后的常见并发症，造成术后感染的原因也颇为复杂。由于口腔内需氧和厌氧菌群混合定植，修复重建术会破坏口腔内微生态平衡；口腔与口咽和呼吸道相通，口腔、鼻腔湿润温暖的生理环境易滋生细菌；以及口腔颌面部腔窦间隙较多，结构复杂，使得手术消毒不彻底，因此术后手术部位感染与肺部感染是最常见的并发症[3-4]。既往有研究分析了口腔颌面外科术后感染的相关因素[5]，但鲜有针对OSCC患者术后感染影响因素的研究，临床更缺乏系统的感染风险预测模型来预测OSCC修复重建术后感染的发生情况。

本研究对OSCC患者修复重建术后病原菌的感染特征进行分析，确定术后感染危险因素并建立感染风险预测模型，以期为临床合理使用抗菌药物，防控感染相关因素，降低感染率，减少术后并发症提供科学依据。

1 资料与方法

1.1 研究对象

收集2018年1月至2020年12月北京大学口腔医院收治的行根治性肿瘤切除并游离皮瓣修复重建的OSCC患者1 596例为研究对象，其中女性患者482例，男性患者1 114例，年龄18～88岁，平均(58.68±11.88)岁。纳入标准：(1)经组织病理确诊原发性OSCC且分型明确，感染诊断参照国家卫生健康委员会颁布的《医院感染诊断标准》[6]；(2)患者均行根治性肿瘤切除，颈淋巴结清扫并游离皮瓣修复重建；(3)无头颈部肿瘤病史；(4)患者在术前无其他原发性疾病和感染的存在。排除标准：(1)术前接受放疗者；(2)存在严重脏器功能障碍者；(3)病历资料缺失或临床信息不全者。

1.2 病原学鉴定

根据《全国临床检验操作规程》(第4版)对临床发生术后感染患者的相应部位取材，样本类型包括脓液、痰液、病变组织等。对感染患者的送检标本进行病原菌培养鉴定，剔除同一患者相同部位的重复菌株。病原菌鉴定采用法国Biomerieux公司生产的API细菌鉴定系统。采用纸片扩散K-B法和最小抑菌浓度(minimal inhibitory concentration, MIC)法进行药物敏感试验。根据美国临床实验室标准化研究所(Clinical and Laboratory Standards Institute，CLSI)推荐的标准操作，折点判定标准遵循CLSI(2017版)标准。金黄色葡萄球菌(Staphylococcusaureus)的万古霉素药物敏感性(简称药敏)试验采用法国Biomerieux公司生产的E-test条进行测定，判读MIC结果，其余药敏纸片为英国Oxoid公司产。药敏试验培养基均参照CLSI相关要求采用M-H培养基，对链球菌则选用M-H琼脂加入5%(体积分数)绵羊红细胞。质控菌株为金黄色葡萄球菌ATCC25923、铜绿假单胞菌(Pseudomonasaeruginosa)ATCC27853、大肠埃希菌(Escherichiacoli)ATCC25922，来源自国家卫生健康委员会临床检验中心。

1.3 研究变量与数据收集

数据库来源为北京大学口腔医院临床数据随访资料库。对患者是否感染、感染部位、感染病原菌种类和耐药情况等感染情况和相关临床资料进行统计分析。为明确OSCC患者术后感染的影响因素，对感染组和未感染组患者的临床资料进行对比，包括以下几个方面：(1)患者因素：年龄、性别、体重指数(body mass index, BMI)、美国麻醉医师协会(Ameri-can Society of Anesthesiologists, ASA)麻醉风险分级、糖尿病病史、高血压病史；(2)术前实验室检查：白细胞计数和血清白蛋白；(3)肿瘤因素：肿瘤T分期、N分期和肿瘤直径；(4)手术因素：手术方案(气管切开、钛板重建、颌骨切除、颈淋巴结清扫范围和组织瓣种类)、手术时长和术中失血量；(5)住院因素：住院天数。

