全球銅綠假單胞菌醫院感染暴發事件的流行特征與應對策略

王雪玉，田芳英，趙 明

(1. 山西醫科大學護理學院，山西 太原 030001； 2. 山西醫科大學第二醫院醫院感染管理科，山西 太原 030001)

銅綠假單胞菌(Pseudomonasaeruginosa)是一種致病力較低的革蘭陰性桿菌，在某些特定條件下才能致病，例如長期應用糖皮質激素、免疫抑制劑，進行化學治療、放射治療等導致患者免疫功能低下，可引起嚴重的甚至致死性的感染；此外接受一些侵入性操作(如氣管切開、留置導尿管等)的患者也容易發生感染，銅綠假單胞菌已成為醫院感染的重要病原菌之一[1]。土壤、水、空氣，正常人的皮膚、呼吸道和腸道中都有該菌存在，環境中無處不在的特性使得此類感染暴發的來源難以識別，潮濕的場所、自來水、水槽、消毒劑溶液、呼吸設備和支氣管鏡等是銅綠假單胞菌最常見的醫院內宿主，通過污染清潔設備、消毒劑和水系統而引起暴發[2-3]。應對銅綠假單胞菌引起的醫院感染暴發是醫療機構的一項重大挑戰，了解銅綠假單胞菌的暴發特征有助于指導監測暴發、暴發后快速調查以及制定相應的感染控制措施[4]。全球暴發數據庫(Worldwide Database for Nosocomial Outbreaks)從醫學文獻公布的暴發報告中提取標準化數據，代表了當前可用的所有類型醫院內暴發的最全面的集合，使有著特定參數的文獻能夠被快速檢索[5]。本研究匯總分析近17年銅綠假單胞菌醫院感染暴發事件的暴發特征、暴發源、傳播途徑、感染控制措施、暴發株的同源性分析方法及危險因素，為今后處理銅綠假單胞菌醫院感染暴發提供經驗。

1 資料與方法

1.1 納入與排除標準 納入標準：①銅綠假單胞菌引起的醫院感染暴發原始報告/文獻；相關綜述作為進一步查找原始暴發報告/文獻的來源；②不限制出版物與語言。排除標準：①2005年之前發表的報告與原始文獻，最大程度上降低過時數據(如微生物學診斷以及基因分型方法)的影響；②重復報道以及同一事件的重復報道文獻；③Meta、系統綜述、會議文獻；④非銅綠假單胞菌引起的醫院感染暴發及疑似暴發事件；⑤未描述銅綠假單胞菌醫院感染暴發事件流行病學特征或表述不清的文獻。

1.2 文獻檢索 計算機檢索全球醫院感染暴發數據庫(https://www.outbreak-database.com/Home.aspx)以及PubMed數據庫，檢索時限從2005年1月1日—2022年7月18日。暴發數據庫以“Pseudomonasaeruginosa”為主題詞檢索，選擇檢索參數“complete-view”來獲取文獻信息與相關暴發資料；PubMed數據庫以“Pseudomonasaeruginosa、outbreak”為主題詞進行檢索，同時對相關內容綜述和納入文獻的參考文獻進行手工檢索以發現潛在的符合納入標準的研究。

1.3 文獻篩選與數據提取 由2名研究者獨立篩選文獻并提取資料，完成后交叉核對，如果出現分歧通過討論解決，如無法解決則與第3名研究者討論后決定，提取所有可能與由銅綠假單胞菌引起的醫院感染暴發的相關資料：年份、暴發持續時間、國家、病房特征[重癥監護病房(ICU)與其他]、受影響的患者例數、感染患者例數、死亡例數、病原菌來源、分子分型方法、感染傳播途徑、終止暴發采用的感染控制措施，從病例對照研究與隊列研究中獲得銅綠假單胞菌傳播的危險因素，對提取的危險因素分組后處理。

1.4 質量評價 由于暴發資料大多為案例報告，因此由兩名研究者使用紐克斯爾-渥太華量表(The Newcastle-Ottawa Scale，NOS)僅對所有納入的病例對照研究及隊列研究進行質量評價，NOS量表評價內容包括研究人群選擇(4分)、研究間可比性(3分)、暴露評價或結局評價(2分)，NOS評分≥6分表明文獻質量較高，文獻質量評價結果不作為排除標準。

