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

㊃492㊃检验医学与临床2024年2月第21卷第3期 L a b M e d C l i n,F e b r u a r y2024,V o l.21,N o.3㊃论著㊃D O I:10.3969/j.i s s n.1672-9455.2024.03.002
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ә
江苏大学附属句容医院检验科,江苏镇江212400
摘要:目的探讨该院住院患者耐碳青霉烯类肠杆菌(C R E)的耐药特征和危险因素,以及建立列线图模型预测患者发生C R E感染的可能性㊂方法回顾性选取2018年7月至2023年2月江苏大学附属句容医院住院患者中发生C R E感染的81例患者(81株C R E)作为C R E组,按1ʒ1原则随机选取同期确诊为碳青霉烯类药物敏感的肠杆菌科细菌(C S E)感染患者81例(81株C S E)作为C S E组㊂分析C R E组患者标本来源和菌种分布;比较两组患者的基本信息㊁基本健康状况㊁侵入性操作史㊁抗菌药物使用情况等临床资料;采用多因素L o-g i s t i c回归模型分析住院患者发生C R E感染的影响因素;绘制发生C R E感染的列线图预测模型,并采用校准曲线进行模型性能评估㊂结果检出C R E的标本主要为痰液标本[72.84%(59/81)],菌株以肺炎克雷伯菌最多见[46.91%(38/81)]㊂多因素L o g i s t i c回归分析结果显示感染前3个月内手术㊁感染前使用碳青霉烯类药物㊁感染前使用加酶抑制剂㊁合并心脑血管疾病及感染前半年内住院次数ȡ2次是发生C R E感染的危险因素(P<0.05),依此建立该院住院患者发生C R E感染的列线图模型㊂内部验证结果显示,列线图模型预测C R E 感染的C-i n d e x为0.898(95%C I:0.849~0.948)㊂结论本研究构建的列线图模型对该院住院患者发生C R E感染有较好的预测作用,有助于临床早期筛查C R E感染的高风险患者,医务人员可据此制订个体化防治策略,从而降低C R E感染的可能㊂
关键词:耐碳青霉烯类肠杆菌;危险因素;列线图;预测模型
中图法分类号:R446.5文献标志码:A文章编号:1672-9455(2024)03-0294-05
R i s k f a c t o r a n a l y s i s o f c a r b a p e n e m-r e s i s t a n t E n t e r o b a c t e r i a c e a e i n f e c t i o n s a n d
c o n s t r u c t i o n o f a n o m o g r a m p r e
d i c t i o n m o d
e l*
Z HA N G J u n,L U A N H e w e i,M I N M i n,C H E N Y i nә
D e p a r t m e n t o f L a b o r a t o r y M e d i c i n e,J u r o n g H o s p i t a l A f f i l i a t e d t o J i a n g s u U n i v e r s i t y,
Z h e n j i a n g,J i a n g s u212400,C h i n a
A b s t r a c t:O b j e c t i v e T o i n v e s t i g a t e t h e i n f e c t i o n r e s i s t a n c e c h a r a c t e r i s t i c s a n d r i s k f a c t o r s o f c a r b a p e n e m-r e s i s t a n t E n t e r o b a c t e r i a c e a e(C R E)i n t h e h o s p i t a l i n p a t i e n t s,a s w e l l a s t o e s t a b l i s h a n o m o g r a m m o d e l t o p r e d i c t t h e p o s s i b i l i t y o f C R E i n f e c t i o n i n p a t i e n t s.M e t h o d s E i g h t y-o n e p a t i e n t s w h o d e v e l o p e d C R E i n f e c-t i o n s(81s t r a i n s o f C R E)a m o n g h o s p i t a l i z e d p a t i e n t s i n J u r o n g H o s p i t a l A f f i l i a t e d t o J i a n g s u U n i v e r s i t y f r o m J u l y2018t o F e b r u a r y2023w e r e r e t r o s p e c t i v e l y s e l e c t e d a s t h e C R E g r o u p,a n d81p a t i e n t s w i t h c a r b a p e n e m-s e n s i t i v e E n t e r o b a c t e r i a c e a e(C S E)b a c t e r i a l i n f e c t i o n s(81s t r a i n s o f C S E)d i a g n o s e d d u r i n g t h e s a m e p e r i o d w e r e r a n d o m l y s e l e c t e d a s t h e C S E g r o u p a c c o r d i n g t o1ʒ1p r i n c i p l e.T h e s o u r c e o f s p e c i m e n s a n d s t r a i n d i s-t r i b u t i o n o f p a t i e n t s i n t h e C R E g r o u p w