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案例:非结核分枝杆菌手术部位感染暴发

发布日期:2020-01-09来源:Emerging Infectious Diseases发布人:陈小晓

非结核分枝杆菌手术部位感染暴发

——美国俄勒冈州,2010-2016年非结核分枝杆菌导致的关节假体感染暴发


检索:张向君  

翻译:闫小娟  

审核:孔懿


本研究调查了2010-2014年期间,偶发分枝杆菌和古地分枝杆菌相关的关节假体手术部位感染聚集。病例定义为在2010年10月1日起进行关节置换手术后,1年内发生的非结核分枝杆菌培养阳性的手术部位感染病例。通过病例追踪、病例回顾、访谈、外科观察、病例对照研究、分离菌株的脉冲场凝胶电泳(PFGE)和环境调查;术后>90天诊断出9例。这些病例与手术期间手术器械商的代表在手术间活动有关;其他潜在来源均被排除。第10例感染发生在2016年。此次感染暴发案例再次提醒所有进入手术室的人员均应遵守医院感染预防与控制指南。培养分枝杆菌的标本需尽早收集;手术部位感染监测时间<90天可能会错过某些需要特殊培养以及生长缓慢的病原微生物引起的感染,如分枝杆菌等。


环境中快速生长的非结核分支杆菌(nontuberculous mycobacteria, NTM)并不常见,如龟分支杆菌、螯合分支杆菌、偶发分支杆菌,但它们会造成难以根除的植入物相关的感染。NTM假体关节手术部位感染往往会导致严重的并发症、需要接受清创处理,假体的切除,更长时间的静脉输注,以及在假体再植入之前使用广谱抗菌药物。这样的感染可能是由于外科或内科手术操作过程的手术野或植入物被细菌接种,或者在手术后的早期被环境污染所致。尽管进行了彻底的调查,也不是总能发现最常见的感染源,如污染的水体。植入物相关感染的另一较少见的感染源是来被NTM定植的人体体表和毛发。


在美国俄勒冈州,很少发现非肺型、非结核分枝杆菌复合NTM侵袭性感染。2011年后在同一地区的2家医院的感染预防专家接连报导两例古地分支杆菌人工髋关节手术感染。该年由于缺乏更多的病例,无法找到与共同来源有关的统计资料(表,病例1和病例2)。2014年1月1日俄勒冈州又发生一例肺外NTM感染。2014年5月相同的2家医院和该地区的第3家医院连续报告4例在2013年7月至12月进行人工髋关节和膝关节置换术后由偶发分支杆菌的造成的感染(病例3、4、6和7)。根本原因分析未发现共同的感染源。我们将开展一项流行病学调查对此次感染集聚事件进行分析,从而确定感染源,并指导感染防控措施。

 

方法

1.1病例定义

我们回顾了2009年1月至2014年5月俄勒冈州所有医院上报给国家医疗安全网(National Healthcare Safety Network, NHSN)的手术切口感染病例。NTM感染病例定义为2010年1月1日后在俄勒冈州实施关节置换手术后患者在1年内发生NTM培养阳性的假体关节手术部位感染。


1.2图表回顾

病例医学图表由流行病学专家绘制,他们使用了疾病控制和预防中心(CDC)医院感染图表的修改版本,以确定常见的暴露因素(如,医院、手术日期、手术类型、假体类型和品牌、外科医生、麻醉师、外科助理、供应商代表、药物、手术关节水泥和病人出院地点)。


我们回顾了以下病人的特点和暴露因素:按地址划分的城市水源、术后伤口护理和康复设施。为了确定NTM手术部位感染鉴定的时间,我们计算了1)从植入手术日到手术部位感染鉴定日的时间;2)手术部位感染鉴定日到分枝杆菌培养标本采集日的时间,3)从植入手术日到分枝杆菌培养标本收集日的总时间(图1)。将手术部位感染识别日期定义为:1)NHSN事件发生日期;2)临床诊断日期,如无NHSN事件日期,则由图表检查确定;或3)标本采集的日期,如果前2项标准的信息无法获得。7-10天后快速生长的NTM在分支杆菌培养基上可见。


1.3访谈和观察

为了确定外科手术器械的灭菌情况,以及植入物库存的管理情况,我们访谈了4家发生感染病例医院的院感防控专家。我们观察了3场关节置换手术,以确定手术的一般程序,从而寻找潜在的手术部位污染源。