1.5 統計學方法 應用Excel 2010對暴發相關數據進行描述性分析，計數資料以例數和百分率表示；病死率與銅綠假單胞菌耐藥性的分析采用四格表資料的χ2檢驗，P≤0.05為差異具有統計學意義；應用統計軟件Stata 16.0對銅綠假單胞菌獲得與傳播的危險因素分組后進行Meta分析，計數資料的效應指標采用比值比(odds ratio,OR)及其95%置信區間(confidence interval，CI)表示，采用Q檢驗和I2統計量以量化研究間的異質性，如果P<0.05,I2>50%，則存在異質性，使用隨機效應模型進行比較；反之使用固定效應模型。由于每組納入的文獻少于10篇，采用Egger’s檢驗評估納入文獻的發表偏倚。

2 結果

2.1 文獻檢索結果 初步檢索出文獻321篇(英文316篇、法文2篇、西班牙文2篇、日文1篇)，通過Endnote文獻管理軟件剔除38篇重復文獻，對283篇文獻通過閱讀題目、摘要進行初篩，初篩后剩余268篇，在閱讀全文進行二次篩選后共納入148篇文獻，文獻篩選流程圖及結果見圖1。

圖1 文獻篩選流程圖Figure 1 Flow chart of literature screening

2.2 暴發特征 共納入148篇研究，發生149起銅綠假單胞菌引起的醫院感染暴發，121起為案例報告，21起為病例對照研究，5起為隊列研究，其余2起分別為隨機對照研究與新聞報道。共有27個國家報告了銅綠假單胞菌醫院感染暴發，分別來自美國(17起)、法國(14起)、意大利(15起)、日本(13起)、西班牙(11起)、英國(9起)、巴西(8起)、中國(7起)、印度(7起)、土耳其(7起)等。

133起報告提供了暴發持續時間，平均暴發持續時間為507 d，每次暴發的平均感染病例數與平均致死病例數分別為18、9例，總病死率為16.9%。多數研究對象為成人住院患者，14起在兒童/新生兒人群中發生。66起銅綠假單胞菌醫院感染暴發提供了確切的病死率數據，包括860例感染和594例死亡病例，其中多重耐藥銅綠假單胞菌醫院感染病死率為31.9%，非多重耐藥銅綠假單胞菌醫院感染病死率為16.2%，病死率與銅綠假單胞菌的耐藥性特征有關(χ2=77.836，P<0.05)。149起暴發中僅19起來自ICU，130起來源于普通病房，包括外科、新生兒科、眼科、血液科、兒科、燒傷科等，2005—2022年按病房類型分層的銅綠假單胞菌醫院感染暴發情況見圖2。

圖2 2005—2022年普通病房與ICU銅綠假單胞菌醫院感染暴發情況(累計數據)Figure 2 P. aeruginosa HAI outbreaks in general wards and intensive care unit from 2005 to 2022 (cumulative data)

2.3 暴發源 檢測暴發源是調查的重要目標之一，因為其能立即終止暴發事件。有78起銅綠假單胞菌醫院感染暴發中識別到環境暴發源，見表1，主要包括三大類：水系統(28起，35.90%)、醫療設備(34起，43.59%)以及治療用溶液(7起，8.97%，主要為眼科常用溶液)。

2.4 傳播途徑 本研究在112起暴發事件中找到銅綠假單胞菌醫院感染的主要傳播途徑，銅綠假單胞菌的傳播主要通過污染的醫療設備(39起，34.82%)，其次是污染的醫院水系統(36起，32.14%)，通過手接觸傳播(19起，16.96%)，通過環境物體表面接觸傳播(18起，16.07%)。

2.5 終止暴發實施的感染控制措施 112起暴發描述了終止暴發的感染控制措施，本研究按水系統、醫療設備與治療用溶液將其分類匯總，見表2。除了針對不同暴發源實施的針對性感染控制措施，基礎的感染控制措施也是終止暴發的重要環節。

2.6 暴發株的分子分型方法 130起暴發事件為判斷感染源、切斷傳播途徑、控制感染蔓延，對銅綠假單胞菌暴發株進行了分子分型與同源性分析，最廣泛使用的方法是脈沖凝膠電泳(PFGE，86次)、聚合酶鏈式反應(PCR，21次)和全基因組測序(WGS，8次)，見圖3。

2.7 危險因素分析 納入的21篇病例對照研究、5篇隊列研究中僅15項病例對照研究提供OR值，NOS量表評分結果為5～6分，共提取59個銅綠假單胞菌醫院感染的危險因素，Meta分析結果見表3。

表1 銅綠假單胞菌醫院感染暴發事件明確的環境暴發源Table 1 The defined environmental sources of P. aeruginosa HAI outbreaks

表2 針對銅綠假單胞菌醫院感染不同暴發源采取的感染控制措施Table 2 Infection control measures to different P. aeruginosa HAI outbreak sources

