肺炎克雷伯菌尿路感染167例碳青霉烯耐药风险列线图预测模型的构建

胡爱玲，杜雅丽，衡媛，王东，王娜

作者单位：秦皇岛市第一医院，a药学部，b检验科，河北 秦皇岛 066000

肺炎克雷伯菌（Klebsiella pneumoniae，KP）是临床常见的条件致病病原体，是引起医院内感染和社区感染的重要病原菌，常可引起呼吸道、泌尿道等的感染，严重者可危及生命［1］。碳青霉烯类抗菌药物的抗菌谱广泛且抗菌活性强，是目前控制革兰阴性菌感染最有效的抗菌药物，尤其对耐药的肠杆菌感染的治疗效果较好，在治疗耐药的肠杆菌感染中起到重要作用［2］。但是近年来耐碳青霉烯类肺炎克雷伯菌（CRKP）的检出呈逐年上升的趋势［3-4］。CRKP 感染者的出现给临床医疗和感染控制造成较大困难［5］。列线图又称为Nomogram 图，与传统的模型相比，列线图模型可以整合更多的影响因素，将复杂的回归方程转变为了可视化的图形，使预测模型的结果更具有可读性，方便对病人进行早期评估［6］。目前暂无针对CRKP 尿路感染风险的列线图预测模型的建立。本研究通过监测CRKP 尿路感染病人的基本情况、科室分布以及感染来源几个方面进行分析，探究发生CRKP 感染的临床危险因素，并建立列线图预测模型，以帮助临床医护人员准确预测CRKP 尿路感染风险，给予针对性预防措施，为临床经验性用药提供指导。

1 资料与方法

1.1 一般资料回顾性分析2018 年1 月至2020 年12 月秦皇岛市第一医院确诊为KP 尿路感染的成人住院病人，将同一病人检出的相同结果剔除。本研究符合《世界医学协会赫尔辛基宣言》相关要求，病人或其近亲属已知情同意。纳入标准：①确诊KP尿路感染病人；②培养结果阳性且进行药敏试验者。尿路感染的诊断标准：（1）清洁中段尿培养杆菌定量≥105/mL、球菌≥104/mL 或真菌阳性；（2）有尿路刺激征、发热、菌血症等；（3）有脓尿（尿沉渣镜检白细胞＞5 个/高倍镜视野）。具备一项即可诊断［7］。排除标准：①年龄＜18 岁；②住院时间≤24 h。剔除临床记录不完整或资料缺失的病例，通过查询电子病历系统，共计统计出3 年间KP 尿路感染病例167例，将尿液标本中检出CRKP 的62 例病人设为CRKP组，非CRKP的105例病人设为非CRKP组。

1.2 判定标准CRKP 判定标准：KP 中对美罗培南或者亚胺培南中任意一种药物产生耐药即可判定［8］。

1.3 临床资料收集收集以下临床指标：性别、科室、确诊前两周内是否手术、是否入住重症监护室、基础疾病（包括是否患有肺部疾病、心血管疾病、脑血管疾病、肾脏疾病、恶性肿瘤、糖尿病和合并以上两种）、侵袭性操作（包括留置引流管、机械通气、插尿管、中心静脉长期导管置管术）、感染部位（包括来自肺部、血液、尿路和大于等于两部位）、确诊前两周药物使用史（包括糖皮质激素、免疫抑制剂、喹诺酮类、三四代头孢、酶抑制剂、碳青霉烯类）。

1.4 细菌培养鉴定及药敏试验细菌培养及鉴定按照《全国临床检验操作规程》（第3 版）进行操作。使用法国BioMerieux 公司的BACT/ALBRT 3D 全自动血培养仪进行细菌培养，法国梅里埃公司的Vitek 2 Compact 型全自动微生物鉴定仪鉴定菌种并进行药敏试验，药敏试验通过测定能抑制细菌生长的最低药物浓度，来判断细菌的耐药性，根据美国临床实验室标准协会（CLSI）颁布的标准（2019 年版）判读药敏结果。

1.5 统计学方法采用SPSS 25.0 软件对数据进行分析。计数资料用频数、构成比描述，两组计数资料的比较采用χ2检验。单因素分析P＜0.05 的变量纳入多因素logistic 回归分析，采用逐步后退法确定CRKP 感染的独立危险因素。列线图采用R3.6.2 软件，采用rms 程序包建立列线图预测模型。采用Bootstrap法重复抽样1 000次，对列线图模型进行内部验证并计算一致性指数（C-index）；采用受试者操作特征曲线（ROC 曲线）评估列线图模型的准确度和区分度。预测曲线与实际观察曲线吻合度越高说明模型预测准确度越好；ROC 曲线下面积（AUC）代表模型判别效度，AUC 越接近1.0 说明模型的判别效度越好，一般要求模型判别效度AUC≥0.70。检测水准α=0.05。

