耐碳青霉烯類肺炎克雷伯菌感染風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)模型的構(gòu)建

熊 琴，王震宇，宋 濤

1.武漢科技大學(xué)醫(yī)學(xué)院公共衛(wèi)生與預(yù)防，湖北武漢 430065；2.湖北省襄陽(yáng)市第一人民醫(yī)院檢驗(yàn)科，湖北襄陽(yáng) 441000

碳青霉烯類抗菌藥物對(duì)絕大多數(shù)β-內(nèi)酰胺酶的穩(wěn)定性好、抗菌活性也較強(qiáng)，常作為腸桿菌科細(xì)菌感染治療的特效藥物[1]。耐碳青霉烯類肺炎克雷伯菌(CRKP)是指對(duì)亞胺培南、美羅培南等碳青霉烯類抗菌藥物中的任意一種耐藥的革蘭陰性桿菌，可引起醫(yī)院內(nèi)感染。2014-2019年全國(guó)細(xì)菌耐藥監(jiān)測(cè)網(wǎng)(CHINET)顯示CRKP檢出率持續(xù)上升,從2014年的6.4%上升至2019年的10.9%[2]。有研究報(bào)道CRKP感染后30 d內(nèi)病死率高達(dá)24.5%[3]，而導(dǎo)致CRKP感染的因素眾多，但目前研究多基于眾多風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)的單因素或多因素分析，尚未對(duì)模型進(jìn)行有效的驗(yàn)證與臨床效用評(píng)價(jià)。本研究通過(guò)回顧性分析CRKP患者感染的相關(guān)危險(xiǎn)因素，建立CRKP感染預(yù)測(cè)列線圖模型，并對(duì)該模型進(jìn)行校準(zhǔn)度及臨床效用評(píng)價(jià)，幫助臨床識(shí)別高危患者，提供精準(zhǔn)的抗菌藥物治療方案。

1 資料與方法

1.1一般資料 回顧性分析2021年1月至2022年4月襄陽(yáng)市第一人民醫(yī)院住院患者臨床送檢標(biāo)本中分離出的非重復(fù)的494株肺炎克雷伯菌。納入標(biāo)準(zhǔn)：(1)患者年齡≥18歲；(2)檢出肺炎克雷伯菌；(3)患者首次培養(yǎng)陽(yáng)性的分離菌株納入本次研究；(4)住院時(shí)間≥48 h且≤90 d。排除標(biāo)準(zhǔn)：(1)臨床資料不全；(2)入院48 h以內(nèi)感染者。研究期間符合納入標(biāo)準(zhǔn)，且發(fā)生肺炎克雷伯菌感染(>1次) 的患者，取其第一次感染結(jié)果進(jìn)行分析。

將2021年1-12月肺炎克雷伯菌感染的372例患者作為建模組，2022年1-4月肺炎克雷伯菌感染的122例患者作為驗(yàn)證組。

1.2方法

1.2.1細(xì)菌鑒定與藥敏試驗(yàn) 按《臨床微生物標(biāo)本和送檢指南》[4]規(guī)范采集、運(yùn)送標(biāo)本，并于標(biāo)本采集后2 h內(nèi)送至實(shí)驗(yàn)室。細(xì)菌的分離與培養(yǎng)參照第4版《全國(guó)臨床檢驗(yàn)操作規(guī)程》[5]。細(xì)菌鑒定采用質(zhì)譜儀(德國(guó)布魯克公司)進(jìn)行鑒定，藥敏試驗(yàn)使用BD Phoenix M50 全自動(dòng)微生物鑒定及藥敏分析儀，藥敏結(jié)果參照美國(guó)臨床和實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)(CLSI)文件2021年標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行判定[6]，藥敏試驗(yàn)折點(diǎn)厄他培南最低抑菌濃度(MIC) ≥2 μg/mL或亞胺培南 MIC≥4 μg/mL,美羅培南MIC≥4 μg/mL,滿足任意一項(xiàng)則判定為CRKP。根據(jù)檢出的病原菌是否對(duì)碳青霉烯類抗菌藥物耐藥，分為CRKP組和碳青霉烯類敏感肺炎克雷伯菌(CSKP)組。質(zhì)控菌株大腸埃希菌ATCC25922、銅綠假單胞菌ATCC27853、金黃色葡萄球菌ATCC25923、糞腸球菌ATCC29212,均購(gòu)自國(guó)家衛(wèi)生健康委員會(huì)臨床檢驗(yàn)中心。