注：AFLP為擴增片段長度多態性；FAFLP為熒光素標記的選擇性擴增片段長度多態性；rep-PCR為重復DNA序列的聚合酶鏈式反應；MLVA為多位點可變數目串聯重復序列分型；MLST為多位點序列分型；VNTR為數目可變串聯重復序列；RAPD為隨機擴增多態性DNA標記。圖3 不同年份暴發病例采用的分子分型方法Figure 3 Molecular typing methods for outbreak cases in different years

表3 銅綠假單胞菌醫院感染不同危險因素的Meta分析Table 3 Meta-analysis on different risk factors of P. aeruginosa HAI outbreak

3 討論

本研究綜合分析全球銅綠假單胞菌醫院感染事件發現，銅綠假單胞菌的暴發更多發生于普通病房，且從病死率數據來看，細菌的耐藥性與病死率存在相關性，近年來隨著抗菌藥物的廣泛使用，多重耐藥菌成為醫院感染的重要病原菌，雖然ICU多重耐藥銅綠假單胞菌引起的暴發并不常見，但每次暴發造成的后果不容樂觀，在醫院感染管理中需重點關注并提前預警。醫院內暴發并不特定于一個醫療部門，而是可以在醫院內整體發生，對感染控制人員調查此類暴發造成了較大困難，在尋找可能的致病病原體以及暴發源時需花費大量精力，醫院也為此承擔著高額費用。一旦發現醫院內暴發，感染控制團隊的目標是盡快終止暴發，而了解以前在類似事件中實施的有效措施有助于感染控制團隊及時準確處理當前的緊急情況。

銅綠假單胞菌醫院感染的暴發源與傳播途徑分析結果顯示，大多數暴發事件是由于水系統與醫療設備的污染。水是銅綠假單胞菌的重要儲存庫，被銅綠假單胞菌污染的水槽、水龍頭、自來水以及管道系統均被認為是主要且持續的傳播源。zhou等[6]的暴發調查發現，18.6%的自來水標本和22.1%的水槽存水彎標本中檢測到銅綠假單胞菌，存水彎陽性率(92.3%，12/13)高于自來水陽性率(53.8%，7/13)，提示水槽中銅綠假單胞菌的定植程度比自來水嚴重。定植在水系統中的銅綠假單胞菌從水槽存水彎蔓延到水槽，如果病床和水槽距離<1 m，則將直接污染患者與周圍環境；甚至在洗手時短暫污染醫護人員的手，隨后醫護人員手污染患者周圍環境甚至是直接污染患者。感應式水龍頭因其可避免直接觸摸因而被廣泛使用，但相關暴發調查結果顯示，電磁閥有適合銅綠假單胞菌形成生物膜的橡膠、塑料和聚氯乙烯膜，且35～40℃的水溫是銅綠假單胞菌生長的理想溫度，出水口、電磁閥和混合裝置成為污染最嚴重的部分[7-9]，安裝抗菌過濾器可對此實現有效預防。良好的水槽設計可以減少飛濺[10-11]，適當使用防濺擋板或屏障[10]或重新安排周圍空間[12]，使專用儲存空間距離水槽1 m以上[11]等策略均可以最大限度地減少周圍表面和物體的污染。但如果管道系統被污染，很難對主體結構修改與更換，需采用適當的消毒措施，德國兒科腫瘤護理病房發生的一起暴發事件就在水槽下方的虹吸管中檢出銅綠假單胞菌，調查分析發現水龍頭與水槽距離較近，水射流直接匯集于虹吸管，產生帶有銅綠假單胞菌的氣溶膠，患者因吸入受污染的氣溶膠以及工作人員被污染的手接觸患者后導致暴發，除了更換水龍頭使其與虹吸管的間距增加、安裝抗菌過濾器以避免污染的水流直接進入水槽；還使用能對虹吸管內壁進行連續物理消毒(熱和紫外線)及帶電清潔的BIOREC醫療衛生虹吸管，暴發終止后的兩年內未再發生銅綠假單胞菌醫院感染。總體而言，46.4%(13/28)的暴發通過更換水系統相關設施終止，其他的有效策略還包括：為高危患者提供無菌水護理甚至是“無水”護理(取消所有水槽)以及必要時關閉暴發病房。