e r e a n a l y z e d;t h e b a s i c i n f o r m a t i o n,b a s i c h e a l t h s t a t u s,h i s t o r y o f i n-v a s i v e o p e r a t i o n,a n t i m i c r o b i a l d r u g u s e a n d o t h e r c l i n i c a l d a t a o f p a t i e n t s i n t h e t w o g r o u p s w e r e c o m p a r e d; t h e r i s k f a c t o r s f o r t h e o c c u r r e n c e o f C R E i n f e c t i o n i n h o s p i t a l i z e d p a t i e n t s w e r e a n a l y z e d b y m u l t i v a r i a t e L o-g i s t i c r e g r e s s i o n m o d e l;a n o m o g r a m m o d e l o f C R E i n f e c t i o n w a s p l o t t e d,a n d t h e m o d e l p e r f o r m a n c e w a s e-v a l u a t e d b y c a l i b r a t i o n c u r v e s.R e s u l t s C R E i n f e c t i o n s w e r e d e t e c t e d m a i n l y i n s p u t u m s p e c i m e n s[72.84% (59/81)],w i t h K l e b s i e l l a p n e u m o n i a e b e i n g t h e m o s t c o mm o n s t r a i n[46.91%(38/81)].T h e r e s u l t s o f m u l t i-v a r i a t e L o g i s t i c r e g r e s s i o n a n a l y s i s s h o w e d t h a t s u r g e r y w i t h i n3m o n t h s p r i o r t o i n f e c t i o n,u s e o f c a r b a p e n e-m s p r i o r t o i n f e c t i o n,u s e o f a d d i t i v e e n z y m e i n h i b i t o r s p r i o r t o i n f e c t i o n,c o m o r b i d i t y w i t h c a r d i o v a s c u l a r a n d c e r e b r a l v a s c u l a r d i s e a s e s,a n d h o s p i t a l i z a t i o n f r e q u e n c yȡ2i n t h e s i x m o n t h s p r i o r t o i n f e c t i o n w e r e t h e r i s k f a c t o r s f o r t h e o c c u r r e n c e o f C R E i n f e c t i o n s(P<0.05),a n d a c c o r d i n g l y,t h e m o d e l o f a n o m o g r a m p r e d i c t i o n f o r t h e o c c u r r e n c e o f C R E i n f e c t i o n s i n p a t i e n t s a d m i t t e d t o t h i s h o s p i t a l w a s e s t a b l i s h e d.I n t e r n a l v a l i d a t i o n
*基金项目:江苏大学2021年度临床医学科技发展基金项目(J L Y2021096)㊂
作者简介:张俊,女,副主任技师,主要从事感染性疾病应用方向的研究㊂ә通信作者,E-m a i l:381167399@q q.c o m㊂
r e s u l t s s h o w e d t h a t t h e C-i n d e x o f t h e n o m o g r a m m o d e l f o r p r e d i c t i n g C R E i n f e c t i o n w a s0.898(95%C I: 0.849-0.948).C o n c l u s i o n T h e n o m o g r a m m o d e l c o n s t r u c t e d i n t h i s s t u d y h a s a g o o d p r e d i c t i v e e f f e c t o n t h e o c c u r r e n c e o f C R E i n f e c t i o n i n i n p a t i e n t s o f t h e h o s p i t a l,w h i c h h e l p s t o s c r e e n p a t i e n t s a t h i g h r i s k o f C R E i n f e c t i o n a t a n e a r l y c l i n i c a l s t a g e,a c c o r d i n g t o w h i c h m e d i c a l s t a f f c a n d e v e l o p i n d i v i d u a l i z e d p r e v e n t i o n a n d c o n t r o l s t r a t e g i e s a n d r e d u c e t h e p o s s i b i l i t y o f C R E i n f e c t i o n.
