心脏外科手术中自体血细菌培养阳性危险因素分析的一项单中心病例对照研究

周晔农，王立伟，杨 晨，杨秀玲，陈 涛，赵 荣，刘金成，杨 静，张 洁，王馨怡，张 超，王娇姣，金振晓

因心脏外科手术创伤大、时间长及体外循环（extracorporeal circulation， ECC）技术应用等原因，术中用血量较大，积极的患者血液管理（patient blood management，PBM）不仅可以缓解血液紧张，也能减少输血所带来的并发症，减少患者术后的发病率和死亡率以及延长生存时间［1］。 根据血液来源，输血可分为自体和异体输血两种。 近年来尽管同种异体输血的安全性有所提高，但仍存在获取方式困难、大量输注可能导致过敏反应和疾病传播等问题［2］。 相比于异体血，自体血具有携氧能力好、抗酸缓冲率高等优势，且对于急诊大出血、稀有血型的患者，自体血比异体血更高效便捷。 在血资源严重短缺的现实情况下，术中自体血回输（intraoperative cell salvage， ICS）成为挽救生命不可或缺的重要技术。 在一项Meta 研究中［3］，ICS 可以减少心脏手术的患者输注异体血液，但与术后并发症并无明显关系。 与以上研究不同的是，经自体血液回收机（Cell Saver）洗涤后所得的自体血中检测出革兰阳性细菌，主要为表皮葡萄球菌［4］。 回输细菌培养阳性的自体血后是否对患者产生影响存在争议［5］。 以往关于心脏手术中使用ICS 的研究没有充分评估其策略的风险与收益。 本研究拟通过前瞻性研究来分析心脏外科手术中自体血细菌培养的阳性率、影响因素及对患者短期预后的影响。

1 材料和方法

1.1 研究设计 本研究为单中心前瞻性观察性研究，已通过西京医院伦理委员会批准（KY20212089-F-1），且在中国临床试验注册中心完成注册（ChiCTR2100050367），预计纳入196 例，本报告是对该项研究的一个中期小结。 纳入2021 年9 月至12 月于西京医院心外科行心脏手术使用ICS 的患者88 名，排除数据缺失的患者8 例，最终纳入80 例患者，皆签署知情同意书。 纳入标准：①年龄≥18 岁；②预期失血量≥500 ml。 排除标准：①有传染病史（乙肝、梅毒、艾滋等）；②术前存在肝、肾功能不全；③术前使用抗生素24 h 以上；④术前血液培养阳性者。

1.2 自体血收集洗涤及回输方法 严格按照Cell Saver 标准程序使用。 本实验术中应用Cell Saver Elite 型自体血液回收机（Haemonetic，美国），离心杯容量225 ml。 以肝素盐水（50 IU／ml）预充管路，手术开始后通过负压（＜150 mmHg）收集术中失血到储血罐中，抗凝剂滴入量与吸血量比为1 ∶10，随后将储血罐中的血液离心、洗涤、浓缩后在6 h 内回输给患者。 需要使用ECC 的患者，目标流量为2.4 L／（m2·min），ACT＞480 s 时，ECC 开始运行。 温度达到36℃，患者逐渐脱离ECC，鱼精蛋白以1 ∶1 的比例中和肝素。 停机后管路及ECC 中的残血也通过Cell Saver 洗涤后回输给患者。 麻醉诱导开始时通过静脉注射舒芬太尼、罗库溴铵、丙泊酚和咪达唑仑，术中使用舒芬太尼、哌库溴铵、咪达唑仑维持麻醉。 术后镇痛采用舒芬太尼和瑞芬太尼。 异体血液的输注由外科医生、麻醉医生与灌注师根据患者情况共同决定。

