耐碳青霉烯类肠杆菌感染的危险因素分析和列线图预测模型的构建

张 俊,栾和伟,闵 敏,陈 寅

江苏大学附属句容医院检验科,江苏镇江 212400

肠杆菌科细菌感染已经成为近年来我国常见的门、急诊和住院患者细菌感染的主要致病菌类型,常引起肺部感染、血流感染及尿路感染等[1]。碳青霉烯类抗菌药物因其独特的分子结构对革兰阳性菌和革兰阴性菌均具有有效的杀菌作用,故被广泛用于治疗细菌感染[2]。由于碳青霉烯类抗菌药物的大量使用,耐碳青霉烯类肠杆菌(CRE)检出率不断增多,全世界不同地区均有相关暴发病例的报道。由于CRE传播速度快、耐药率高、病死率高[3],其引发的感染已经成为一场威胁全球健康的公共危机[4]。碳青霉烯类耐药机制主要包含碳青霉烯酶水解β-内酰胺酶、外排泵的高度表达、孔蛋白突变引起的膜通透性变化以及青霉素结合蛋白(PBP)对抗菌药物的亲和力下降[5]。由于其复杂的耐药机制,目前CRE的治疗仍缺乏有效的手段,增加了患者的病死率[6],给临床治疗带来巨大的挑战。本研究以本院近几年住院患者中检出CRE感染患者为研究对象,回顾性分析CRE感染患者的菌株分布和危险因素,探索控制CRE感染的关键,通过将危险因素转化为可视化图形建立预测模型来满足临床个体化定量评估筛查的需求,以期早期识别、早期防控,有效遏制细菌耐药和传播,从而降低临床CRE感染率和病死率。现报道如下。

1 资料和方法

1.1一般资料 回顾性选择2018年7月至2023年2月在本院住院期间发生CRE感染的81例患者(81株CRE)作为CRE组,同时按1∶1原则随机选取同期确诊碳青霉烯类药物敏感的肠杆菌科细菌(CSE)感染的住院患者81例(81株CSE)作为CSE组,进行回顾性对照分析。纳入标准：(1)细菌感染诊断参照《医院感染诊断标准(试行)》[7]中的相关标准。(2)入院时间≥48 h。(3)临床资料完整。排除标准：(1)混合其他病原菌感染。(2)同一患者重复检出。(3)入院前已发生CRE感染。本研究经本院医学伦理委员会审核通过。所有患者均知情同意并签署知情同意书。

1.2方法

1.2.1资料收集 通过医院病历系统收集入组的住院患者的临床资料,包括(1)患者的基本信息：住院号、性别、年龄、科室;(2)基本健康状况：既往疾病史(心脑血管疾病、肾功能不全、糖尿病、高血压、肿瘤);(3)侵入性操作史：留置导尿管、留置胃管、感染前3个月内手术史、机械通气、留置中央静脉导管;(4)感染前抗菌药物使用情况：碳青霉烯类药物、三代头孢菌素、加酶抑制剂、喹诺酮类药物的使用情况;(5)感染前半年内住院次数。

1.2.2病原菌培养、鉴定及药敏试验 将临床采集的患者痰液、血液、尿液、脓液等标本送至检验科微生物室进行病原微生物培养,菌株的分离、培养均严格按照《全国临床检验操作规程》(第4版)[8]中的相关要求进行操作。使用郑州安图生物有限公司生产的血琼脂平板、巧克力平板进行细菌分离培养,使用法国生物梅里埃公司生产的Vitek 2-Compact系统的GN鉴定卡进行微生物鉴定,使用GN13药敏卡测定肠杆菌科细菌对青霉素类、β-内酰胺类/β-内酰胺酶抑制剂、头孢菌素类、头霉素类、单环类、碳青霉烯类、氨基糖苷类、喹诺酮类、磺胺类和其他类共计19种临床抗菌药物的最低抑菌浓度(MIC),根据美国临床与实验室标准协会(CLSI)最新标准进行药敏试验结果的判断。