K e y w o r d s:c a r b a p e n e m-r e s i s t a n t E n t e r o b a c t e r i a c e a e;r i s k f a c t o r s;n o m o g r a m;p r e d i c t i n g m o d e l
肠杆菌科细菌感染已经成为近年来我国常见的
门㊁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㊁血流感染及尿路感染等[1]㊂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]㊂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(C R E)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㊂由于C R E传播速度快㊁耐药率高㊁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]㊂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㊁外排泵的高度表达㊁孔蛋白突变引起的膜通透性变化以及青霉素结合蛋白(P B P)对抗菌药物的亲和力下降[5]㊂由于其复杂的耐药机制,目前C R E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㊂本研究以本院近几年住院患者中检出C R E感染患者为研究对象,回顾性分析C R E感染患者的菌株分布和危险因素,探索控制C R E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㊁早期防控,有效遏制细菌耐药和传播,从而降低临床C R E感染率和病死率㊂现报道如下㊂
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C R E感染的81例患者(81株C R E)作为C R E组,同时按1ʒ1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(C S E)感染的住院患者81例(81株C S E)作为C S E组,进行回顾性对照分析㊂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㊂(2)入院时间ȡ48h㊂(3)临床资料完整㊂排除标准:(1)混合其他病原菌感染㊂(2)同一患者重复检出㊂(3)入院前已发生C R E感染㊂本研究经本院医学伦理委员会审核通过㊂所有患者均知情同意并签署知情同意书㊂
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㊁性别㊁年龄㊁科室;(2)基本健康状况:既往疾病史(心脑血管疾病㊁肾功能不全㊁糖尿病㊁高血压㊁肿瘤);
(3)侵入性操作史:留置导尿管㊁留置胃管㊁感染前3个月内手术史㊁机械通气㊁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㊁三代头孢菌素㊁加酶抑制剂㊁喹诺酮类药物的使用情况;(5)感染前半年内住院次数㊂
1.2.2病原菌培养㊁鉴定及药敏试验将临床采集的患者痰液㊁血液㊁尿液㊁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㊁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㊂使用郑州安图生物有限公司生产的血琼脂平板㊁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V i t e k2-C o m p a c t系统的G N鉴定卡进行微生物鉴定,使用G N13药敏卡测定肠杆菌科细菌对青霉素类㊁β-内酰胺类/β-内酰胺酶抑制剂㊁头孢菌素类㊁头霉素类㊁单环类㊁碳青霉烯类㊁氨基糖苷类㊁喹诺酮类㊁磺胺类和其他类共计19种临床抗菌药物的最低抑菌浓度(M I C),根据美国临床与实验室标准协会(C L S I)最新标准进行药敏试验结果的判断㊂
1.3统计学处理采用S P S S26.0统计软件进行数据分析㊂计数资料以例数或百分比表示,组间比较采用χ2检验㊂采用多因素L o g i s t i c回归分析住院患者发生C R E感染的影响因素㊂采用R语言4.
