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一起发生在重症监护中心的耳念珠菌的感染暴发和感染控制

发布日期:2018-11-08来源:SIFIC感染循证资讯发布人:JANNY1732

检索:陈文森  

翻译:孔懿  

审核:陈文森  廖丹 

点评:陈文森

 

耳念珠菌是一种新出现的、多重耐药的病原体,最近在世界范围内造成多起感染暴发,它通常发生在重症监护病房(intensive care unitsICU)2009年它曾在一位日本患者的耳道中检出,并在2011年韩国造成一例血流感染。 全基因组测序揭示了不同大陆和次大陆上真菌的遗传分离,其中包括东亚、南亚、南美、南非。自2004年国际上共收集15,271种侵入性耳念珠菌的亚型。研究者从中重新鉴定了4种亚型,最终认为耳念珠菌已成为新的临床问题。耳念珠菌作为一种古老的具有明确的地理分布特性的系统发育菌株,同时又在全球引起新的感染高峰。研究者对这一悖论的理解尚不全面。它可能与以下因素有关,其在自然环境中生态位发生改变,预防和治疗真菌方法有所改变,诊断和鉴定技术的改变,以及医疗环境中的其他因素的改变。

在欧洲,耳念珠菌曾在英国、西班牙、挪威和德国检出。最大的一次感染暴发发生在20154月至201611月伦敦的一家心胸外科ICU,涉及72位患者。

20166月美国和英国曾发出警报,牛津大学附属医院NHS信托基金组织的一项回顾性调查中,发现在201522日至20161016日期间有4位耳念珠菌定植患者和5位感染患者。这9位患者中,8位诊断前曾入住神经科ICU。所有的耳念珠菌菌株均为前瞻性鉴定。20161024日对患者和环境开展耳念珠菌筛查。

特此,我们报道该事件的耳念珠菌的流行病学。我们描述定植的危险因素、持续时间、感染率、暴发的分子流行病学以及实施的感染控制的措施。

方法

机构

牛津大学附属医院NHS信托基金由四所教学医院组成(1225张床),向英国牛津郡(约600,000人口)以及周边地区提供二级和三级的医疗服务。我们的神经科ICU拥有16张病床,其中13张为开放式大通铺,另外3张为单间。每年入院病人约650人次。我们对在201522日至2017831日的耳念珠菌的定植和感染患者进行研究,并回顾201211日后的所有记录(参见补充附录,可在NEJM.org上有查看全文)。

伦理

我们开展了针对患者和环境的筛查,作为是医院常规感染控制措施的一部分。 菌株的测序不需要伦理学批准。 我们在牛津郡研究伦理委员会和国家保密咨询小组批准下,对经过鉴定的电子病历进行了分析。

患者和环境筛查

20161024日开始实施针对耳念珠菌的常规筛查。所有患者在入神经科ICU时、出院时以及每周接受筛查。筛查采用来自鼻腔、腋窝、腹股沟、气管造口(如果存在)、伤口拭子标本的培养,以及尿培养。从2017年1月1日到2017年7月5日,腋窝和腹股沟拭子的筛查频率由每周一次改为每周三次,以便更早地检测到定植,并在入院和出院时也进行筛查。在相邻的神经科病房也开展针对患者的每周筛查。当患者标本中检出阳性后仍继续以上的定期筛查。使用基质辅助激光解析串联飞行时间质谱仪(MALDI-TOF)鉴定分离菌株,并通过肉汤微量稀释进行抗真菌药敏试验。

定义

我们进行了一项病例对照研究,以确定入神经科ICU的患者的耳念珠菌定植和感染的危险因素。病例组患者为在定植或感染耳念珠菌前曾入住神经科ICU的患者(如,耳念珠菌筛查为阳性或临床标本分离到耳念珠菌)。对照组患者为曾入住神经科ICU但未获得耳念珠菌的定植或感染的患者。他们有一次或一次以上的耳念珠菌筛查的阴性结果。这些患者拥有入住神经科ICU相同的风险因素,但未发生定植或感染。

