预测ICU患者获得碳青霉烯耐药革兰阴性杆菌感染的危险因素分析及列线图模型构建*

唐 璐，李艳梅，刘 璐，刘 媛

中国人民解放军西部战区总医院（成都 610083）

近年来我国碳青霉烯耐药革兰阴性菌（carbapenemresistant organism，CRO）的检出率急剧上升[1]，其中以碳青霉烯耐药鲍曼不动杆菌（carbapenem -resistant acinetobacter baumannii，CRAB）、碳青霉烯耐药铜绿假单胞菌（carbapenem-resistant pseudomonas aeruginosa，CRPA）、碳青霉烯耐药肺炎克雷伯菌（carbapenemresistant klebsiella pneumoniae ，CRKP）为主的细菌感染是导致ICU患者直接或间接死亡的重要因素[2-3]。因目前我国ICU患者CRO感染的治疗手段有限，其预测模型也较少，故本研究的目的在于明确ICU患者感染CRO的特征，找出感染危险因素，构建列线图模型，以期为临床医生尽早发现和防控CRO感染提供参考依据。

1 数据与方法

1.1 数据来源

通过实验室信息系统（laboratory information system，LIS）回顾性收集中国人民解放军西部战区总医院ICU 2020 年1 月至2022 年12 月住院期间首次感染CRO和首次感染碳青霉烯敏感革兰阴性杆菌（carbapenem-sensitive organism，CSO）的患者360例，分为CSO组和CRO组，CSO组124例，CRO组236例。使用whonet5.6并结合医院信息系统（hospital information system，HIS）收集患者的临床资料用于危险因素分析。纳入标准：1）参考《医院感染诊断标准》[4]筛选病例；2）首次感染CRO或CSO的患者。排除标准：1）入住ICU＜48 h检出的病原菌；2）患者转入ICU前已感染CRO或CSO；3）临床资料记录不全者。

1.2 细菌鉴定及药敏

使用法国生物梅里埃公司VITEK-2 全自动微生物鉴定仪对细菌进行鉴定和药敏试验，辅助药敏试验采用K-B纸片扩散法，药敏结果判定参考美国临床与实验室标准协会标准2022 版（clinical and laboratory standards institutes，CLSI2022）。

1.3 统计学方法

使用whonet5.6 系统收集患者信息，采用随机数字表法将所有患者分为训练集和测试集，比例为7∶3。统计分析使用R4.1.3 版本。定量资料采用（）描述，组间比较采用t检验。定性资料采用例数（%）描述，组间比较采用χ2检验。通过LASSO回归进行预测变量筛选，Nomogram用于显示LASSO回归的结果。通过Logistic回归建立ICU感染CRO的风险预测模型，并采用列线图方式显示累计风险。校准曲线结合Hosmer-Lemeshow检验用于确认模型的拟合效果。使用Delong检验比较AUC差异，通过受试者工作曲线（receiver operating characteristic curve，ROC）分析判别能力，使用决策曲线分析法（decision curve analysis，DCA）判断使用模型是否有收益。内部验证通过十折交叉验证完成。检验水准α除特别说明外均设定为0.05。

2 结果

2.1 CRO 病原菌分布

共检出CRO 236 株，主要为鲍曼不动杆菌（56.3%）、铜绿假单胞菌（21.6%）、肺炎克雷伯菌（13.6%）。CRO主要来自呼吸道标本（82.0%），其余为血、尿液标本等。

2.2 两组患者一般资料比较

两组患者碳青霉烯药物使用、抗生素使用时长＞7 d、入住ICU时长＞7 d、气管插管、使用鼻饲管、使用呼吸机情况比较，差异有统计学意义（P＜0.05）（表1）。

表1 两组患者一般资料比较[n（%）]

2.3 变量筛选

通过对22 个变量的统计分析，最终有6 个变量保留在基于二项式偏差最小标准的LASSO回归模型中（图1）。

2.4 列线图模型构建

多变量Logistic回归中包含的6 个变量分别为：使用碳青霉烯、使用抗生素＞7 d、气管插管、使用鼻饲管、入住ICU＞7 d和使用呼吸机（表2）。基于此模型，构建可视化列线图（图2），通过不同危险因素的得分累加所得总分预测ICU患者CRO的感染风险。

图2 ICU患者CRO感染风险预测模型图

表2 两组患者的多因素分析

2.5 预测模型的验证

基于训练集数据形成的Nomogram模型预测ICU患者CRO感染发生的AUC为0.824（95 % CI：0.778～0.870）（图3）。训练集中ICU患者CRO感染发生的十折交叉验证平均AUC为0.78。DeLong检验将两组AUC面积进行比较，差异无统计学意义（D=177.690，P=0.175）。对于这两个队列，对训练集和测试集中数据分别进行Hosmer-Lemeshow检验（拟合优度检验）评价模型的校准度，结果显示该预测模型在训练集和测试集均有较好的拟合性（P＞0.05）（图4）。训练集模型和测试集模型的临床最大净获益值阈值概率区间分别为30%～100%和35%～75%，提示模型具有很好的临床适用性，可带来临床净收益（图5）。

图3 预测模型的ROC曲线

图4 预测模型的校准曲线

图5 预测模型的DCA曲线

3 讨论

碳青霉烯类药物是治疗革兰阴性杆菌的一线抗生素，但近年来其耐药率却不断提高。CRO的主要耐药机制包括：1）产碳青霉烯酶水解碳青霉烯类药物，部分细菌膜孔蛋白突变、缺失，产AmpC酶或超广谱β-内酰胺酶阻碍药物穿透细菌；2）细菌泵高表达引起外排泵排出药物从而降低抗菌活性。目前临床对CRO缺乏有效药物，严重危害患者，特别是ICU患者的生命安全，为临床抗感染治疗带了严峻挑战。