2.2版本的 r m s 程序包绘制列线图, r m d a 程序包绘制校准曲线来评估模型的预测效能㊂
2结果
2.1 C R E的来源标本及分布情况本研究81株
C R E来源标本主要为痰液标本59份(72.84%)㊁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%)㊂
2.2 C R E感染菌株种类及分布情况81株C R E中肺炎克雷伯菌38株(46.91%)㊁大肠埃希菌17株(20.99%)㊁阴沟肠杆菌10株(12.35%)㊁产气肠杆菌8株(9.88%)㊁黏质沙雷菌5株(9.88%),产酸克雷伯菌㊁弗氏柠檬酸杆菌和解鸟氨酸拉乌尔菌各1株(各占1.23%)㊂
2.3 C R E组和C S E组患者临床资料比较 C R E组和C S E组患者性别及合并心脑血管疾病㊁留置导尿管㊁留置胃管㊁感染前3个月内有手术史㊁机械通气㊁留置中央静脉导管㊁感染前使用碳青霉烯类药物㊁感染前使用三代头孢菌素㊁感染前使用加酶抑制剂和感染前半年内反复住院次数ȡ2次的比例比较,差异均有统计学意义(P<0.05)㊂见表1㊂
㊃592㊃
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2.4 多因素L o g
i s t i c 回归分析住院患者发生C R E 感染的影响因素 以患者是否发生C R E 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)
㊁存在心脑血管疾病(赋值:有=1,无=0)㊁留置导尿管
(赋值:有=1,无=0)㊁留置胃管(赋值:有=1,无=0
)㊁感染前3个月内手术史(赋值:有=1,无=0)㊁机械通气(赋值:有=1,无=0)㊁留置中央静脉导管(赋
值:有=1,无=0)㊁感染前使用碳青霉烯类药物(赋值:有=1,无=0)㊁感染前使用三代头孢菌素(赋值:有=1,无=0)㊁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:ȡ2次=1,<2次=0)]为自变量,进行多因素L o g
i s t i c 回归分析㊂结果显示感染前3个月内手术㊁感染前使用碳青霉烯类药物㊁感染前使用加酶抑制剂㊁合并心脑血管疾病
及感染前半年内住院次数ȡ2次是导致住院患者发生
C R E 感染的危险因素(P <0.05
)㊂见表2㊂表1 C R E 组和C S E 组患者临床资料[n (%)
]组别n
性别
男女年龄(岁)
<65
ȡ65
C R E 组
8159(72.84)22(27.16)26(32.10)55(67.90)C S E 组
81
46(56.79
)35(43.21
)29(35.80
)52(64.20
)χ24.5130.248P
0.034
0.619
组别n
合并基础疾病
心脑血管疾病肾功能不全糖尿病高血压肿瘤C R E 组
8141(50.62)8(9.88)64(79.01)42(51.85)15(18.52)C S E 组
81
20(24.69)6(7.41)57(70.37)38(46.91)14(17.28)χ211.2210.3111.5880.395
0.042P
0.001
0.577
0.208
0.5300.838
组别n
侵入性操作
留置导尿管留置胃管感染前3个月内手术
机械通气留置中央静脉导管
C R E 组
8144(54.32)50(61.73)34(41.98)36(44.44)31(38.27)C S E 组
81
23(28.40)18(22.22)11(13.58)12(14.81)13(16.05)χ210.91724.220
14.955
15.754
9.620P
0.001
<0.001<0.001<0.0010.002
组别n
感染前抗菌药物使用
碳青霉烯类药物三代头孢菌素加酶抑制剂喹诺酮类药物感染前半年内住院次数
<2次
ȡ2次
C R E 组
8124(29.63)38(46.91)59(72.84)18(22.22)31(38.27)50(61.73)C S E 组
81
1(1.23)23(28.40)17(20.99)9(11.11)71(87.65
)10(12.35
)χ211.5425.82239.065
3.47935.736
P
0.001
0.016
<0.0010.062
<0.001
表2 多因素L o g
i s t i c 回归分析住院患者发生C R E 感染的影响因素项目
β
S E W a l d χ
2
P O R
O R 的95%C I
感染前3个月内手术1.1480.5234.8230.028
3.151
1.131~8.744
感染前使用碳青霉烯类药物2.9201.1406.557
0.010
18.5371.983~173.233感染前使用加酶抑制剂1.5940.44712.747<0.001
4.9252.053~11.818合并心脑血管疾病
0.9140.4554.0370.045
2.4931.023~6.079
感染前半年内住院次数ȡ2次2.159
0.48519.83<0.001
8.6593.348~22.390
常量
-2.3110.401
33.168
<0.001
0.099
- 注:-表示无数据㊂
㊃
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024,V o l .21,N o .3
2.5住院患者发生C R E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=1.148ˑX感染前3个月内手术+2.920ˑX感染前使用碳青霉烯类药物+1.594ˑX感染前使用加酶抑制剂+ 0.914ˑX合并心脑血管疾病+2.159ˑX感染前半年内住院次数ȡ2次-