全基因组测序

我们对所有储存在我们微生物实验室的来自患者和环境的第一次检出的耳念珠菌到最后一次检出的菌株进行基因测序。来自多个时间点的样品、以及来自相同时间点的多个样品在患者的随机亚组中测序。在DNA提取之前,挑取来自原代培养板的612个菌落进行传代培养以测序。使用Illumina MiSeq进行全基因组测序,将读数映射到特定于暴发的参考序列,这个序列通过Oxford Nanopore MinION的一个分离物的长读序列产生。

将序列与单核苷酸多态性(SNP)、最大似然系统发育(maximunlikehood phylogenies)和贝叶斯时间尺度系统发育(Bayesian time-scaled phylogenies)进行比较 。因为通过汇集612个真菌菌落产生序列,我们使用先前描述的概率方法来确定何时存在序列混合物。

统计分析

通过使用具有后退Logistic回归(退出P> 0.1)来确定与每位患者第一次耳念珠菌定植或感染相关的因素,允许连续因子和相互作用的非线性效应(参见补充附录)。 在病例组患者第一次检出耳念珠菌前的90天内和对照组中的最后筛选阴性结果中评估潜在的风险因子。

 

结果

201522日至2017831日共70位患者检出耳念珠菌的定植或感染(图1A);其中6694%)位患者诊断前曾入住神经科ICU,检出前入住ICU的中位数为8.4天(四分位数范围,4.6-13.4)另外的3位患者在诊断前曾入住临近的神经科病房。最后一位患者即未入住神经科病房也未入住ICU,该位患者在2015年被诊断出,大多数病例也都是这种情况。

7位患者发展为耳念珠菌的侵入性感染:4位为念珠真菌菌血症3位为中枢神经系统器械相关的脑膜炎(其中1位也发生念珠菌血症);在一位患者身上发生骨科器械相关感染,其未曾暴露于神经科病房或ICU5位患者的感染发生于实施患者筛查之前。201611月后未再出现侵入性感染。一名患有侵袭性感染的患者在最后一次培养阳性后的229天后死亡,随后进行血液和脑脊液培养均为阴性,因此判断死亡与耳念珠菌的感染无关。

患者筛查

共培养来自患者的9153份筛查的拭子,其代表900位患者在2872住院日里接受的筛查(图1B)。剔除同一天的筛查标本,2872个筛查拭子中267个(9.3%)检出一株或多株耳念珠菌,它们来自62位不同的患者(8位患者为筛查开始前通过临床标本诊断为耳念珠菌的感染或定植)。筛查期间的采集率为每100个神经科ICU住院天数2.9个病例。

838名患者获得一个或多个阴性耳念珠菌筛查结果,无任何阳性结果; 其中363名患者的最后一次阴性筛查结果前曾入住神经科ICU(包括开展筛查时,部分患者已从ICU转出到普通病房)。 2例患者的电子病历记录不完整; 这些患者被排除在分析之外,留下了361个对照,用于确定神经科ICU中获得耳念珠菌的危险因素。

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定植或感染的风险因素

病例组的66位患者的平均年龄位52岁(四分位数范围,42-64),361位对照组患者的平均年龄为56岁(四分位数范围,44-67);其中病例组中44位男性(67%),对照组188位男性(52%)。大部分对照组和病例组患者的入院诊断为外伤和颅内出血(补充附录的表S1)。

在多变量模型中,定植或感染的风险最初是随着在神经科ICU入住时间的延长而增加,然后在长期住院的患者中下降(表1,和补充附录的图S1)。类似的,与定植风险最密切相关的是中性粒细胞计数偏高(稍高与正常-中度)(P=0.01)(补充附录中的图S2)。定植或感染风险也与重复使用腋窝体温监测探头相关(比值比,6.8095%置信区间[CI]2.96-15.63P<0.001)。这些体温探头曾在57位病例组患者(86%),和122位对照组患者(34%)中使用。有证据表明,血清白蛋白水平较低(P = 0.06),体温较高(P = 0.08)和血清钠水平较高(P = 0.07)的患者,定植或感染的风险较高。 全身接受氟康唑治疗也与风险增加有关(比值比,10.395CI1.64-65.2 P = 0.01),尽管只有3例患者(5%)在定植或感染前接受抗真菌药物治疗。