1.3 试验分组与标本采集和检测 本研究人群所有数据均为前瞻性收集。 采集自体血行需氧、厌氧细菌培养，根据有无细菌生长分为有菌组与无菌组。此外分别于术后第1 天、第3 天采集每例患者静脉血进行细菌培养。 采血过程中严格遵守无菌操作技术，血液注入BD BACTEC 成人需氧、厌氧培养瓶（Plus Aerobic／Anaerobic，美国BD 公司）后轻轻颠倒混匀以防血液凝固并及时送检。 成人每瓶采血量8～10 ml。 采血后血培养瓶置于全自动血培养仪BD BACTE-CFX400（BD 公司，美国）中培养，出现阳性报警时，抽取培养液涂片进行革兰染色，同时转血琼脂板，置于35℃二氧化碳恒温培养箱内培养24～48 h，应用全自动质谱鉴定仪VITEK MS（法国生物梅里埃公司）进行鉴定。

前40 例患者术中对空气颗粒含量进行了测定，静态手术室空气尘埃粒子符合标准的前提下，测量动态空气质量。 术中每隔2 h 使用CLJ-BII 激光尘埃粒子计数器记录0.3 μm、0.5 μm 孔径的尘埃粒子数并取其平均值及最大值。 采样检测点布置依据《医院洁净手术部建筑技术规范》（GB50333—2002）选点。

1.4 统计方法 采用SPSS 26.0 软件进行统计分析。 对于计量资料，首先进行正态性检验，如果各组均满足正态性，采用均数±标准差进行统计描述，采用t 检验进行组间比较；否则采用中位数（四分位数间距）进行统计描述，采用非参数检验（Mann-Whitney 检验）进行组间比较。 对于计数资料，采用例数（百分比）的形式描述，组间比较采用χ2检验或Fisher 确切概率法。P＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结 果

2.1 基线资料比较 患者平均年龄（55.7±12.2）岁，其中男性59 例，女性21 例。 所有患者按美国纽约心脏病协会心功能分级均为Ⅱ～Ⅲ级。 将有菌组与无菌组之间临床基线资料进行比较，基线资料包括：年龄、性别、体质量指数（body mass index，BMI）、吸烟、饮酒、心功能分级及并发症。 其中性别、吸烟、心功能分级比较所得差异具有统计学意义（P＜0.05），详情见表1。

表1 两组患者术前基线资料

2.2 术中资料比较 将有菌组与无菌组在手术类型、手术时间、是否接台手术、是否ECC 及ECC 时间，术中异体血液的使用，ICS 的进血量、清洗量、清空量（自体血量）、使用时间，以及手术过程中手术室内最多人数等数据进行比较，所得差异均无统计学意义（P＞0.05），有菌组与无菌组之间具有可比性。 详见表2。

表2 有菌组和无菌组患者术中资料

2.3 术后资料比较 将有菌组与无菌组之间的ICU 停留时间、住院时间、术后转归、呼吸机辅助呼吸时间、术后异体血液的使用、抗菌药物是否联合使用、是否连续肾替代治疗（continuous renal replacement therapy，CRRT）、是否应用体外膜氧合（extracorporeal membrane oxygenation，ECMO）、患者总花费及血费、术后第1 天血培养结果等比较所得差异均无统计学意义（P＞0.05）；术后第3 天血培养差异有统计学意义（P＝0.04）。 见表3。

表3 有菌组和无菌组患者术后资料

2.4 血培养细菌与手术室尘埃粒子的关系 在百级手术间中，每隔2 h 检测了40 例患者手术室中的尘埃粒子计数，其中有菌组18 例，无菌组22 例。 两组0.5 μm 孔径的尘埃粒子计数差异具有统计学意义，见表4。

表4 两组患者术中手术室内尘埃粒子计数

2.2 病原菌分类及构成比 有菌组中，凝固酶阴性葡萄球菌占比86%，以表皮葡萄球菌为主，见表5。术后第1 天最常见的菌也是表皮葡萄球菌。 术后第3 天患者血培养有菌组阳性率显著大于无菌组，但每例患者术后第1 天、第3 天血培养菌的种类与术中自体血中菌的种类并不一致。 见表6。