对于连续变量，分析中以中位数为分界点，将其转化为二分类变量。具体的自变量包括：性别、年龄(>60岁与≤60岁)、BMI(≤23与>23)、T分期(T1～T2与T3～T4)、N分期(N0与N+)、ASA分级(≥Ⅱ与<Ⅱ)、术前白细胞水平(≤6.3×109/L与>6.3×109/L)、术前血清白蛋白(≤41 g/L与>41 g/L)、合并糖尿病(是与否)、合并高血压(是与否)、肿瘤直径(>3 cm与≤3 cm)、颌骨切除(是与否)、游离瓣类型(骨瓣与软组织瓣)、颈淋巴结清扫术(同侧与双侧)、钛板重建(是与否)、气管切开(是与否)、手术时间(>260 min与≤260 min)、术中失血量(>200 mL与≤200 mL)和住院天数(>13 d与≤13 d)。以是否发生术后感染作为主要的结果变量。

1.4 统计学分析

2 结果

2.1 OSCC患者术后感染部位分布

1 596例OSCC患者中有154例发生术后感染，感染率为9.65%，感染部位以手术切口和呼吸道为主(表1)。

表1 口腔鳞状细胞癌感染患者术后感染部位分布及构成比Table 1 Distribution and constituent ratio of the infection sites in oral squamous cell carcinoma patients

2.2 术后感染患者病原菌分布

感染患者共培养检出病原菌268株，其中革兰阴性菌240株，革兰阳性菌23株，真菌5株(表2)。

表2 口腔鳞状细胞癌感染患者病原菌分布及构成比Table 2 Distribution and constituent ratio of the pathogens in oral squamous cell carcinoma patients

2.3 OSCC修复重建术后感染的主要病原菌对抗菌药物的耐药性分析

2.3.1革兰阴性菌对抗菌药物的耐药率 OSCC修复重建术后感染的病原菌中，革兰阴性菌240株，其中多重耐药20株[占8.33%，包括肺炎克雷伯菌(Klebsiellapneumoniae)10株，大肠埃希菌8株，产酸克雷伯菌(Klebsiellaoxytoca)和奇异变形杆菌(Proteusmirabilis)各1株]，超广谱β-内酰胺酶(extended-spectrum β-lactamase，ESBLs)(+)18株。值得注意的是，大肠埃希菌多重耐药率较高，达66.7%，ESBLs(+)率33.3%。革兰阴性菌中，株数占比前4位的耐药率见表3，其中铜绿假单胞菌对亚胺培南等10种抗菌药物均存在一定的耐药，对亚胺培南和美罗培南等碳青霉烯类抗菌药物的耐药率最高，对头孢他啶等头孢类抗菌药物其次，对左氧氟沙星、环丙沙星等喹诺酮类抗菌药物比较敏感。肺炎克雷伯菌对哌拉西林和头孢呋辛的耐药率较高，阴沟肠杆菌(Enterobactercloacae)对头孢噻肟和头孢他啶的耐药率较高，鲍氏不动杆菌(Acinetobacterbaumannii)对常用抗菌药物的耐药率较低(表3)。

表3 口腔鳞状细胞癌感染患者主要革兰阴性菌的耐药情况Table 3 Drug resistance of major Gram-negative bacteria to antibacterial drug in oral squamous cell carcinoma patients

2.3.2革兰阳性菌对抗菌药物的耐药率 OSCC患者术后感染病原菌中革兰阳性菌23株，其中耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(methicillin-resistantStaphylococcusaureus, MRSA)占12.5%，耐甲氧西林表皮葡萄球菌(methicillin-resistantStaphylococcusepidermidis, MRSE)占25%。革兰阳性菌中，株数占比前3位的病原菌耐药率见表4。粪肠球菌(Enterococcusfaecalis)对红霉素的耐药率为66.67%，金黄色葡萄球菌对青霉素的耐药率为100.00%，对红霉素和克林霉素的耐药率较高(均为50.00%)，两种菌对万古霉素均敏感，三种病原菌对其他常用抗菌药物耐药率均较低(表4)。