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*我们提供66位病例组患者和361位对照组患者的全部数据以分析所有可能的影响因素。这里只展示多变量模型的影响因素;关于病例患者和对照组特征的更完整信息,以及所有因素的单变量比值比,包括性别,年龄,入院诊断,急诊入院状态,有创通气,中心静脉通路,白蛋白水平,钾水平,肌酐水平 ,血红蛋白水平,心率,呼吸频率,血压和广谱抗生素的使用均呈现在补充附录中的表S1CI, 置信区间;ICU,重症监护室;IQR,四分位数范围。

? 定植的风险和入住神经科ICU的时间之间无线性关系,定植的风险和中性粒细胞计数之间也无线性关系(详细细节呈现在补充附录的表S1中)。

?体温每上升0.5℃的比值比呈现在表中。

§所有接受抗真菌治疗的患者使用的药物均为氟康唑。

 

环境筛查和感染控制措施的效果

我们在201611月、20172月和20174月共采集128份环境标本。耳念珠菌在普通环境或空气中几乎未检出(一块沉降平皿为阳性)。但是,可以从患者的监测仪和升降机上检出该微生物(体温探头和脉搏血氧仪)。

2017411日所有体温探头全部暂停使用。但是,在一位高年资护士修年假期间它们又再次恢复使用,感染和定植也继续发生(图1)。

2017424日所有的探头同时从神经科ICU撤出,并进行培养,其中5个探头经常使用,另外5个探头在储存中。从其中4枚探头中分离出耳念珠菌,推测它们是最近使用过的探头。其他探头未检出耳念珠菌。

除去体温探头后,在研究结束前(2017831日)于2017717日最后一次确定了另外4例病例。同时我们还实施了预防和控制感染的其他措施。

抗真菌药物敏感性试验

从每位患者第一次分离到的菌株和所有造成侵入性感染的菌株均接受抗真菌药敏试验; 根据耳念珠菌确定的断点,79个中的79个(100%),78个中的78个(98%)和73个中的66个(90%)分离株分别对氟康唑,伏立康唑和泊沙康唑具有耐药性。 79株分离株中共有14株(18%)对两性霉素具有耐药性。未发现对米卡芬净或氟胞嘧啶有耐药性。

存活率和定植的时间

病例组患者和对照组患者的粗死亡率相似。 在研究结束时可确定30天生命状态的患者中,病例组患者的30天死亡率为17%(66例中为11例),对照组为16%(331例中为52例)(Fisher精确检验P = 0.85)。 在可确定90天生命状态的患者中,90天死亡率病例组为20%(64个中的13个)对照组为20%(221个中的44个)(P = 1.00)。

病例组的60位(58例定植,2例感染)患者均至少递送1天的筛查标本,每位患者的筛查天数中位数为7(四分位数范围,4-13; 范围,1-30)(补充附录中的图S4)。 腋窝通常首先被定植:在病例组患者中,第一个阳性筛查结果为腋窝的患者60位中有22位(37%),来自另一部位(腹股沟或尿液)的患者60名中有21名(35%),来自两个部位包括腋窝和其他部位60名中有17名(28%); 在随后的筛查日,这些部位分别为207例中的34例(16%),207例中的66例(32%)和207例中的107例(52%)(P <0.001)。

为了估计单次筛查的敏感性,我们考虑了在2天内进行两次筛查的患者,假设在此时间窗内定植的丢失最小:79个筛查样本中的62个(78%)在筛查阳性后12天仍为阳性。由于单次筛查敏感性不高,我们将定植清除定义为连续两次或三次阴性筛查结果,定植时的死亡作为竞争风险。使用两个连续的阴性筛查结果定义清除定植,存活的患者中定植持续时间的中位数为61天(四分位数范围内,33至不可估计);当使用三个连续的阴性筛查结果定义清除,中位数为82天(四分位数范围,37到不可估计)(图2A,以及补充附录中的图S5S6)。在第一次筛查为阳性后,接下来的234个筛查结果中的175个(75%)为阳性;在一次,两次和三次阴性筛查结果后,49份中的23份(47%),21份中的7份(33%)和12份中的1份(8%)分别为阳性(图2B和补充附录中的表S5)。