暴發報告中報道的與內鏡有關的銅綠假單胞菌傳播的最重要原因是違背清潔和消毒/滅菌指南的原則，內鏡檢查作為一項侵入性診療技術臨床應用十分廣泛，但由于價格昂貴容易出現因鏡子少而使用頻率高、沖洗不徹底、消毒時間不足等[13-20]問題而引起交叉感染。另外不適當的消毒劑[2]、被污染的沖洗水[2]、自動內鏡再處理器[21]以及內鏡本身的破損[22]也是造成銅綠假單胞菌傳播的重要原因。每次使用內鏡后應立即進行清潔，以防止分泌物變干，一旦分泌物變干，可能會形成很厚的生物膜，導致清潔劑或消毒劑的效力降低。在防止銅綠假單胞菌傳播和醫院感染發生方面，干燥、清洗與高水平消毒同樣重要，內鏡垂直懸掛在干燥且通風良好的儲物柜中，特別注意避免內鏡任何部分發生卷曲，以便減少通道內發生帶菌小水珠積聚的可能性。酸性氧化電位水用于內鏡的消毒可提高工作效率減少環境污染，但目前有些醫院對其正確使用尚缺乏認識，對內鏡的消毒效果還有待進一步研究證實，加強內鏡檢查室的建設，提高醫護人員對內鏡消毒滅菌工作重要性的認識，嚴格醫護人員操作規范，切實加強內鏡的監測與管理等是醫院內鏡消毒管理的重要內容。

匯總分析暴發事件中采用的分子分型技術發現，PFGE是目前鑒別能力最強且使用最廣泛的銅綠假單胞菌分型方法，但近年來隨著基因測序成本的下降，WGS被廣泛應用于臨床和流行病學調查中[23-24]，WGS具有較高的靈敏度和特異度，能夠及時發現變異菌株和新的病原菌[25]。基因型不同的菌株通常沒有共同來源，將更有可能是使用抗菌藥物導致的多重耐藥銅綠假單胞菌傳播；相反，如果微生物菌株在基因型上相同或密切相關，則提示存在共同傳播源；實際工作中簡單認為相同抗菌藥物耐藥性特征的菌株有著相似基因類型的想法并不可取，不僅不會遏制多重耐藥銅綠假單胞菌的傳播，還可能誤導控制暴發策略的實施，銅綠假單胞菌在醫院環境中存在多種潛在傳播源，暴發的實際來源通常很難確定，且存在著與導致暴發無關的環境菌株，為明確暴發源及時準確控制暴發，暴發菌株的遺傳分型與同源性分析是重要的調查手段，數據結果能夠幫助確定銅綠假單胞菌感染和傳播是否與選擇(碳青霉烯類抗生素使用)或傳播(水系統、醫療器械)相關。

控制暴發的策略中，基礎感染控制措施的功勞不容忽視。例如積極監測病原體、篩查患者、接觸隔離、限制抗菌藥物使用、嚴格環境消毒等。無論是否已經證明存在著外源性暴發源，對患者的接觸隔離和嚴格遵守手衛生措施依然是進一步阻止暴發分離菌株傳播的必要步驟。銅綠假單胞菌通常不被認為是皮膚定植生物，手部病原菌定植的來源可能是通過接觸被定植的患者或水，這種機制可能與皮膚損傷有關，因此需要醫務人員在戴手套、洗手和脫手套后進行手消毒的依從性較高，甚至達100%的依從性。

本研究在危險因素的分析中，研究結果與一項系統綜述[26]結果一致。住院時間、碳青霉烯類抗生素與醫療設備的使用是銅綠假單胞菌獲得與傳播的主要危險因素，醫療設備的使用是文獻中報告最多的危險因素，醫療設備使用量的增加以及使用時間的延長，意味著患者更容易感染銅綠假單胞菌。碳青霉烯類抗生素的使用顯示出較高的OR值，突出了抗菌藥物管理在控制暴發中的重要性，尤其需要減少碳青霉烯類抗生素的使用，以幫助防止耐碳青霉烯類銅綠假單胞菌的出現和傳播，并且建議醫生在使用抗菌藥物治療前與臨床藥師共同制定和優化抗菌藥物治療方案，規范抗菌藥物臨床應用行為，提高抗菌藥物臨床應用水平[27-28]。

本研究由于檢索范圍相對局限，對于國內的銅綠假單胞菌醫院感染事件仍需進一步匯總分析；另外由于暴發事件報告類型的特殊性，未對納入的案例報告進行質量評價，Stone等[29]建議在醫學文獻中采用更標準化的暴發報告方式，以避免遺漏任何值得關注的參數，但暴發報告在過去十幾年中規范性未得到很大改善，暴發報告中提供的可獲取數據并不總是全面，例如：在149起銅綠假單胞菌醫院感染暴發中僅101起明確報告暴發涉及的醫療科室，盡管在暴發調查中確實可獲得此信息。因此，本研究在此強調暴發報告遵守ORION指南[29]在未來的重要性，以避免遺漏任何值得關注的參數。

利益沖突：所有作者均聲明不存在利益沖突。