表4 口腔鳞状细胞癌感染患者主要革兰阳性菌的耐药情况Table 4 Drug resistance of major Gram-positive bacteria to antibacterial drug in oral squamous cell carcinoma patients

2.4 OSCC修复重建术后感染的单因素分析

采用Logistic回归分析OSCC患者术后感染的相关因素(表5)。单因素分析表明，性别、BMI、T分期、N分期、ASA分级、术前白细胞计数、术前血清白蛋白水平、肿瘤直径、颌骨切除情况、游离瓣种类、颈淋巴结清扫术、钛板重建、气管切开、手术时间、术中失血量和住院天数这16个因子是OSCC修复重建术后感染的影响因素(P<0.05)。年龄、合并糖尿病、合并高血压对术后感染无显著影响。

2.5 OSCC修复重建术后感染的多因素分析及风险模型构建

将在单因素分析中P<0.05的因子进一步纳入Logistic多因素逐步回归分析，结果显示，N分期≥1 (OR=1.961，95%CI：1.3～2.9，P=0.001)、ASA分级≥Ⅱ级(OR=1.679，95%CI：1.0～2.8，P=0.043)、气管切开(OR=2.503，95%CI：1.5～4.1，P<0.001)和住院天数>13 d(OR=4.862，95%CI：2.9～8.3，P<0.001)是OSCC修复重建术后感染的独立危险因素(P<0.05，表5)，与术后感染风险的增加显著相关。

表5 口腔鳞状细胞癌患者术后感染的单因素和多因素Logistic回归分析Table 5 Univariate and multivariate Logistic regression analysis of factors predicting postoperative infection in oral squamous cell carcinoma patients

基于Logistic回归分析结果，纳入这4个独立危险因素用于建立OSCC游离皮瓣修复重建术后感染的风险预测模型：预测概率值P=1/(1+e-a),a=-0.803+0.674×(N分期≥1)+0.518×(ASA分级≥Ⅱ级)+0.918×(气管切开)+1.581×(住院天数>13 d)，采用Hosmer-Lemeshow检验，结果显示χ2=10.647，P=0.223，提示该模型拟合度较好，见表6。

表6 口腔鳞状细胞癌患者修复重建术后感染的风险预测模型Table 6 The risk prediction model for postoperative infection in oral squamous cell carcinoma patients undergoing free flap reconstruction

2.6 OSCC修复重建术后感染风险预测模型的预测效能

采用ROC评价OSCC患者行修复重建术后感染预测模型的预测效能，结果显示该模型预测术后感染的AUC为0.818，95%CI为0.789～0.846(P<0.05，图1)，感染模型评分诊断临界值为0.117，敏感性为76.6%(118/154)，特异性为72.8%(1 050/1 442)，提示得分为0.117及以上的患者术后感染的风险概率更大。此模型可用于临床评估OSCC患者的感染风险，对OSCC患者游离皮瓣修复重建术后的感染发生具有良好的预测能力。

ROC, receiver operating characteristic; AUC, area under the curve; SE, standard error.图1 口腔鳞状细胞癌患者修复重建术后感染风险预测模型的ROC曲线Figure 1 ROC curve analysis of the risk factors for predicting infection in oral squamous cell carcinoma patients undergoing free flap reconstruction