2 结果

2.1 尿路感染的临床特征167 例KP 尿路感染病人，男性78 例（46.7%），女性89 例（53.3%）。来自全院21 个临床科室，有63 例（37.7%）病人入住重症监护室，104 例（62.3%）病人来自普通病房。167 例病人中，有基础疾病的病人有155 例（92.8%），其中有127 例（76.0%）病人合并有两种或两种以上基础疾病，最常见的基础疾病依次为心血管疾病114 例（68.3%）、糖尿病88 例（52.7%）、脑血管疾病73 例（43.7%）、肾脏疾病49 例（29.3%）、肺部疾病35 例（21.0%）和恶性肿瘤25 例（15.0%）。120 例（71.9%）病人在确诊前行侵袭性操作，包括插尿管108 例（64.7%）、留置引流管87 例（52.1%）、机械通气52 例（31.1%）和中心静脉导管置管术42例（25.1%）。

2.2 KP 对常用抗菌药物的耐药性结果表明，CRKP 组对酶抑制剂、头孢菌素类、单环β-内酰胺类、碳青霉烯类、喹诺酮类、呋喃类的耐药率均超过90.0%，对氨基糖苷类的耐药率也超过50.0%，呈现多重耐药。而非CRKP 株对大多数药物较为敏感，除了头孢呋辛、头孢曲松、环丙沙星、呋喃妥因和复方磺胺甲噁唑外，耐药率均低于30.0%，见表1。

表1 两组KP对临床常用抗菌药物的耐药性比较/例（%）

2.3 CRKP尿路感染的影响因素的分析与筛选

2.3.1 CRKP 组与非CRKP 组临床特征比较两组病人有脑血管疾病、确诊前进行侵袭性操作（包括留置引流管、机械通气、插尿管、中心静脉导管置管术）、入住重症监护室、确诊前两周使用糖皮质激素、碳青霉烯和酶抑制剂均差异有统计学意义（P＜0.05）。除此之外，两周内手术、肾脏疾病及尿源性虽然有统计学意义，但是均为非CRKP 组的比值大于CRKP组，因此不计入下一项分析。见表2。

表2 耐碳青霉烯类肺炎克雷伯菌（CRKP）组与非CRKP组危险因素比较/例（%）

2.3.2 CRKP 尿路感染的危险因素logistic 分析对上述单因素分析有统计学意义的因素进行数据资料分类处理，以是否发生CRKP尿路感染（赋值：是=1，否=0）为因变量，因阳性病例仅62例，纳入的自变量不宜超过6 个。结合尿路感染临床特点将CRKP组和非CRKP 组差异有统计学意义的因素：患有脑血管疾病、插尿管、入住重症监护室、确诊前两周使用糖皮质激素、碳青霉烯和酶抑制剂作为自变量，进行多因素logistic 回归分析。自变量为计数资料的进行赋值处理，脑血管疾病（有=1，无=0）、插尿管（有=1，无=0）、入住重症监护室（有=1，无=0）、确诊前两周使用糖皮质激素（有=1，无=0）、碳青霉烯（有=1，无=0）、酶抑制剂（有=1，无=0）。结果显示入住重症监护室、确诊前两周使用碳青霉烯以及使用酶抑制剂是CRKP尿路感染的独立危险因素。见表3。

表3 肺炎克雷伯菌尿路感染167例发生碳青霉烯耐药危险因素的logistic回归分析

2.4 CRKP尿路感染风险预测模型的建立与验证

2.4.1 CRKP 尿路感染风险列线图预测模型的建立根据多因素logistic 回归分析结果，利用R 软件，将167 例病人按照分层随机抽样方法以7∶3 的比例分为训练集（118 例）和验证集（49 例），然后使用训练集根据入住重症监护室、碳青霉烯类、酶抑制剂这3 项独立危险因素绘制CRKP 尿路感染风险预测模型（图1）。依据列线图模型中各自变量对结局变量的影响程度，对每个自变量取值水平进行赋分：入住重症监护室=100 分；使用碳青霉烯=78 分；使用酶抑制剂=83 分。每例病人各项评分相加得到总分，根据总分计算每例病人发生CRKP 尿路感染风险风险概率，实现预测模型可视化。当总分为100、150、200 及250 分时对应的预测概率分别为43.0%、69.0%、86.0%、95.0%。总分越高，预测概率越大。

图1 训练集肺炎克雷伯菌尿路感染118例发生碳青霉烯耐药风险列线图

2.4.2 CRKP 尿路感染风险列线图预测模型的内部验证采用计算机模拟重复采样法（Bootstrap 法），用训练集（118例）及验证集（49例）对列线图模型进行内部验证，通过校准曲线评估列线图模型的准确度。训练集C 指数0.88，验证集C 指数0.90。校准曲线显示，预测曲线和实际观察曲线基本吻合，说明模型具有良好的预测准确度（图2，3）。通过ROC曲线评估列线图模型的区分度，AUC 为0.88，95%CI：（0.83，0.94）提示模型具有较好的区分度。