1.3统计学处理 采用SPSS 26.0统计软件进行数据分析。计数资料以例数或百分比表示,组间比较采用χ2检验。采用多因素Logistic回归分析住院患者发生CRE感染的影响因素。采用R语言4.2.2版本的“rms”程序包绘制列线图,“rmda”程序包绘制校准曲线来评估模型的预测效能。

2 结 果

2.1CRE的来源标本及分布情况 本研究81株CRE来源标本主要为痰液标本59份(72.84%)、中段尿标本10份(12.35%)和全血标本7份(8.64%),还有少量分泌物标本3份(3.70%)和引流液标本2份(2.47%)。

2.2CRE感染菌株种类及分布情况 81株CRE中肺炎克雷伯菌38株(46.91%)、大肠埃希菌17株(20.99%)、阴沟肠杆菌10株(12.35%)、产气肠杆菌8株(9.88%)、黏质沙雷菌5株(9.88%),产酸克雷伯菌、弗氏柠檬酸杆菌和解鸟氨酸拉乌尔菌各1株(各占1.23%)。

2.3CRE组和CSE组患者临床资料比较 CRE组和CSE组患者性别及合并心脑血管疾病、留置导尿管、留置胃管、感染前3个月内有手术史、机械通气、留置中央静脉导管、感染前使用碳青霉烯类药物、感染前使用三代头孢菌素、感染前使用加酶抑制剂和感染前半年内反复住院次数≥2次的比例比较,差异均有统计学意义(P<0.05)。见表1。

表1 CRE组和CSE组患者临床资料[n(%)]

2.4多因素Logistic回归分析住院患者发生CRE感染的影响因素 以患者是否发生CRE感染为因变量(赋值：发生=1,未发生=0),以表1中差异有统计学意义的指标作为自变量[性别(赋值：男=1,女=0)、存在心脑血管疾病(赋值：有=1,无=0)、留置导尿管(赋值：有=1,无=0)、留置胃管(赋值：有=1,无=0)、感染前3个月内手术史(赋值：有=1,无=0)、机械通气(赋值：有=1,无=0)、留置中央静脉导管(赋值：有=1,无=0)、感染前使用碳青霉烯类药物(赋值：有=1,无=0)、感染前使用三代头孢菌素(赋值：有=1,无=0)、感染前使用加酶抑制剂(赋值：有=1,无=0)及半年内反复住院次数(赋值：≥2次=1,<2次=0)]为自变量,进行多因素Logistic回归分析。结果显示感染前3个月内手术、感染前使用碳青霉烯类药物、感染前使用加酶抑制剂、合并心脑血管疾病及感染前半年内住院次数≥2次是导致住院患者发生CRE感染的危险因素(P<0.05)。见表2。

表2 多因素Logistic回归分析住院患者发生CRE感染的影响因素

2.5住院患者发生CRE感染的危险因素列线图模型的建立 采用表2中差异有统计学意义的自变量构建类预测模型：Z=1.148×X感染前3个月内手术+2.920×X感染前使用碳青霉烯类药物+1.594×X感染前使用加酶抑制剂+0.914×X合并心脑血管疾病+2.159×X感染前半年内住院次数≥2次-2.311。基于上述筛选的危险因素构建住院患者发生CRE感染的列线图模型,结果显示：各危险因素对应的分值自上而下依次为40、100、55、31、74分。各个因素的分值相加得到总分对应患病的风险,总分越高,住院患者发生CRE感染的可能性就越大。见图1。如果1名合并心脑血管疾病的患者,感染前使用加酶抑制剂药物,其发生CRE感染的概率是0.549。

图1 预测患者发生CRE感染的列线图模型

2.6列线图模型的校准曲线 采用Bootstrap法进行内部验证,结果显示：列线图模型校准曲线C-index为0.898(95%CI：0.849～0.948),校准曲线与标准曲线拟合度良好,表明该模型与预测数据吻合度较好。见图2。