1.4病例对照研究

为了测试从图表检查(包括手术记录)中确定的感染与暴露源之间的关联,我们进行了1:4匹配病例对照研究。我们根据医院和假体手术类型(髋关节与膝关节)对对照进行了匹配,并对对照进行了限制,只限于在匹配病例手术日期后的6个月内进行的手术。评估的变量包括外科医生,其他手术室工作人员,一天中的手术时间,患者年龄(> 65岁vs. <65岁),骨科器械制造商以及外科医生的骨科手术实践。我们使用精确的方法对匹配的数据(SAS版本9.3,https://www.sas.com)进行了分析。


1.5临床病例和环境的研究

所有来自患者的菌株,均通过16s rRNA进行基因鉴定,并通过PFGE进行同源性分析。DNA染色体使用限制性内切酶AseI切割。同源性分析采用Tenover准则,条带完全相同(同种同源)、条带差异在1-3条(密切相关)、条带差异在4-6条(可能相关)、条带差异≥7(不相关)。


结果

我们共确认7例偶发性分支杆菌和2例古地分支杆菌引起的手术部位感染,其中包括4例膝关节置换术和5例髋关节置换术;其中5例发展为深部器官腔隙感染。感染病例注意集聚在7月(3例)和10月(3例),其他分别在5月、6月、11月和12月各1例(图2)。移植手术至发现感染时间为35-157天(中位数为78)(表);发现感染至采集分支杆菌标本的时间为0-54天(中位数为22);移植手术至采集分支杆菌标本的时间为70-157天(中位数为99)。其中6位患者(67%)手术后至采集标本(培养为NTM)的时间超过90天。


2.1病例对照研究

NTM手术部位感染与植入品牌为A的假体显著相关(未调整的匹配比值比[mOR] 27.7,95%CI5.3–∞; p = 0.0002),外科手术医生A(mOR 15.4, 95% CI 2.3–∞; p = 0.016),植入物品牌A的代理商(人员A)在手术操作过程中曾在手术现场出现(mOR 32.4, 95% CI 6.3–∞; p = 0.0001)。所有感染患者均使用A品牌的植入物,但设备和批号不同。外科医生A 只操作了其中3台手术(共9台),并且未参与另外2家医院的手术。人员A是这4家医院A品牌植入物的代理商,并且他参与了除病例5外的所有外科手术(根据手术记录)。


2.2访谈和观察

在观察的3例手术中(没有人员A参与),发现其他植入物供应商代表人员在手术室感染防控方面的存在缺失。其中包括裸露的手臂,裸露的头发和胡须,以及破坏了手术器械台正上方的无菌区域。


2.3 临床标本

PFGE分析结果显示来自病例1和病例2的古地分支杆菌密切相关,病例7和病例9的偶发分支杆菌同种同源。来自病例3、4、5和6 的菌株与病例7和9的菌株密切相关(相似度>89%)。病例8与病例3、4、5、6、7和9 可能相关(相似度>87%)(图3)。


2.4 环境标本

基于以上的发现,我们在第一天采集了人员A的环境和人体标本。环境标本来自人员A的浴缸热水、过滤器、盖子、枕头、浴室花洒、水龙头曝气器、洗衣机、手机和电脑触摸屏。人体标本包括人员A 皮肤、头皮、头发、胡子、眉毛,并使用拭子采集鼻孔、耳朵和手。标本采集的当天,一位环境健康专家对人员A维护热水浴缸的整个过程进行了观察。


最终,我们共采集人员A住所的9份环境标本,和直接来自人员A身体的9份标本。从人员A的手上检出偶发分支杆菌,但与感染暴发菌株不存在相关性。环境样本培养出非NTM细菌大量生长,也未检出缓慢生长的NTM。人员A报告自己每天会维护家庭花园、并使用户外的热水浴缸,热水浴缸的pH值和含氯量未进行定期监测。环境标本采样当天,热水浴缸的pH值>8.0(含氯消毒剂的最佳pH值为7.4-7.6)。


2.5感染防控措施

在调查过程中报告病例8和9时,俄勒冈州卫生局公共卫生部门建议将剩余的未使用的包装好的品牌A产品进行彻底隔离,并要求人员A 在返回手术室工作前,必须完成感染防控指南的学习和训练(该指南来自围手术期注册护士协会)。感染暴发所涉及的医院要求所有进入手术室的人员(包括供应商)进行感染防控培训。加强了手术室审计,以监测所有员工的感染防控准则的执行情况。建议人员A参照厂家指南对自己的热水浴缸进行消毒。人员A两个月后重返工作岗位。