3 讨论

手术部位感染和肺部感染是口腔颌面外科术后较常见的并发症，本研究154例OSCC术后感染病例中，以手术部位感染为主，占59.09%，其次为呼吸道感染，这与Manchon等[7]的研究报道的结论略有差异，该研究认为在口腔颌面外科术后最易发生感染的部位是呼吸道，其次为手术切口。大部分口腔颌面外科患者均需要在全身麻醉气管插管下进行手术操作，而插管位置在患者口腔或鼻腔等部位，加之术后呼吸道分泌物较多，极易滋生各种病原菌，导致医院感染的发生[8]。本研究分析了OSCC患者术后感染最常见的细菌种类及其对临床实践中常见药物的敏感性，提示临床可以将针对OSCC患者术后感染常见病原微生物的敏感性药物作为针对性的手术预防用药，还应依据患者病原菌药敏测定结果，结合临床情况合理选用抗菌药物，也要依据药敏测定结果对抗菌药物适时调整，从而降低患者术后感染的发生率。需要说明的是，本研究中的病原微生物检验局限于普通细菌培养，未针对厌氧菌开展特殊培养。鉴于在引起口腔颌面部感染的病原菌中厌氧菌通常也占有相当比例，所以可能导致术后感染患者的病原菌培养阳性率降低。

随着以往数十年预防性使用抗生素，特别是多数恶性肿瘤患者需要接受抗生素治疗，长期、大剂量抗菌药物使用容易导致耐药病原菌的滋生和传播，使医院感染率进一步增加，尤其是对病原菌的多重耐药性不断增加。随着广谱及超广谱抗菌药物的大量使用，肠杆菌科细菌的耐药模式不断变化，逐渐由外排泵机制转为ESBLs机制[9]。促成改变的主要原因是来自抗菌药物的选择压力。Batard等[10]的研究也发现，抗生素选择作用并不局限于头孢菌素类药物，大肠埃希菌对第三代头孢菌素的耐药性低于对喹诺酮类药物，这使得对喹诺酮类药物耐药的大肠埃希菌依然可以使用三代头孢菌素进行治疗，该研究认为此现象与先前的抗感染治疗中首选且高强度应用喹诺酮类药物有关。

本研究对OSCC患者术后感染的病原菌种类及药敏试验结果进行分析后发现，铜绿假单胞菌的分离率高达32.5%，明显高于国内文献报道[11]。这可能是由于口腔颌面外科患者应用广谱抗菌药后，不仅对其他细菌产生抑制性作用，而且对机体抗定植功能产生了损害性作用。由于临床上各种置管、机械通气等侵袭性诊疗手段的应用不断增加，患者在长期住院、病情危重和免疫力低下时，会引起呼吸道感染及相应部位感染的概率增加[12-13]。铜绿假单胞菌对碳青霉烯类抗生素的耐药率最高，这可能与其碳青霉烯酶的产生、外排泵的过度表达、外膜孔蛋白的缺失或表达减少、生物膜的形成以及青霉素结合蛋白靶位改变等特殊因素有关[14-16]。铜绿假单胞菌对左氧氟沙星和环丙沙星这两种喹诺酮类药物的耐药率较低，分别为1.15%和0，可能与临床在抗感染治疗时普遍优先应用头孢类抗生素有关。上述结果提示，临床在术后若发生铜绿假单胞菌感染，或头孢类抗生素治疗感染无效以及出现其他特征性相关症状(如绿色渗出物)时，结合患者其他临床指标进行综合判断的前提下，可优先考虑应用喹诺酮类抗生素进行抗感染治疗。

将药敏试验中选用的抗生素按照头孢类和非头孢类分为两组，对肺炎克雷伯菌和阴沟肠杆菌复合群的两组药敏结果进行分析后发现，头孢类抗生素耐药率普遍较高，肺炎克雷伯菌对头孢哌酮、头孢噻肟、头孢曲松的耐药率分别为 28.57%、30.36%、30.36%，阴沟肠杆菌复合群分别为 21.74%、30.43%、26.09%。肺炎克雷伯菌和阴沟肠杆菌对碳青霉烯类抗生素亚胺培南、美罗培南的耐药率均为0；对头孢/酶抑制剂类抗生素哌拉西林/三唑巴坦的耐药率分别为1.79%、4.35%；对喹诺酮类抗生素左氧氟沙星的耐药率分别为 5.36%，4.35%；对氨基糖苷类抗生素阿米卡星的耐药率均为0。将对头孢类药物与非头孢类药物的耐药率分别进行两两比较，差异均有统计学意义(P<0.05)，此结果可能与国内临床菌株的分子流行型别的耐药率差异及目前临床抗感染治疗的首选药物通常为头孢类药物有关。Oliveira等[17]的研究也发现，肠杆菌科对第三代头孢菌素的耐药率较高(26.0%)， 不合理的抗菌药物治疗与耐药菌的产生之间存在相关性。

