ICU患者气管插管后并发肺内感染情况及其影响因素预测模型的建立与验证

唐齐兵，杨 梅，董琼兰，杨雨欣

ICU是危重症患者病情监护和治疗的重要场所。在ICU中气管插管是抢救呼吸衰竭及各种呼吸暂停患者的常用手段，但气管插管为侵入性疗法，在抢救患者的同时也可能将致病菌带入患者肺内，引起肺内感染，甚至可导致患者死亡[1-2]。预测ICU患者气管插管并发肺内感染风险是降低肺内感染风险的前提。虽然关于ICU患者气管插管并发肺内感染影响因素方面的研究已有一定报道[3-4]，但多为多因素Logistic回归分析，预测计算复杂，对临床的指导价值不大。列线图预测模型为近年常用的可视化预测模型，可将多因素分析结果进行可视化处理而简化预测操作。目前，关于列线图预测模型在ICU患者气管插管并发肺内感染风险预测方面的研究少见报道。本研究分析ICU患者气管插管后并发肺内感染病原菌分布情况并建立影响因素列线图预测模型，以期为临床上ICU患者气管插管后肺内感染的预防控制措施制订提供参考依据。

1 对象与方法

1.1研究对象 选取2018年2月—2020年12月在我院ICU行气管插管 213例作为研究对象。纳入标准：①行气管插管治疗；②气管插管治疗前无肺部感染；③气管插管时间在48 h以上；④患者和(或)其家属对本研究知情同意，并签署相关知情同意书。排除标准：①入院48 h内转院或因病情严重在入ICU后48 h内死亡者；②合并肺部严重创伤者；③妊娠期及哺乳期妇女。

1.2研究方法 ICU患者气管插管后并发肺内感染可能影响因素收集，内容包括：①人口学特征：性别、年龄、体质量指数、吸烟史、饮酒史；②身体状况：高血压病史、糖尿病史、肺部基础病史(肺气肿、支气管哮喘和慢性阻塞性肺疾病)、格拉斯哥昏迷量表(GCS)评分、ICU入住时间；③疾病治疗相关因素：糖皮质激素使用、抗生素使用、气管插管时间、气道湿化、营养支持途径、急诊手术、全身麻醉和脑胸腹部手术。

肺内感染诊断：参照《中国成人医院获得性肺炎与呼吸机相关性肺炎诊断和治疗指南(2018年版)》[5]，根据临床表现、影像学检查及血、尿常规综合判断患者是否出现肺内感染，标准如下：①体温高于基础体温1 ℃以上或超过38 ℃；②外周血白细胞计数>10×109/L或<4×109/L；③呼吸道脓性分泌物镜检在低倍镜下显示白细胞计数>25个或脓性分泌物培养出潜在呼吸道病原菌；④CT等影像学检查提示肺部出现新发或进展期浸润灶，查体有啰音。根据诊断结果将气管插管213例分为肺内感染组和非肺内感染组2组，比较2组上述各因素，并采用多因素Logistic回归分析判断各因素对ICU患者气管插管后并发肺内感染的影响。

致病菌群感染情况检测：对确诊为肺内感染的患者，经人工气道以一次性灭菌吸痰管吸取呼吸道痰液标本，置无菌杯中，先对标本进行涂片镜检，对于白细胞>25/HP，鳞状细胞<10/HP者进行病原菌分离及鉴定。采用法国梅里埃公司生产的ATB Expresin型全自动细菌鉴定仪进行细菌鉴定，质控菌均购于中国微生物菌种保藏中心，分别为金黄色葡萄球菌ATCC 29213、大肠埃希菌 ATCC 35218及铜绿假单胞菌ATCC 27853。

1.3统计学方法 应用SPSS 22.0统计学软件对所有数据进行处理分析，病原菌分布情况采用描述性统计，单因素分析行χ2检验，多因素分析行Logistic回归分析;应用R4.1.2软件的RMS包构建列线图预测模型，以受试者工作特征(ROC)曲线分析该预测模型预测价值，并以计算机模拟充分采样(Bootstrap)法对该预测模型进行内部验证，α=0.05为检验水准。

2 结果

2.1ICU患者气管插管后并发肺内感染病原菌分布情况 本研究纳入的ICU行气管插管213例中共51例确诊为肺内感染，共培养出病原菌63株，其中革兰阴性菌最多，共40株(63.49%)，革兰阳性菌19株(30.16%)，真菌4株(6.35%)，各病原菌分布情况见表1。

