基于关联规则的Apriori算法在呼吸机相关性肺炎中的应用

边 静，孙雯敏，王 玮，王跃琴

呼吸机相关性肺炎(ventilator-associated pneumonia,VAP)是最常见的医院获得性感染，指气管插管或气管切开病人在接受机械通气48 h后发生的肺炎，其中撤机、拔管48 h内出现的肺炎仍属于呼吸机相关性肺炎[1-2]。VAP的诊断主要如下。①胸部X线影像可见新发生的或进展性的浸润阴影。②同时满足下述2项：体温>38 ℃或<36 ℃；外周血白细胞计数>10×109/L或<4×109/L。③气管支气管内出现脓性分泌物。除肺水肿、急性呼吸窘迫综合征、肺结核、肺栓塞等[3]。呼吸机相关性肺炎的发生可导致病死率增加，不仅会增加病人住院期间的费用，还会延长病人的住院时间，给病人及家庭照顾者产生一定的负担[4-5]。

关联规则是通过数据挖掘探索海量数据之间未知、潜在且有实际意义的关联或联系，筛选出强关联规则[6]。其反映的是一个事务跟其他事务之间的某种依赖关系，目的是探寻数据集之间的关联关系和派生关系[7]。当前关联规则在护理领域主要应用于护理不良事件管理、护理人力资源管理、护理教育管理、中医护理等领域[8]。

为早期精准识别呼吸机相关性肺炎风险因素潜在变量之间的关系，本研究基于国家护理质量数据平台运用Apriori算法对盐城某三级甲等医院呼吸机相关性肺炎发生数据进行挖掘，探索VAP发生潜在变量间的关联性。帮助临床快速高效识别合并多项危险因素的高危病人，旨在为制定院内呼吸机相关性肺炎预防措施，以降低呼吸机相关性肺炎的发生率。

1 资料与方法

1.1 数据来源 回顾性整理2019年—2021年盐城某三级甲等医院在国家护理质量数据平台填报有关于VAP发生相关数据。共纳入136例。

1.2 资料收集方法 收集数据病人一般资料，包括性别、年龄。呼吸机相关性肺炎相关资料，包括人工气道类型、导管类型、吸痰方式、发生VAP时经人工气道机械通气时长(天)、是否有慢性疾病、有创机械通气前相关指标如白蛋白、抑酸剂的使用、科别、是否留置胃管等。

1.3 关联规则挖掘 运用Apriori算法进行数据挖掘。采用Apriori算法对数据进行分析，通过查找数据中的频繁项集并生成关联规则，确定数据中项集间的关联性。X为前项，Y为后项，X→Y。支持度表示项集出现的频次，反映关联规则的重要性。置信度表示关联规则中X和Y的相关性，作用对>1且越高表明正相关性越高，作用度<1且越低表明负相关性越高，作用度=1表明没有相关性[9]。

1.4 统计学方法 本研究设定数据挖掘筛选标准为：设定条件支持度为10%，规则支持度为80%，最大前项数为5，提升度>1为强关联规则。最后结合专业实践知识，筛选出有临床指导意义的关联规则。采用SPSS Modeler 18.0软件应用Apriori算法进行VAP关联规则分析。

2 结果

2.1 呼吸机相关性肺炎资料分析 本研究纳入分析的136例呼吸机相关性肺炎病人，其中男104例，女32例；年龄≥65岁49例，年龄<65岁87例；气管插管104例，气管切开32例；声门下吸引119例，普通型17例；开放式吸痰82例，密闭式吸痰54例。发生VAP时，经人工气道机械通气时长≤4 d 33例，发生VAP时，经人工气道机械通气时长>5 d 103例。有慢性疾病64例，无慢性疾病72例。有创机械通气前白蛋白>30 g/L 95例，白蛋白≤30 g/L 41例。使用抑酸剂114例，未使用抑酸剂22例。留置胃管126例，未留置胃管10例。见表1。

表1 发生VAP事件基本情况描述(n=136)

2.2 呼吸机相关性肺炎的关联规则结果 满足条件支持度为10%，规则支持度为80%，最大前项数为5，提升度>1的关联规则有1 900条。结合临床工作经验并参考护理专家意见对规则进行评价和筛选，最终得出52条强关联规则，见表2。其中规则1～5条揭示了经人工气道通气时长>5 d的相关因素，规则6～14条揭示了开放式吸痰的相关因素，规则15～30条揭示了男性病人的相关因素，规则31～37条揭示了外科病人的相关因素，规则38～46条揭示了使用抑酸剂的相关因素，规则47～52条揭示了留置胃管的相关因素。

表2 发生VAP事件关联规则列表

(续表)