1.2.2臨床資料的收集 臨床相關(guān)信息及檢驗(yàn)指標(biāo)的采集均從襄陽(yáng)市第一人民醫(yī)院電子病歷系統(tǒng)中收集，包括患者性別、年齡、入住科室、標(biāo)本類型、住院時(shí)間、基礎(chǔ)疾病、侵入性操作、抗菌藥物使用種類、抗菌藥物使用時(shí)間、意識(shí)、血清總蛋白和清蛋白相關(guān)檢測(cè)指標(biāo)。低蛋白血癥是指血漿總蛋白和血漿清蛋白的減少,判斷標(biāo)準(zhǔn)是血清總蛋白<60 g/L或者清蛋白<35 g/L。

1.2.3模型構(gòu)建及驗(yàn)證 對(duì)建模組數(shù)據(jù)先進(jìn)行單因素分析，將差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的變量納入二分類Logistic回歸分析，采用Back-Wald法篩選變量，建立回歸方程。利用構(gòu)建的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)模型對(duì)建模組和驗(yàn)證組生成預(yù)測(cè)概率，以患者是否發(fā)生CRKP感染為狀態(tài)變量，以患者的預(yù)測(cè)概率為檢驗(yàn)變量，采用受試者工作特征(ROC)曲線的曲線下面積(AUC)評(píng)價(jià)模型的區(qū)分能力。在驗(yàn)證組中，將預(yù)測(cè)概率與實(shí)際感染狀況進(jìn)行比較，繪制ROC曲線。采用Hosmer-Lemeshow檢驗(yàn)評(píng)價(jià)模型的校準(zhǔn)能力。應(yīng)用Rstudio統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件繪制校準(zhǔn)曲線及臨床決策曲線評(píng)價(jià)模型的校準(zhǔn)度及臨床效用，并繪制列線圖呈現(xiàn)模型。

2 結(jié) 果

2.1基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

2.1.1CRKP檢出情況 建模組中CRKP感染84例，感染率為22.58%；驗(yàn)證組中CRKP感染30例，感染率為24.60%。

2.1.2CRKP臨床分布 在檢出的114株CRKP中，神經(jīng)內(nèi)科檢出的CRKP占比最高[58.77%(67/114)]，其次為重癥監(jiān)護(hù)室[20.18%(23/114)]、神經(jīng)外科[15.79%(18/114)]，腎病內(nèi)科[2.63%(3/114)]、心血管內(nèi)科[1.75%(2/114)]、泌尿外科[0.88%(1/114)]檢出的CRKP所占比例較低。在檢出的114株CRKP中，痰液和支氣管肺泡灌洗液檢出的CRKP占比最高[78.95%(90/114)]，其次是尿液[8.77%(10/114)]、血液[7.02%(8/114)]、引流液[2.63%(3/114)]、分泌物[1.75%(2/114)]，胸腔積液、腹水檢出的CRKP占比最低[0.88%(1/114)]。

2.2危險(xiǎn)因素分析

2.2.1單因素分析 結(jié)果顯示，住院時(shí)間>30 d、肺部感染、中心靜脈置管、氣管插管/切開(kāi)、機(jī)械通氣≥96 h、抗菌藥物使用種類與時(shí)間、碳青霉烯類藥物使用及有低蛋白血癥的比例在CRKP組與CSKP組患者間差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。見(jiàn)表1。

表1 建模組CRKP醫(yī)院感染單因素分析(n)

續(xù)表1 建模組CRKP醫(yī)院感染單因素分析(n)

2.2.2多因素Logistic回歸分析 將單因素分析中差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的9個(gè)變量(住院時(shí)間>30 d、入院時(shí)已存在肺部感染、機(jī)械通氣≥96 h、抗菌藥物使用時(shí)間≥4 d、碳青霉烯類藥物的使用、氣管插管/切開(kāi)、抗菌藥物使用種類≥3種、低蛋白血癥、中心靜脈置管)進(jìn)行賦值(均以是=1,否=0)，以是否發(fā)生CRKP感染為因變量，納入二分類Logistic回歸分析，采用Back-Wald法逐步篩選變量，最終進(jìn)入模型的變量有5個(gè)，住院時(shí)間>30 d、入院時(shí)已存在肺部感染、機(jī)械通氣≥96 h、抗菌藥物使用時(shí)間≥4 d以及碳青霉烯類藥物的使用均是住院患者發(fā)生CRKP感染的獨(dú)立危險(xiǎn)因素(P<0.05)。CRKP下呼吸道醫(yī)院感染患者風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)模型：Logit(P)=-4.398+0.651X1+0.631X2+0.939X3+1.947X4+0.718X5，X1、X2、X3、X4、X5分別表示住院時(shí)間>30 d、入院時(shí)已存在肺部感染、機(jī)械通氣≥96 h、抗菌藥物使用時(shí)間≥4 d、碳青霉烯類藥物使用。見(jiàn)表2。

