預(yù)測ICU患者獲得碳青霉烯耐藥革蘭陰性桿菌感染的危險因素分析及列線圖模型構(gòu)建*

唐 璐，李艷梅，劉 璐，劉 媛

中國人民解放軍西部戰(zhàn)區(qū)總醫(yī)院（成都 610083）

近年來我國碳青霉烯耐藥革蘭陰性菌（carbapenemresistant organism，CRO）的檢出率急劇上升[1]，其中以碳青霉烯耐藥鮑曼不動桿菌（carbapenem -resistant acinetobacter baumannii，CRAB）、碳青霉烯耐藥銅綠假單胞菌（carbapenem-resistant pseudomonas aeruginosa，CRPA）、碳青霉烯耐藥肺炎克雷伯菌（carbapenemresistant klebsiella pneumoniae ，CRKP）為主的細(xì)菌感染是導(dǎo)致ICU患者直接或間接死亡的重要因素[2-3]。因目前我國ICU患者CRO感染的治療手段有限，其預(yù)測模型也較少，故本研究的目的在于明確ICU患者感染CRO的特征，找出感染危險因素，構(gòu)建列線圖模型，以期為臨床醫(yī)生盡早發(fā)現(xiàn)和防控CRO感染提供參考依據(jù)。

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

通過實(shí)驗(yàn)室信息系統(tǒng)（laboratory information system，LIS）回顧性收集中國人民解放軍西部戰(zhàn)區(qū)總醫(yī)院ICU 2020 年1 月至2022 年12 月住院期間首次感染CRO和首次感染碳青霉烯敏感革蘭陰性桿菌（carbapenem-sensitive organism，CSO）的患者360例，分為CSO組和CRO組，CSO組124例，CRO組236例。使用whonet5.6并結(jié)合醫(yī)院信息系統(tǒng)（hospital information system，HIS）收集患者的臨床資料用于危險因素分析。納入標(biāo)準(zhǔn)：1）參考《醫(yī)院感染診斷標(biāo)準(zhǔn)》[4]篩選病例；2）首次感染CRO或CSO的患者。排除標(biāo)準(zhǔn)：1）入住ICU＜48 h檢出的病原菌；2）患者轉(zhuǎn)入ICU前已感染CRO或CSO；3）臨床資料記錄不全者。

1.2 細(xì)菌鑒定及藥敏

使用法國生物梅里埃公司VITEK-2 全自動微生物鑒定儀對細(xì)菌進(jìn)行鑒定和藥敏試驗(yàn)，輔助藥敏試驗(yàn)采用K-B紙片擴(kuò)散法，藥敏結(jié)果判定參考美國臨床與實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)2022 版（clinical and laboratory standards institutes，CLSI2022）。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

使用whonet5.6 系統(tǒng)收集患者信息，采用隨機(jī)數(shù)字表法將所有患者分為訓(xùn)練集和測試集，比例為7∶3。統(tǒng)計(jì)分析使用R4.1.3 版本。定量資料采用（）描述，組間比較采用t檢驗(yàn)。定性資料采用例數(shù)（%）描述，組間比較采用χ2檢驗(yàn)。通過LASSO回歸進(jìn)行預(yù)測變量篩選，Nomogram用于顯示LASSO回歸的結(jié)果。通過Logistic回歸建立ICU感染CRO的風(fēng)險預(yù)測模型，并采用列線圖方式顯示累計(jì)風(fēng)險。校準(zhǔn)曲線結(jié)合Hosmer-Lemeshow檢驗(yàn)用于確認(rèn)模型的擬合效果。使用Delong檢驗(yàn)比較AUC差異，通過受試者工作曲線（receiver operating characteristic curve，ROC）分析判別能力，使用決策曲線分析法（decision curve analysis，DCA）判斷使用模型是否有收益。內(nèi)部驗(yàn)證通過十折交叉驗(yàn)證完成。檢驗(yàn)水準(zhǔn)α除特別說明外均設(shè)定為0.05。

2 結(jié)果

2.1 CRO 病原菌分布

共檢出CRO 236 株，主要為鮑曼不動桿菌（56.3%）、銅綠假單胞菌（21.6%）、肺炎克雷伯菌（13.6%）。CRO主要來自呼吸道標(biāo)本（82.0%），其余為血、尿液標(biāo)本等。

2.2 兩組患者一般資料比較

兩組患者碳青霉烯藥物使用、抗生素使用時長＞7 d、入住ICU時長＞7 d、氣管插管、使用鼻飼管、使用呼吸機(jī)情況比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）（表1）。

表1 兩組患者一般資料比較[n（%）]

2.3 變量篩選

通過對22 個變量的統(tǒng)計(jì)分析，最終有6 個變量保留在基于二項(xiàng)式偏差最小標(biāo)準(zhǔn)的LASSO回歸模型中（圖1）。