2.311㊂基于上述筛选的危险因素构建住院患者发生
C R E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40㊁100㊁55㊁31㊁74分㊂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C R E感染的可能性就越大㊂见图1㊂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C R E感染的概率是0.549㊂
图1预测患者发生C R E感染的列线图模型2.6列线图模型的校准曲线采用B o o t s t r a p法进行内部验证,结果显示:列线图模型校准曲线C-i n d e x 为0.898(95%C I: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㊂见图2㊂
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㊁大肠埃希菌㊁阴沟肠杆菌和产气肠杆菌等[9-10]㊂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, C R E因其致死率高㊁传播速度快引起临床广泛的关注㊂
本研究显示本院检出的C R E来源的标本主要为痰液,其次为中段尿㊁全血,也有少量的分泌物和引流物,表明C R E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]㊂本研究81株C R E中前3位耐药菌株分别是肺炎克雷伯(46.91%)㊁大肠埃希菌(20.99%)和阴沟肠杆菌(12.35%),与我国C H I N E T细菌耐药性检测数据一致[13-15]㊂
既往有研究已证实,发生C R E感染的危险因素包括感染前使用抗菌药物[16]㊁侵入性操作治疗[17]㊁使用免疫抑制剂㊁住院时间长㊁入住科室和老年人群[18-19]等,不同的研究人群㊁不同的科室感染C R E的危险因素存在一定的差异㊂本院作为一所综合性医院,利用多因素L o g i s t i c回归筛选本院住院患者发生C R E感染的危险因素,结果显示感染前3个月内手术㊁感染前使用碳青霉烯类药物㊁感染前使用加酶抑制剂㊁合并心脑血管疾病及感染前半年内住院次数ȡ2次是影响本院住院患者发生C R E感染的危险因素(P<0.05)㊂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㊂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C R E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㊂合并心脑血管疾病导致患者机体抵抗力降低㊁病情加重,容易延长住院时间㊂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㊂
列线图模型是一类在多因素L o g i s t i c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㊁直观地评估个体患者发生C E R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]㊂本研究基于上述筛选的危险因素构建本院住院患者发生C R E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㊂使用校准曲线验证构建模型的效能,校准曲线C-i n d e x为0.898(95%C I: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㊂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㊁严格抗菌药物的使用㊁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㊂
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㊂其次,纳入预测本院住院患者发生C R E感染的因素有
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限㊂再次,模型的验证未使用外部数据,难以避免其过拟合现象㊂故该模型还需要多中心㊁大规模数据进一步进行验证和完善㊂
综上所述,临床应对感染前3个月内手术㊁感染前使用碳青霉烯类药物㊁感染前使用加酶抑制剂㊁合并心脑血管疾病及感染前半年内住院次数ȡ2次的住院患者予以高度重视,警惕其发生C R E感染㊂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C R E感染的风险,有助于临床早期筛查C R E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C R E感染的风险㊂
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(收稿日期:2023-05-13修回日期:2023-12-02)
㊃892㊃检验医学与临床2024年2月第21卷第3期 L a b M e d C l i n,F e b r u a r y2024,V o l.21,N o.3。