表1 ICU气管插管后并发肺内感染51例病原菌分布情况

2.2ICU患者气管插管后并发肺内感染单因素分析 单因素分析结果显示，肺内感染组与非肺内感染组年龄、体质量指数、吸烟史、糖尿病史、肺部基础病史、GCS评分、ICU入住时间、糖皮质激素使用、抗生素使用、气管插管时间、营养支持途径、急诊手术、全身麻醉和脑胸腹部手术比较差异具有统计学意义(P<0.05，P<0.01)，见表2。

表2 ICU患者气管插管后并发肺内感染单因素分析

2.3ICU患者气管插管后并发肺内感染多因素Logistic回归分析 ICU患者气管插管后并发肺内感染的各因素赋值，年龄<60岁=0，≥60岁=1；体质量指数<25 kg/m2=0，≥25 kg/m2=1；吸烟史无=0，有=1；糖尿病史无=0，有=1；肺部基础病史无=0，有=1；GCS评分≤8分=0，>8分=1；ICU入住时间≤7 d=0，>7 d=1；糖皮质激素使用无=0，有=1；抗生素使用无=0，有=1；气管插管时间≤7 d=0，>7 d=1；营养支持途径肠内=0，全静脉=1；急诊手术无=0，有=1；全身麻醉无=0，有=1；脑胸腹部手术无=0，有=1。多因素Logistic回归分析结果显示，年龄≥60岁、有吸烟史、有糖尿病史、使用糖皮质激素、气管插管时间>7 d及急诊手术为ICU患者气管插管后并发肺内感染的危险因素(P<0.05，P<0.01)，GCS评分>8分为ICU患者气管插管后并发肺内感染的保护因素(P<0.05)，见表3。

表3 ICU患者气管插管后并发肺内感染多因素Logistic回归分析

2.4ICU患者气管插管后并发肺内感染列线图预测模型建立 根据表3中多因素Logistic分析结果以R4.1.2软件的RMS包构建列线图预测模型，该预测模型包括年龄、吸烟史、糖尿病史等7个因素，使用时根据患者各因素向上做垂直线后获得各因素的分值，将各因素累加后得到总分，向下做垂直线即可得到肺内感染风险发生率，见图1。

图1 ICU患者气管插管后并发肺内感染列线图预测模型

2.5ICU患者气管插管后并发肺内感染列线图预测模型验证 以ROC曲线评估ICU患者气管插管后并发肺内感染列线图模型的预测价值，结果显示曲线下面积为0.829，95%CI为0.768，0.889，说明该预测模型区分度较好；再以Bootstrap法对ICU患者气管插管后并发肺内感染列线图预测模型进行内部验证，以原始数据重复抽样1000次，结果显示平均绝对误差为0.033，ICU患者气管插管后并发肺内感染列线图预测模型与理想模型基本拟合，提示该预测模型预测准确度较高，见图2和图3。

图2 ICU患者气管插管后并发肺内感染列线图预测模型受试者工作特征曲线

图3 ICU患者气管插管后并发肺内感染列线图预测模型内部验证图

3 讨论

正常情况下人体口腔中寄生着数十种正常菌群与致病菌群，在健康人群中2种菌群相互依存、相互制约可免受感染[6-7]。然而，ICU患者病情严重，免疫功能降低，正常生理活动减弱，易出现菌群失调而使大量致病菌繁殖[8]。本研究纳入的ICU行气管插管213例中共51例确诊为肺内感染，与以往研究结果基本一致[9]。气管插管为临床常用的抢救技术，在降低病死率和挽救患者生命方面起着关键作用，但气管插管为侵入性治疗技术，可使患者咳嗽反射和纤毛清除运动等呼吸道防御功能被削弱，易致口腔和鼻咽部的细菌随导管侵入肺部[10]。

本研究肺内感染51例中共培养出病原菌63株，其中革兰阴性菌最多，共40株(63.49%)，革兰阳性菌19株(30.16%)，真菌4株(6.35%)，与相关研究结果一致[11]。本研究肺内感染51例从致病菌种类来看鲍曼不动杆菌占比最高，占23.81%。鲍曼不动杆菌为严格需氧的非乳糖发酵条件致病菌，该菌感染后可引起脓毒症等严重疾病，近年随着抗生素的应用增多已有多篇关于多重抗药鲍曼不动杆菌感染的报道[12-13]。另外，本研究肺内感染51例中肺炎克雷伯菌的感染率也较高，占比为20.63%。肺炎克雷伯菌常见于呼吸道及胃肠道感染性疾病，也为条件致病菌的一种，免疫功能低下者可经呼吸道吸入肺内而引起肺大叶或小叶出现融合性实变，肺炎克雷伯菌亦容易出现耐药性，故临床上对肺炎克雷伯菌感染在选择药物时应注意考虑是否存在耐药的问题[14]。本研究肺内感染51例中革兰阳性菌及真菌感染占比虽不高，但治疗时同样需引起重视，并注意抗菌药物的选择。