我院ICU感染类型以呼吸道感染、血流感染、泌尿道感染为主。从中分离培养出的前3 种CRO分别为鲍曼不动杆菌（56.3%）、铜绿假单胞菌（21.6%）和肺炎克雷伯菌（13.6%）。鲍曼不动杆菌常定植于呼吸道黏膜，对于免疫力低下的ICU患者易引起呼吸道相关性肺炎。有研究[5]显示，亚洲有36%以上的ICU获得性肺炎感染都与鲍曼不动杆菌有关。另外鲍曼不动杆菌还是导致医院获得性血流感染的常见菌，占该病例的12%以上[6]。铜绿假单胞菌是一种常见的医院内条件致病菌，该菌特点是环境适应能力强、易产生耐药性，且耐药机制复杂，即使是初次分离的敏感菌株在使用抗菌药物治疗3～4 d后就可能出现多重耐药。铜绿假单胞菌感染ICU患者后，部分细菌会形成一层生物荚膜，导致临床治疗效果差，病死率高。肺炎克雷伯菌作为条件致病菌引起的院内感染十分常见。当机体抵抗力下降时，高毒力型肺炎克雷伯菌易引起患者肺部感染，最终引起肺炎、菌血症、化脓性感染、肝脓肿等[7]。

研究[8]显示，CRO的感染与ICU的不良预后操作关系密切，尽早发现导致感染的危险因素并给予个体化抗感染治疗对于降低患者感染风险至关重要。本研究通过回顾性分析患者资料，利用Logistic多因素回归分析筛选变量构建预测模型，分别将碳青霉烯类抗生素、气管插管、使用抗生素时长＞7 d、使用鼻饲管、使用呼吸机、住院时长＞7 d纳入危险因素分析。对单因素分析如下：1）碳青霉烯类抗生素作为一类非典型性β-内酰胺类抗菌药物，因其抗菌谱广，抗菌活性强，临床适应证多等特点，在多重耐药菌感染、重症感染及免疫缺陷患者感染的治疗中发挥重要作用，是目前治疗各种严重感染的重要药物之一[9]。临床医生在面对病情重、免疫力低下的ICU患者时，通常将其作为首选抗生素使用，但药物不合理应用容易导致机体菌群失调[10]，消灭了敏感细菌，增加耐碳青霉烯类病原菌株的生存优势，尤其是对碳青霉烯类药物的不敏感性会通过质粒转移传递，从而增加该菌群数量，增加耐药菌感染风险[11]。临床在制定抗感染治疗方案时，涉及到使用碳青霉烯类抗生素时需慎重。2）气管插管通过搭建人工气道用以重症患者的辅助通气，是ICU常见的急救介入技术[12]。本研究显示，我院ICU中70%的CRKP感染都伴随气管插管操作。ICU对患者行气管插管的操作相较于普通病区更频繁，容易导致患者下呼吸道黏膜受损。下呼吸道对空气的温湿度有调节作用，对异物也具有一定的清除、防御功效，故一旦受损，将降低人体免疫力。若此时病房或患者口腔中的定植菌在导管内壁生长，易在下呼吸道局部形成具有生物膜的细菌[13]。又因生物膜具有阻隔、限制药物扩散至作用部位的功能，所以患者对抗菌药物的耐药率也随之上升。3）经本研究分析和研究[14]报道，入住ICU＞7 d作为预测模型得分第二高的危险因素，临床需重视。我院ICU环境中常分离培养出耐碳青霉烯酶型的定植菌，与研究[15-16]关于ICU环境中定植菌的研究结果一致，这些细菌难以被完全消灭。住院时间过久会直接或间接导致患者接触耐药病原菌的概率增加，提高感染风险。4）本研究发现，诸多ICU患者在检出CRO前，都曾长时间使用抗生素治疗，抗生素使用时长＞7 d将提高细菌转变为CRO的概率。长期使用抗生素会出现选择性压力，又因细菌获得性耐药包括染色体和质粒介导[17]，所以会最终诱导耐药菌的快速增殖。5）ICU患者多无法自主进食，需经过鼻腔将胃管送到患者的胃中以输送食物、水分以及药物。但若鼻饲管操作不当[18]或留存体内时间过长，很可能会造成患者的鼻、咽和食管黏膜出现溃疡和出血等并发症，严重情况会出现吸入性肺炎，即鼻饲管肺炎[19]。6）呼吸机的使用提高了ICU患者感染CRO的风险。呼吸机能暂时替代肺脏功能，辅助患者呼吸，但研究[20]发现，长时间机械通气会增加呼吸机相关肺炎耐药菌的感染风险。我院最常见的耐药菌以CRKP、CRAB为主，其原因是肺炎克雷伯杆菌、鲍曼不动杆菌属于人体口咽部定植菌且广泛分布于封闭环境，因ICU患者处于免疫力下降状态，更易引发内源性感染，另外呼吸机管路是进行通气治疗的主要途径，若呼吸机管路受到污染，可导致肺炎发生，在ICU治疗的时间越长，发生呼吸机相关性肺炎的可能性越大[21]。

本研究也存在一定局限性：第一，所有数据均来自同一所三甲医院，因医院地理位置原因，就诊人群主要来自西南片区，患者人群代表性不足，易导致研究结果出现一定地域性差异；第二，因本研究为单一回顾性研究，且统计时间跨度较长，故收集到影响ICU患者感染CRO的因素有限，模型必然存在一定偏倚性。

综上所述，列线图预测模型能够直观、快捷地反映预测结果，结合危险因素分析，可为临床医生尽早制定个体化防治方案提供参考依据，有效降低ICU患者获得感染CRO的概率。