图2 列线图预测模型的校准曲线

3 讨 论

肠杆菌科细菌是人体肠道的定殖菌,一般情况下不致病,当人体免疫力低下时,其作为条件致病菌易发生医院内感染,主要包含肺炎克雷伯菌、大肠埃希菌、阴沟肠杆菌和产气肠杆菌等[9-10]。近年来由于抗菌药物的广泛使用,耐药细菌的检出率逐年升高,CRE因其致死率高、传播速度快引起临床广泛的关注。

本研究显示本院检出的CRE来源的标本主要为痰液,其次为中段尿、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,与既往其他医院的研究结果一致[11-12]。本研究81株CRE中前3位耐药菌株分别是肺炎克雷伯(46.91%)、大肠埃希菌(20.99%)和阴沟肠杆菌(12.35%),与我国CHINET细菌耐药性检测数据一致[13-15]。

既往有研究已证实,发生CRE感染的危险因素包括感染前使用抗菌药物[16]、侵入性操作治疗[17]、使用免疫抑制剂、住院时间长、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的危险因素存在一定的差异。本院作为一所综合性医院,利用多因素Logistic回归筛选本院住院患者发生CRE感染的危险因素,结果显示感染前3个月内手术、感染前使用碳青霉烯类药物、感染前使用加酶抑制剂、合并心脑血管疾病及感染前半年内住院次数≥2次是影响本院住院患者发生CRE感染的危险因素(P<0.05)。分析其原因可能为感染前3个月内手术作为一种侵入性操作治疗,一方面会破坏身体的固有屏障增加感染的风险,另一方面也会在操作过程中直接侵入耐药菌。感染前使用碳青霉烯类药物和加酶抑制剂会在一定程度上增加CRE的感染风险,可能与抗菌药物的不合理使用有关,这就直接导致机体正常菌群的失调同时可能诱导耐药的发生。合并心脑血管疾病导致患者机体抵抗力降低、病情加重,容易延长住院时间。医院环境中存在通过空气和医务人员接触传播的定植耐药菌,感染前半年内多次住院会增加感染发生的风险。

列线图模型是一类在多因素Logistic回归模型的基础上可以整合多个危险因素预测指标的图形,可以形象、直观地评估个体患者发生CER感染的风险,有效识别高危患者,以加强对患者的动态监测并促进治疗方案的调整[20-21]。本研究基于上述筛选的危险因素构建本院住院患者发生CRE感染的列线图模型,医务人员可通过简单的作图快速计算出患者的感染风险。使用校准曲线验证构建模型的效能,校准曲线C-index为0.898(95%CI：0.849～0.948),校准曲线趋于理想曲线,表明模型有较好的预测效能。医务人员可使用该模型筛选高危群体,根据患者的各项指标情况,采取相应的干扰措施以降低总分值,如加强医务人员的日常无菌规范化操作、严格抗菌药物的使用、关爱合并基础疾病免疫力低下患者,同时及早进行微生物筛查,对于肠道定植患者及早单间隔离,避免发生医院内感染。

本研究存在一定的不足：首先,研究组纳入的数据来源单一,且样本量有限,不一定能代表整体。其次,纳入预测本院住院患者发生CRE感染的因素有限。再次,模型的验证未使用外部数据,难以避免其过拟合现象。故该模型还需要多中心、大规模数据进一步进行验证和完善。

综上所述,临床应对感染前3个月内手术、感染前使用碳青霉烯类药物、感染前使用加酶抑制剂、合并心脑血管疾病及感染前半年内住院次数≥2次的住院患者予以高度重视,警惕其发生CRE感染。根据上述危险因素绘制的列线图模型能够有效地预测本院住院患者发生CRE感染的风险,有助于临床早期筛查CRE感染的高风险患者,据此医务人员可制订个体化防治策略,从而降低CRE感染的风险。