2.6 案例追踪

随后的28个月内未再报告相似案例,但B医院又再次发生偶发分支杆菌浅表手术部位感染(在进行人工膝关节置换术37天后),该手术采用的B品牌的植入物(病例10)。新的分离菌株与本次感染暴发菌株密切相关(通过PFGE分析),揭示了与此次感染暴发存在流行病学联系。此次手术的外科医生均未参加原感染暴发的手术,但厂家代理商人员A参与了此次手术。


讨论

虽然此次调研我们没有发现过去常见的引起非结核分支杆菌感染的污染源,如污染的水,但此次非常见的地理的和PFGE证明的NTM人工关节手术部位感染聚集被数据证明与非医疗人员(在手术室)的出现密切相关。该人员是人工关节供应商的代理,人员A。虽然我们在人员A身上未检出感染暴发菌株,但流行病学证据表明这是一起跨越6年4家医疗机构的NTM的人工膝关节和髋关节置换术后手术部位感染暴发。其他报道已经揭示存在人类定植NTM的可能性,这可能由于重复暴露于热浴缸水有关。它与手术室感染防控措施的缺失相结合最终通过人体的鳞状上皮细胞或脱落的体毛将NTM引入手术室的无菌区域。其他假设还包括与人员A有关的尚未发现的手术器械的污染,因为医疗机构存在对外来手术器械管理回避现象。但是未在任何医院发现灭菌失败,所以器械污染或4家不同医院的手术器械均遭到污染的假设是不成立的。


需要注意的是我们从患者A的手上检出NTM菌株,这可能揭示通过与医务人员的接触而导致的生物学的传播。在户外与泥土和水的长时间接触后,人的手上和皮肤很有可能被NTM所定植。热水浴缸被认为是NTM的感染源,如偶发分支杆菌感染,可能是通过小水滴。已有证据证明NTM可以通过被定植的人员传播,从而导致手术部位感染[7,8]。另一方面,人员A的热水浴缸的pH值是大于8,这会明显影响消毒效果。


考虑到NTM的传播和定植可能随时发生,所有进入手术室的人员都应遵守围手术期的感染防控指南,其中也包括代理商。代理商是手术团队中一员,应该完成感染防控的训练,并满足医院有关其他手术室人员的管理要求。医疗机构应该和手术仪器商分享手术部位感染率,从而强调他们在预防手术部位感染方面的责任。即使没有直接的接触,供应商代表也可能成为将病原菌带入手术室的媒介。如通过直肠和鼻部的定植,空气的流动将脱落皮肤和毛发所携带的致病菌传递进手术室。


综上所述,所有进入手术室的人员,包括供应商在内,都应认识到暴露于环境中(例如,热水浴,园艺,野外工作)会在其手、皮肤和头发上沾染NTM等传染性生物,从而导致手术部位感染。手术室中的所有人员和供应商都应遵守围手术期感染预防措施、手术装束和环境控制的指南的要求,并应接受年度感染控制培训。感染预防专家应定期观察手术室工作人员,以核实其合规性并及时采取必要的纠正措施。在评估与器械相关的手术部位感染时,临床医生应获得分枝杆菌以及细菌和真菌培养物。肺外NTM感染监测是公共卫生辖区发现这些缓慢生长、但会引起严重感染暴发致病菌的重要手段。最后,在调查过程中,建议采取专门的措施,例如环境和人体采样来分离顽固的NTM,这些措施可能揭示难以捉摸的微生物联系。

 

表1.2010-2014年间,俄勒冈州多家医院的9例非结核分枝杆菌膝关节和髋关节假体手术SSI特征*

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图1.时间间隔定义用于关节假体手术部位感染调查,俄勒冈州,美国,2010-2016。

SSI,手术部位感染。


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图2. 膝关节和髋关节假体手术后多家医院采集非结核分枝杆菌相关的手术部位分枝杆菌培养物的时间间隔,俄勒冈州,2010-2014年(n=9)。数字表示从手术(黑点)到培养标本采集(灰点)的间隔总天数。第10个病例不包括在内。


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图3. 2013-2016年,俄勒冈州多家医院分离的与关节假体手术部位感染相关的8株偶发分枝杆菌的聚类分析。根据脉冲场凝胶电泳,方框表示组间相关性:实线,同种同源(无条带差异);虚线,密切相关(1-3个条带差异);点状虚线,可能相关(4–6个条带差异)。> 7个条带差异的表示不相关。

 

参考文献:

Genevieve LB, Matthew RL, P. Maureen Cassidy, et al. Outbreak of Nontuberculous Mycobacteria Joint Prosthesis Infections,Oregon, USA, 2010–2016[J].Emerging Infectious Diseases,2019, 25(5).