本研究通过多因素Logistic回归分析发现了OSCC修复重建术后感染的4个独立危险因素：(1)N分期≥1：N分期反映区域淋巴结受累情况，反映出中晚期肿瘤患者手术范围扩大，创伤面积大，免疫力低下，是病原菌的易感染群。(2)ASA分级≥Ⅱ级：是麻醉前根据患者体质和手术危险程度进行分级，分级越高，提示患者体质越差，手术危险程度也越高，这与其他相关研究结果类似，显示ASA分级与术后感染的发生率密切相关[18]。(3)选择性气管切开术：是高危口腔颌面部肿瘤患者常用且推荐性的手术方法[19]，可以预防口腔颌面部外科手术后由于呼吸道组织水肿、移位压迫、血块和分泌物堵塞等原因造成的呼吸道堵塞，进而发生吸气性呼吸困难甚至窒息死亡。继发性的肺部感染是OSCC患者常见的术后并发症[20]，气管切开是术后肺炎发生的主要危险因素[21-22]，这可能由于气管切开术后人工气道内形成了生物被膜，病原菌容易出现定植、传播和感染。(4)住院天数>13 d：医院环境复杂，病原菌种类繁多，患者住院时间越长，接触病原菌机会越多，感染概率随之增大，如果出现感染反之也会延长住院时间，形成恶性循环。Algar等[23]报道，肺癌手术后出现术后并发症(包括脓胸和肺炎)的患者住院时间为18 d，没有出现术后并发症的患者住院时间为12 d。患者年龄大、机体器官衰弱、免疫功能降低、放化疗治疗、侵入性操作对组织器官造成损伤、临床不合理使用抗菌药物、医院环境复杂、住院时间长等因素都会使患者发生医院感染的概率增加[24]。住院时间长也是碳青霉烯耐药的肺炎克雷伯菌感染的相关危险因素[25-26]。因此，应尽量缩短患者的住院天数，待患者病情稳定后应尽早办理出院，降低感染风险。本研究中，患者入院时的白细胞计数与术后感染没有统计学关联，入院时的白细胞计数可能不是严重感染的预测指标，这与Jansis-yanont等[4]的研究结果相似。

本研究存在一定的局限性，首先，本研究为回顾性研究，且纳入的是单中心病例，存在潜在的选择偏倚；其次，本研究利用初步数据建立感染风险预测模型，纳入的感染相关因素有限，亦未经过验证队列进行验证，因此未来需要在进一步扩大样本量的同时，设计前瞻性多中心的临床试验以进一步验证结论的可靠性和稳定性。

综上所述，本研究发现OSCC患者修复重建术后感染病原菌的耐药情况不容忽视，药物选择压力虽暂时没有成为耐药性偏高的主要原因，但经验用药现象普遍，易感人群数量庞大，抗菌药物管理仍有待进一步加强。同时，OSCC修复重建术后感染的危险因素较多，据此构建的Logistic回归模型感染风险预测能力的拟合度较高，对临床筛选OSCC术后感染高危人群具有指导意义。临床应该全面做好术前评估，根据患者的病史、营养状况和生命特征等条件全面评估治疗方案和感染风险，有针对性地采取预防措施，严格选择安全、感染风险低的手术方式，依据常见病原菌的耐药性及药物抗菌谱，并结合患者的肿瘤因素和具体手术类型等合理选择抗菌药物进行预防性应用，可有效防控术后感染的发生。