2.4 列線圖模型構(gòu)建

多變量Logistic回歸中包含的6 個變量分別為：使用碳青霉烯、使用抗生素＞7 d、氣管插管、使用鼻飼管、入住ICU＞7 d和使用呼吸機(jī)（表2）。基于此模型，構(gòu)建可視化列線圖（圖2），通過不同危險因素的得分累加所得總分預(yù)測ICU患者CRO的感染風(fēng)險。

圖2 ICU患者CRO感染風(fēng)險預(yù)測模型圖

表2 兩組患者的多因素分析

2.5 預(yù)測模型的驗(yàn)證

基于訓(xùn)練集數(shù)據(jù)形成的Nomogram模型預(yù)測ICU患者CRO感染發(fā)生的AUC為0.824（95 % CI：0.778～0.870）（圖3）。訓(xùn)練集中ICU患者CRO感染發(fā)生的十折交叉驗(yàn)證平均AUC為0.78。DeLong檢驗(yàn)將兩組AUC面積進(jìn)行比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（D=177.690，P=0.175）。對于這兩個隊(duì)列，對訓(xùn)練集和測試集中數(shù)據(jù)分別進(jìn)行Hosmer-Lemeshow檢驗(yàn)（擬合優(yōu)度檢驗(yàn)）評價模型的校準(zhǔn)度，結(jié)果顯示該預(yù)測模型在訓(xùn)練集和測試集均有較好的擬合性（P＞0.05）（圖4）。訓(xùn)練集模型和測試集模型的臨床最大凈獲益值閾值概率區(qū)間分別為30%～100%和35%～75%，提示模型具有很好的臨床適用性，可帶來臨床凈收益（圖5）。

圖3 預(yù)測模型的ROC曲線

圖4 預(yù)測模型的校準(zhǔn)曲線

圖5 預(yù)測模型的DCA曲線

3 討論

碳青霉烯類藥物是治療革蘭陰性桿菌的一線抗生素，但近年來其耐藥率卻不斷提高。CRO的主要耐藥機(jī)制包括：1）產(chǎn)碳青霉烯酶水解碳青霉烯類藥物，部分細(xì)菌膜孔蛋白突變、缺失，產(chǎn)AmpC酶或超廣譜β-內(nèi)酰胺酶阻礙藥物穿透細(xì)菌；2）細(xì)菌泵高表達(dá)引起外排泵排出藥物從而降低抗菌活性。目前臨床對CRO缺乏有效藥物，嚴(yán)重危害患者，特別是ICU患者的生命安全，為臨床抗感染治療帶了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

我院ICU感染類型以呼吸道感染、血流感染、泌尿道感染為主。從中分離培養(yǎng)出的前3 種CRO分別為鮑曼不動桿菌（56.3%）、銅綠假單胞菌（21.6%）和肺炎克雷伯菌（13.6%）。鮑曼不動桿菌常定植于呼吸道黏膜，對于免疫力低下的ICU患者易引起呼吸道相關(guān)性肺炎。有研究[5]顯示，亞洲有36%以上的ICU獲得性肺炎感染都與鮑曼不動桿菌有關(guān)。另外鮑曼不動桿菌還是導(dǎo)致醫(yī)院獲得性血流感染的常見菌，占該病例的12%以上[6]。銅綠假單胞菌是一種常見的醫(yī)院內(nèi)條件致病菌，該菌特點(diǎn)是環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、易產(chǎn)生耐藥性，且耐藥機(jī)制復(fù)雜，即使是初次分離的敏感菌株在使用抗菌藥物治療3～4 d后就可能出現(xiàn)多重耐藥。銅綠假單胞菌感染ICU患者后，部分細(xì)菌會形成一層生物莢膜，導(dǎo)致臨床治療效果差，病死率高。肺炎克雷伯菌作為條件致病菌引起的院內(nèi)感染十分常見。當(dāng)機(jī)體抵抗力下降時，高毒力型肺炎克雷伯菌易引起患者肺部感染，最終引起肺炎、菌血癥、化膿性感染、肝膿腫等[7]。