2.3驗(yàn)證預(yù)測(cè)模型 利用建立的模型計(jì)算建模組和驗(yàn)證組的預(yù)測(cè)概率，將預(yù)測(cè)概率作為檢驗(yàn)變量，實(shí)際感染情況作為狀態(tài)變量，預(yù)測(cè)模型在建模組應(yīng)用的AUC為0.775(95%CI：0.720～0.830,P<0.001)，見(jiàn)圖1；Hosmer-Lemeshow擬合優(yōu)度檢驗(yàn)，得到χ2=9.081，P=0.336，采用Rstudio統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件繪制校準(zhǔn)曲線，可見(jiàn)它圍繞45°斜線擺動(dòng)表明結(jié)果概率與預(yù)測(cè)概率之間具有良好的一致性，見(jiàn)圖2。利用預(yù)測(cè)模型得到的ROC曲線中，約登指數(shù)為0.436，靈敏度為71.4%，特異度為72.2%。以相同的方法在驗(yàn)證組中繪制ROC曲線，結(jié)果顯示AUC為0.766(95%CI：0.710～0.822,P<0.001)。見(jiàn)圖3。

圖1 預(yù)測(cè)模型在建模組應(yīng)用的ROC曲線

圖2 驗(yàn)證建模組回歸方程的校準(zhǔn)曲線

圖3 預(yù)測(cè)模型在驗(yàn)證組應(yīng)用的ROC曲線

2.4列線圖呈現(xiàn)預(yù)測(cè)模型 基于建立的回歸方程中自變量的回歸系數(shù)，應(yīng)用R語(yǔ)言統(tǒng)計(jì)軟件“rms”包呈現(xiàn)列線圖預(yù)測(cè)模型。在實(shí)際應(yīng)用中，可在列線圖中根據(jù)預(yù)測(cè)因子找到所對(duì)應(yīng)的分值，將各個(gè)預(yù)測(cè)因子的分?jǐn)?shù)相加即為總分，總分所對(duì)應(yīng)到的CRKP醫(yī)院感染風(fēng)險(xiǎn)軸上的值即為該患者獲得CRKP感染的可能性。例如，住院時(shí)間>30 d(33.8分)，入院時(shí)不存在肺部感染(0分)，機(jī)械通氣≥96 h(49分)，抗菌藥物使用天數(shù)≥4 d(100分)，碳青霉烯類藥物的使用(38分)，各項(xiàng)預(yù)測(cè)指標(biāo)的累計(jì)得分為33.8+0+49+100+38=220.8分，總得分對(duì)應(yīng)的CRKP感染率為0.46(46%)。見(jiàn)圖4。

圖4 預(yù)測(cè)住院患者CRKP醫(yī)院感染的列線圖模型

2.5臨床決策曲線評(píng)價(jià)模型的臨床效用 臨床決策曲線分析用于確定在臨床中使用預(yù)測(cè)模型來(lái)告知臨床決策是否利大于弊。從圖5中可以看出，當(dāng)概率落在0.2～0.6的閾概率，可以獲得較高的臨床效用。

圖5 臨床決策曲線用于驗(yàn)證模型的凈獲益

3 討 論

1997年在蘇格蘭東北部首次報(bào)道了CRKP感染[7]，目前，它已在世界范圍內(nèi)被發(fā)現(xiàn)，并構(gòu)成了日益嚴(yán)重的公共衛(wèi)生威脅。本研究在建模組和驗(yàn)證組中,CRKP感染率分別為22.58%和24.60%；中國(guó)耐藥細(xì)菌檢測(cè)網(wǎng)也顯示2018年肺炎克雷伯菌對(duì)亞胺培南耐藥率高達(dá)25.0%，對(duì)美羅培南耐藥率高達(dá)26.3%[8]。