表5 自体血病原菌分类及构成比［（n＝43）， n（%）］

表6 术后两组患者血培养病原菌分类（n）

3 讨 论

本研究旨在分析心脏手术中自体血出现细菌培养阳性的可能原因，并根据原因探讨了术前、术中可能有效控制患者术后感染的方法。 研究结果表明，在自体血中约54%标本存在细菌培养阳性，其中表皮葡萄球菌占比最多。 既往研究结果显示，虽然使用ICS 存在术后感染的风险，但是否使用ICS 对术后感染率并没有显著影响［6-7］。 一项在心脏手术使用ICS 的随机对照试验中，通过分析发现ICS 会直接导致术后感染风险的增加［8］。 关于使用ICS 是否会增加感染率的争议仍然存在，几项研究发现使用ICS 患者术后感染性并发症发生率高于未使用ICS患者［9-11］。 本研究发现，在使用ICS 患者中，术后第3 天血样检测有菌组细菌培养阳性率显著高于无菌组，但每例患者术后第3 天血培养菌的种类与自体血中细菌的种类不一致。 有菌组与无菌组的ICU 停留时间、住院时间、异体血液输注、预后及转归等并没有显著区别。 通过分析有菌组细菌构成中发现革兰阳性菌属的表皮葡萄球菌占比最多。 有研究报告［12］血液感染患者分离出的细菌大部分是革兰阳性菌，其中包括凝固酶阴性菌如表皮葡萄球菌，其被认为是引起医院内血液感染的常见病因［13］。 表皮葡萄球菌通常是一种无害的共生细菌，在人类皮肤及黏膜表面大量存在，它也可黏附于医疗器械，如今随着各种医疗器械的频繁使用，表皮葡萄球菌已成为重要的条件致病菌。 表皮葡萄球菌易形成生物膜，增加细菌对抗生素的耐药性，并导致持续性感染，迁延不愈［14］。 本研究结果也显示术中自体血发生细菌培养阳性仍存在一定的安全隐患。

以往也曾有研究者针对自体血存在细菌培养阳性的高危因素进行探寻，发现术前患者体质量指数≥25 及瓣膜手术是自体血发生细菌培养阳性的高危因素［4］。 本研究经过分析患者的术前资料发现有菌组与无菌组在性别、吸烟、心功能方面有显著统计学差异，因此认为在女性、吸烟、心功能差的患者自体血细菌培养阳性率更高。 对这类型的患者，术前积极劝导戒烟、调整心功能；术后重点检测各项感染相关指标，一旦发现异常及时加强治疗与护理。Bland［15］等怀疑自体血中存在细菌是由空气中的污染物引起的，一项对照研究［16］也证实了手术室环境中的细菌会影响Cell Saver 清洁度。 手术室环境质量与医院感染的发生密切相关，手术室环境质量的关键参数为尘埃粒子数和浮游菌，尘埃粒子是病原微生物附着的载体，决定洁净手术室内的空气质量［17］。 本研究发现，手术室空气中的尘埃粒子是自体血中存在细菌的显著因素。 因此，应加强对手术室医护人员的相关业务培训，使其掌握日常的手术室环境维护方法，对仪器设备进行专人专管，对手术室环境定期进行监测等一系列措施，以尽可能降低手术室感染的发生。 既往研究发现手术时长与术后患者发生感染密切相关［18］，也有研究证实Cell Saver本身就有一定清除细菌的作用［19］，而本研究关注于手术时长、Cell Saver 使用时长与自体血发生细菌污染的关系，所以自体血发生细菌污染可能与手术时长和Cell Saver 使用时长关系不大。

本研究仍存在一定的局限性：包括病例数相对较少及未验证清除自体血中细菌的可行方法。 在下一步研究中积极与其他中心合作，增加样本量并进一步对数据进行亚组分析，同时增加细菌的药敏试验以寻求最合适的抗生素及最低抑菌浓度，找寻降低自体血细菌培养阳性率的方法。

4 结 论

有菌组自体血检测出的细菌占比最高的是表皮葡萄球菌，具有潜在的感染风险，而自体血细菌培养阳性与患者的性别、吸烟、心功能及手术室空气中0.5 μm 孔径尘埃粒子数高有显著相关性。