图2 训练集肺炎克雷伯菌尿路感染118例列线图模型预测耐碳青霉烯类肺炎克雷伯菌（CRKP）感染发生风险的校准曲线

图3 验证集肺炎克雷伯菌尿路感染49例列线图模型预测耐碳青霉烯类肺炎克雷伯菌（CRKP）感染发生风险的校准曲线

2.4.3 CRKP 尿路感染风险列线图预测模型的外部验证回顾性收集2022 年1—11 月秦皇岛市第一医院就诊的符合纳入标准的病人60 例。KP 尿路感染碳青霉烯耐药风险预测中CRKP 分值的临界值为100 分，以100 分为界，将评分分值＞100 分判定为CRKP 感染，≤100 分判定为非CRKP 感染。验证组60 例病人中实际CRKP 感染13 例，预测正确为12例。非CRKP 感染47 例，预测正确为33 例。该CRKP 尿路感染风险预测模型下预测总体准确率为75.0%。见表4。

表4 CRKP尿路感染风险列线图预测模型的外部验证预测结果

3 讨论

近年来，革兰阴性菌特别是CRKP 引起的各个部位的感染已成为临床上最为棘手的问题。因有效的治疗药物非常有限，CRKP 感染的治疗难度极大。本研究结果显示，入住重症监护室是CRKP 感染的独立危险因素。既往CRKP 感染的临床危险因素分析［9-10］也发现，入住重症监护室是CRKP 感染的独立危险因素。其原因可能是重症监护室中病人以老年病人为主，多数病人合并多种基础疾病、固有免疫力退化，随着住院时间延长，营养状况差导致免疫力进一步下降，侵入性操作引起机体保护屏障破坏及长期多种广谱抗生素暴露等［11-12］。因此，入住重症监护室的尿路感染病人应特别注意CRKP的定植、传播及感染，加强CRKP的防控。

本研究同时发现确诊前两周内使用碳青霉烯类抗菌药物及酶抑制剂也是CRKP 尿路感染的独立危险因素。这一结论与既往陈美芳等［13］、王娜等［14］研究结果一致。CRKP 感染与广谱抗生素的广泛使用存在正相关性［15］。近年来，碳青霉烯类抗生素使用率不断增加，在抗菌药物选择压力下细菌通过产生灭活酶、改变细菌外膜通透性和抗菌药物作用靶位、产生生物被膜及主动泵出系统等途径产生耐药，致使耐药菌株逐年增多［16］。有研究发现，碳青霉烯类抗菌药物暴露是导致多重耐药菌医院感染的重要因素之一，而且碳青霉烯类抗菌药物暴露时间越长，多重耐药菌感染率越高［17］。与此同时，本研究药敏试验结果显示，CRKP 组KP 对酶抑制剂、头孢菌素类、单环β-内酰胺类、碳青霉烯类、喹诺酮类、呋喃类的耐药率均超过90.0%，对氨基糖苷类的耐药率也超过50.0%，其耐药性明显高于非CRKP组，仅对复方磺胺甲噁唑保持较高的敏感性。这一结论与马婧涵等［18］结果一致。非CRKP 组对头孢他啶、哌拉西林/他唑巴坦、碳青霉烯类、阿米卡星、左氧氟沙星等药物耐药率均低于40%，可以经验性选择用药的品种相对较多；而CRKP 组具有多重耐药性，对常用β-内酰胺类抗菌药物的耐药率均超过95%，对氨基糖苷类和喹诺酮类也具有较高的耐药率。故针对确诊或是高度可疑的CRKP 尿路感染，临床可选用多黏菌素E、复方磺胺甲噁唑、磷霉素、头孢他啶/阿维巴坦等作为经验性用药的治疗方案。

多中心研究表明，尿路感染使重症监护室病人额外死亡率增加18.5%，住院时间延长［19］，且暴露时间越长，院内获得性多重耐药菌尿路感染率及死亡率越高［15］。本研究构建的KP 尿路感染碳青霉烯耐药风险列线图预测模型，经内部校准曲线和ROC 曲线分析表明，模型具有良好的预测准确度和区分度。列线图可视化模型可以快速清晰地预测尿路感染病人发生CRKP 的风险，并可以直观地展示给病人家属，便于临床医生与病人、家属沟通，以达到“早发现、早治疗、提高依从性”的目的；有利于医护人员通过筛查，对高风险人群进行早期识别并制定针对性防控措施以达到“早发现、早隔离、避免交叉感染”的目的；也有利于加强临床药师对这类高危人群制定有效的药学监护及合理的药物治疗方案。