本研究多因素Logistic回归分析结果显示，年龄≥60岁、有吸烟史、有糖尿病史、使用糖皮质激素、气管插管时间>7 d及急诊手术为ICU患者气管插管后并发肺内感染的危险因素，GCS评分>8分为ICU患者气管插管后并发肺内感染的保护因素。分析该结果原因如下：①在年龄方面，随着患者年龄增长，各脏器功能逐渐衰退，免疫功能也随之下降。前文已述ICU患者气管插管后肺内感染主要以感染条件致病菌为主，免疫功能低下者更容易感染。另外，老年患者气道纤毛运动能力下降，咳嗽反应也较迟缓，导致痰液难以排出，这也是出现肺内感染的一个重要原因[15]。②因烟草中含有大量尼古丁和焦油等刺激性大、毒性强的物质，有吸烟史患者长期接触此类物质可致气道表皮细胞受损而影响气道防御机制，增加机会感染的风险。另有报道显示，长期吸烟可改变气道内细菌的种类、数量及密度，增加呼吸系统致病菌感染的风险[16]。③糖尿病为临床常见的代谢紊乱性疾病，此类患者在入住ICU后易出现肺内感染的原因可能与患者长期高血糖使血浆渗透压升高，导致白细胞的吞噬能力受抑制而降低免疫力有关；并且血糖浓度升高至一定水平时可使肺炎克雷伯菌等条件致病菌的繁殖加速；另外，糖尿病患者还可能出现T淋巴细胞及B淋巴细胞数量减少，使细胞调节免疫功能下降而增加肺内感染的风险[17]。④糖皮质激素为临床常用的免疫抑制剂，抗炎作用显著，ICU患者多有严重的炎症反应，糖皮质激素的使用率也较高。全身糖皮质激素的使用在减轻患者炎症症状的同时，还可导致机体免疫功能下降而增加气管插管患者肺内感染的风险[18]。⑤一般情况下气管插管后1或2 d即可在其周围出现纤维蛋白鞘的包绕，为细菌在其表面的繁殖提供便利；气管插管还可使上呼吸道过滤、净化空气的功能受损，使气道的自然防御屏障被破坏而增加病原菌侵入的风险，随着气管插管时间的延长病原菌感染的风险明显增加[19]。⑥急诊手术也是ICU患者气管插管后并发肺内感染的危险因素。行急诊手术者多为严重创伤、心脑血管疾病、急腹症和大出血等危重症患者。此类患者自身免疫力本就较低，在手术与气管插管的双重打击下，可使机体抵御细菌侵入的屏障功能进一步受损而出现肺内感染。⑦GCS评分为临床常用的昏迷评估方法，<8分者为重度昏迷状态，此类患者无气道自净的能力，加上此类患者气道内纤毛运动能力下降，支气管与肺泡功能均低下，容易使气道内积聚大量的分泌物而使病原微生物快速繁殖，在进行气管插管时病原微生物容易随导管进入肺内而出现肺内感染[20]。

多因素Logistic回归预测模型计算复杂，在临床上应用较困难。因此，本研究采取目前常用的列线图预测模型建立ICU患者气管插管后并发肺内感染的预测模型，并以ROC曲线评估ICU患者气管插管后并发肺内感染列线图预测模型的预测价值，结果显示曲线下面积为0.829，95%CI为0.768，0.889，说明该预测模型区分度较好；再以Bootstrap法对ICU患者气管插管后并发肺内感染列线图预测模型进行内部验证，以原始数据重复抽样1000次，结果显示平均绝对误差为0.033，ICU患者气管插管后并发肺内感染列线图预测模型与理想模型基本拟合，提示该预测模型预测准确度较高。临床上医护人员可使用本研究建立的列线图预测模型预测ICU患者气管插管后肺内感染发生风险，对于风险较高者可针对性地给予预防干预措施以降低肺内感染发生率。

综上所述，ICU患者气管插管后并发肺内感染率较高，以革兰阴性菌感染为主，其并发肺内感染与年龄、吸烟史和糖尿病史等因素有关，以上述因素建立的列线图预测模型具有较高的区分度与准确度。