研究[8]顯示，CRO的感染與ICU的不良預(yù)后操作關(guān)系密切，盡早發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致感染的危險因素并給予個體化抗感染治療對于降低患者感染風(fēng)險至關(guān)重要。本研究通過回顧性分析患者資料，利用Logistic多因素回歸分析篩選變量構(gòu)建預(yù)測模型，分別將碳青霉烯類抗生素、氣管插管、使用抗生素時長＞7 d、使用鼻飼管、使用呼吸機(jī)、住院時長＞7 d納入危險因素分析。對單因素分析如下：1）碳青霉烯類抗生素作為一類非典型性β-內(nèi)酰胺類抗菌藥物，因其抗菌譜廣，抗菌活性強(qiáng)，臨床適應(yīng)證多等特點(diǎn)，在多重耐藥菌感染、重癥感染及免疫缺陷患者感染的治療中發(fā)揮重要作用，是目前治療各種嚴(yán)重感染的重要藥物之一[9]。臨床醫(yī)生在面對病情重、免疫力低下的ICU患者時，通常將其作為首選抗生素使用，但藥物不合理應(yīng)用容易導(dǎo)致機(jī)體菌群失調(diào)[10]，消滅了敏感細(xì)菌，增加耐碳青霉烯類病原菌株的生存優(yōu)勢，尤其是對碳青霉烯類藥物的不敏感性會通過質(zhì)粒轉(zhuǎn)移傳遞，從而增加該菌群數(shù)量，增加耐藥菌感染風(fēng)險[11]。臨床在制定抗感染治療方案時，涉及到使用碳青霉烯類抗生素時需慎重。2）氣管插管通過搭建人工氣道用以重癥患者的輔助通氣，是ICU常見的急救介入技術(shù)[12]。本研究顯示，我院ICU中70%的CRKP感染都伴隨氣管插管操作。ICU對患者行氣管插管的操作相較于普通病區(qū)更頻繁，容易導(dǎo)致患者下呼吸道黏膜受損。下呼吸道對空氣的溫濕度有調(diào)節(jié)作用，對異物也具有一定的清除、防御功效，故一旦受損，將降低人體免疫力。若此時病房或患者口腔中的定植菌在導(dǎo)管內(nèi)壁生長，易在下呼吸道局部形成具有生物膜的細(xì)菌[13]。又因生物膜具有阻隔、限制藥物擴(kuò)散至作用部位的功能，所以患者對抗菌藥物的耐藥率也隨之上升。3）經(jīng)本研究分析和研究[14]報道，入住ICU＞7 d作為預(yù)測模型得分第二高的危險因素，臨床需重視。我院ICU環(huán)境中常分離培養(yǎng)出耐碳青霉烯酶型的定植菌，與研究[15-16]關(guān)于ICU環(huán)境中定植菌的研究結(jié)果一致，這些細(xì)菌難以被完全消滅。住院時間過久會直接或間接導(dǎo)致患者接觸耐藥病原菌的概率增加，提高感染風(fēng)險。4）本研究發(fā)現(xiàn)，諸多ICU患者在檢出CRO前，都曾長時間使用抗生素治療，抗生素使用時長＞7 d將提高細(xì)菌轉(zhuǎn)變?yōu)镃RO的概率。長期使用抗生素會出現(xiàn)選擇性壓力，又因細(xì)菌獲得性耐藥包括染色體和質(zhì)粒介導(dǎo)[17]，所以會最終誘導(dǎo)耐藥菌的快速增殖。5）ICU患者多無法自主進(jìn)食，需經(jīng)過鼻腔將胃管送到患者的胃中以輸送食物、水分以及藥物。但若鼻飼管操作不當(dāng)[18]或留存體內(nèi)時間過長，很可能會造成患者的鼻、咽和食管黏膜出現(xiàn)潰瘍和出血等并發(fā)癥，嚴(yán)重情況會出現(xiàn)吸入性肺炎，即鼻飼管肺炎[19]。6）呼吸機(jī)的使用提高了ICU患者感染CRO的風(fēng)險。呼吸機(jī)能暫時替代肺臟功能，輔助患者呼吸，但研究[20]發(fā)現(xiàn)，長時間機(jī)械通氣會增加呼吸機(jī)相關(guān)肺炎耐藥菌的感染風(fēng)險。我院最常見的耐藥菌以CRKP、CRAB為主，其原因是肺炎克雷伯桿菌、鮑曼不動桿菌屬于人體口咽部定植菌且廣泛分布于封閉環(huán)境，因ICU患者處于免疫力下降狀態(tài)，更易引發(fā)內(nèi)源性感染，另外呼吸機(jī)管路是進(jìn)行通氣治療的主要途徑，若呼吸機(jī)管路受到污染，可導(dǎo)致肺炎發(fā)生，在ICU治療的時間越長，發(fā)生呼吸機(jī)相關(guān)性肺炎的可能性越大[21]。

本研究也存在一定局限性：第一，所有數(shù)據(jù)均來自同一所三甲醫(yī)院，因醫(yī)院地理位置原因，就診人群主要來自西南片區(qū)，患者人群代表性不足，易導(dǎo)致研究結(jié)果出現(xiàn)一定地域性差異；第二，因本研究為單一回顧性研究，且統(tǒng)計(jì)時間跨度較長，故收集到影響ICU患者感染CRO的因素有限，模型必然存在一定偏倚性。

綜上所述，列線圖預(yù)測模型能夠直觀、快捷地反映預(yù)測結(jié)果，結(jié)合危險因素分析，可為臨床醫(yī)生盡早制定個體化防治方案提供參考依據(jù)，有效降低ICU患者獲得感染CRO的概率。