3 讨论

3.1 VAP发生的基本特征分析 VAP根据发病时间，分为早发型VAP和晚发型VAP，机械通气时间长易引起气道引流不通畅，时间延长会增加局部细菌定植和细菌生物被膜的形成，进而增强细菌耐药作用，增加VAP发生机会[10]。刁红英[11]研究发现机械通气时间每增加5 d，VAP发病率会增加12.48%。因此，在机械通气过程中应及时评估病人，对符合拔管要求者，尽早撤机。采用开放式吸痰的方式在吸痰过程中因未能保证病人稳定的动脉氧分压和呼气末正压，易造成喷溅，引起含菌气溶胶的扩散，易发生VAP。在临床工作中要充分评估病人及工作环境，选择合适的吸痰方式。在本研究中男性病人VAP的发生率高于女性病人，考虑原因可能为男性病人有吸烟史，吸烟会改变宿主与呼吸道菌群的动态平衡，易使菌群数量、种类增多，对于机械通气病人，有吸烟史的男性更易增加呼吸道感染的风险，促进VAP的发生，与Xie等[12]研究结果一致。在本研究中，发生相关性肺炎多为外科病人，考虑原因为外科病人多为急性起病，接受的侵入性诊疗操作较内科病人多，因此存在感染风险大的可能性。其中规则38～46条显示使用抑酸剂的病人VAP发生率高，占总数的83.8%。主要原因考虑为临床工作中对合并有多种消化道出血高危因素如头外伤、烧伤、凝血功能异常等机械通气病人，为预防早期发生应激性溃疡，减轻消化道出血风险的发生，预防性使用抑酸剂[2]。但同时抑酸剂的使用可使胃内pH值发生改变，胃液pH值升高，杀菌能力下降，导致胃肠道内细菌繁殖增加，人体气道与消化道相邻，若细菌反流入咽喉，会发生交叉感染，因而会增加VAP的发生风险[13]。本研究中留置胃管病人有126例，占总数的92.6%，考虑原因可能为插入胃管对病人的食管括约肌正常功能产生影响，进而导致食管括约肌未能正常关闭，引起食管反流，利于细菌定植于肺部，进而引发呼吸机相关性肺炎。

随着年龄增长，身体各项机能减退，抵抗力逐步下降，呼吸道抵御能力逐步减弱，较常人更容易发生VAP[14]。对于老年病人而言，机体功能减退，纤毛运动功能减弱，易使呼吸道内分泌物堆积，促进定植菌的繁殖[15]，因此应关注老年病人VAP的发生，及早实施个性化干预。血清白蛋白作为营养评估的指标之一，低蛋白血症可降低肺组织的抗感染和抗感染能力，进而导致呼吸道感染延迟愈合[16]，主要原因为病人因白蛋白低，导致全身及组织器官水肿，损伤重要脏器功能，对细菌的敏感性增加，导致VAP的发生率增加。对于机械通气病人，医护人员应关注病人的营养状况，及时评估，尽早干预，确保每日营养供给，提高蛋白含量[17]。气管插管作为有创人工气道类型，在呼吸机辅助机械通气过程中，较易破坏天然的上呼吸道保护屏障，细菌易附着于气管导管上，大量繁殖并分泌胞外多糖，形成生物被膜，为定植菌提供生存环境[18]。同时气管插管易聚集痰液等分泌物，较易使细菌进入支气管末端，进而易引起VAP的发生。在临床护理工作中要注重病人气管插管导管的护理，工作人员注意手卫生，进行气管插管导管维护时注意操作的规范性和有效性。

3.2 VAP发生各因素之间的关联性分析 本研究中规则1～5揭示了经人工气道通气时长>5 d的关联因素，主要特征为男性、>65岁、外科、伴有慢性疾病、使用抑酸剂、留置胃管、白蛋白<30 g/L、开放式吸痰。规则6～14揭示了开放式吸痰的关联因素：男性、>65岁、外科、气管插管、伴有慢性疾病、使用抑酸剂、留置胃管、白蛋白<30 g/L、经人工气道通气时长>5 d。规则15～30揭示了男性的关联因素：>65岁、外科、气管插管、伴有慢性疾病、使用抑酸剂、留置胃管、白蛋白<30 g/L、经人工气道通气时长>5 d、开放式吸痰。规则31～37揭示了外科的关联因素：男性、>65岁、开放式吸痰、气管插管、使用抑酸剂、气管插管、白蛋白<30 g/L、经人工气道通气时长>5 d。规则38～46揭示了使用抑酸剂的关联因素：男性、外科、伴有慢性疾病、开放式吸痰、气管插管、留置胃管、白蛋白<30 g/L、经人工气道通气时长>5 d。规则47～52揭示留置胃管的关联因素：男性、气管插管、开放式吸痰、使用抑酸剂、经人工气道通气时长>5 d。规则1说明年龄>65岁伴有慢性疾病的男性病人发生VAP时有81.25的病人经人工气道通气时长>5 d，这类病人发生VAP的概率为11.765%。通过本研究，可探讨出发生VAP的潜在变量间的关联性，可帮助临床快速高效识别合并多项危险因素的高危病人，尽早给予个性化干预措施，降低VAP的发生率。

4 小结

本研究通过进行关联规则的Apriori算法分析，可通过变量间的强关联，探索潜在变量间的内在关联性。基于数据分析可知本研究中纳入病人有关口腔护理方面多采用擦拭结合冲洗的方式，口腔护理次数多为4次，口腔护理液的选择多为洗必泰碘，在临床督查中护理管理者更应关注口腔护理措施落实是否到位。

以国家护理质量数据平台上报数据为基石，数据来源客观、真实，通过海量的数据挖掘，找出VAP发生病人之间存在的潜在的、内在强关联因素，直观评估VAP发生风险，可有效指导临床对合并多项危险因素的病人予以高度重视，通过集束化、个性化的护理措施进行干预，降低VAP的发生，改善病人健康结局。由于本研究数据仅限于某一家三级甲等医院，后期可考虑纳入多中心、大样本，多变量参与，采用多种研究方法共同对数据进行分析，提高数据分析的可信度。