本研究顯示，在檢出的114株CRKP中，神經(jīng)內(nèi)科CRKP所占比例明顯高于其他臨床科室。神經(jīng)內(nèi)科的重癥患者普遍具有以下特點(diǎn)：高齡、疾病進(jìn)展迅速、常伴隨有復(fù)雜病癥?；颊咴谧≡浩陂g常伴有神經(jīng)功能障礙、意識(shí)障礙且治療期間侵入性診療操作較多，但其抵抗力較低、自身免疫力下降，因此這一病患群體始終是醫(yī)院感染，特別是多重耐藥菌感染的高危人群[9]。以往的臨床研究表明，大多數(shù)的高血壓導(dǎo)致腦出血患者在微創(chuàng)手術(shù)后容易因各種因素導(dǎo)致肺部感染，如昏迷、肺誤吸、長(zhǎng)時(shí)間臥床等，從而導(dǎo)致患者病情惡化，甚至死亡[10]。高血壓腦出血合并肺部感染患者可能存在插管時(shí)間較長(zhǎng)、格拉斯哥昏迷評(píng)分過(guò)低、神經(jīng)功能缺損嚴(yán)重等問(wèn)題，從而引發(fā)CRKP感染。

CRKP的出現(xiàn)主要是碳青霉烯酶基因廣泛獲得的結(jié)果，碳青霉烯類藥物濫用也促進(jìn)了這一上升趨勢(shì)。DAI等[11]在多變量分析中，碳青霉烯類藥物的使用與碳青霉烯類耐藥性獨(dú)立相關(guān)；吳迪等[12]采用Meta分析CRKP感染的危險(xiǎn)因素，23個(gè)獨(dú)立危險(xiǎn)因素中抗菌藥物應(yīng)用時(shí)間≥7 d呈高度相關(guān)性；本研究也得出碳青霉烯類藥物的使用是住院患者發(fā)生CRKP感染的獨(dú)立危險(xiǎn)因素。合理應(yīng)用抗菌藥物，并及時(shí)根據(jù)藥敏結(jié)果調(diào)整用藥，可有效減少細(xì)菌對(duì)碳青霉烯類藥物的耐藥性。馬永馳等[13]和張莉等[14]均認(rèn)為機(jī)械通氣時(shí)間是CRKP感染的危險(xiǎn)因素，本研究多因素分析得出相同的結(jié)論。機(jī)械通氣時(shí),有創(chuàng)操作可能會(huì)損傷氣道上皮細(xì)胞，破壞機(jī)體自然防御功能，增加病原菌黏附、定植的可能性，阻礙了部分抗菌藥物的有效滲透，增加CRKP感染發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)[15]。醫(yī)務(wù)人員應(yīng)嚴(yán)格遵循無(wú)菌技術(shù)，減少有創(chuàng)操作治療，縮短呼吸機(jī)使用時(shí)長(zhǎng)。

本研究對(duì)CRKP院內(nèi)感染建立了量化的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型，并用列線圖呈現(xiàn)模型，與傳統(tǒng)的預(yù)測(cè)模型相比，列線圖更加直觀、形象，可根據(jù)個(gè)體的各因素取值水平實(shí)現(xiàn)個(gè)體化預(yù)測(cè)，在日常實(shí)踐中有更大的應(yīng)用價(jià)值[16]。為了檢驗(yàn)?zāi)Ｐ偷姆€(wěn)定性和代表性，本研究設(shè)置了驗(yàn)證組，用同樣的模型對(duì)驗(yàn)證組進(jìn)行CRKP感染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，繪制ROC曲線。結(jié)果顯示建模組和驗(yàn)證組的AUC達(dá)0.775和0.766，表明該模型具有較好的區(qū)分度；同時(shí)采用校準(zhǔn)曲線和臨床決策曲線評(píng)價(jià)模型的校準(zhǔn)度及臨床效用，結(jié)果顯示該模型可用于臨床診療活動(dòng)中，具有較好的臨床應(yīng)用價(jià)值。

然而本研究仍存在一些不足，對(duì)CRKP感染風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)模型只進(jìn)行了初步的研究，為單中心研究，未進(jìn)行多中心的研究與驗(yàn)證，該模型有待多中心驗(yàn)證后進(jìn)行修正及完善。此外，本研究未對(duì)患者感染CRKP后病情嚴(yán)重程度及預(yù)后進(jìn)行探討，有待于下一步完善。