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序列分析

78株分离株进行全基因组测序:72株为来自37位患者的筛查或感染标本,6株来自环境(包括5枚体温探头和1台升降机)。所有的菌株序列归属于南非耳念珠菌亚种(图3)。耳念珠菌的进化速度为每个基因组每年5.75个突变最高后密度区间95%,4.49 - 7.11。这些序列形成一个单一的子叶片,估计已于20134月出现(95%最高后密度区间,20128月至201312月)。

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我们根据序列之间存在至少1SNP的差异,将所有的序列分为40组独特序列群。当使用统计学方法分析这些含有有不同独特序列群的分离株时,我们发现78份样品中52份(67%)没有证据表明其存在混合型定植或感染(指患者在定植或感染时检出不只一种耳念珠菌的亚型)(测序6-12菌落);同时还发现78份样品中26份(33%)含有2个独特的序列群;若差异在5SNP内可得到7组序列群;若差异在6-14SNP内也可得到7组序列群,若差异在30SNP或以上可得到12个序列群。若允许存在混合定植或感染,在78个患者或环境样品中鉴定出104个序列(图4和补充附录中的图S8)。3个体温探头也同样存在混合定植。

我们发现来自可重复使用医疗设备的分离株的序列广泛分布于来自患者的分离株的系统发育树中(图4),并且体温探头菌株的序列和患者的非常匹配。例如,患者24 和患者32号的定植菌的序列与体温探头1号和探头2号的分离株非常相似。相反,附近病床患者之间的传播无法解释这一传播模型(图4)。没有证据表明相邻两床的患者的分离株存在密切的相关性(趋势相关性 P=0.34)。

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我们对混合型定植进行了研究,它可能是由于同一时间采集多个菌株,或者随着时间的推移多次采集后获得不同的菌株。考虑到不同序列之间是根据5个以上SNP差异进行基因型的分组,我们发现37位患者中8位(22%)在第一次采集的阳性结果中就存在混合定植或感染,相比较在不同时间采集的菌株35位患者中有9位(26%)存在这样的情况。没有证据表明早期采集的标本比后来采集的标本更易出现混合型感染或定植(通过秩和检验P = 0.62)。

 

讨论

我们报道了在我们神经科ICU发生的一起由耳念珠菌造成的定植和感染暴发。发现耳念珠菌传播最可能原因是在患者间通过重复使用的腋窝下体温探头而造成交叉感染。目前针对耳念珠菌推荐的感染控制措施包括对患者实施接触隔离、采用含氯消毒剂进行物表消毒。此外,我们实施整理以便于清洁,减少床边设备,并移除风扇和强制空气对流的地毯。尽管实施了一系列的预防措施,感染暴发还是持续了一段时间。

在我们神经科ICU,腋窝下持续体温监测是我们针对机械通气患者的一项常规护理,它可以为需要神经保护的患者进行体温监测。患者之间重复使用的体温探头的清洁通常采用含季铵盐类消毒剂的湿巾进行擦拭,这是一种习惯性并被接受的方法,但与生产厂家的使用说明不同。体温探头很难通过湿巾擦拭做到彻底清洁,因为其拥有双层橡胶保护套。此保护套用于保护靠近传感器的导线末端(附录中的图S3)。另外,最近一篇研究显示季铵盐类的消毒剂对念珠菌的杀菌活性较弱。

许多证据表明体温探头在耳念珠菌传播中的作用。在控制其他影响因素的情况下,如神经科ICU的住院时间,患者生命体征和实验室结果以及曾使用的抗真菌药物,使用腋窝温度探头作为增加患者获得耳念珠菌定植或感染的独立危险因素的比值比为6.80病例组86%的患者曾使用体温探头。虽然曾使用氟康唑也是一项重要危险因子,但病例组中只有5%的患者曾暴露氟康唑。有报道描述使用抗真菌药物将增加获得耳念珠菌侵袭性感染的风险。另一项支持腋窝探头在传播中的作用的证据是患者第一次被检出耳念珠菌定植的部位通常是腋下而非腹股沟或尿液。另外,耳念珠菌主要从体温探头上分离到,而并非广泛分布于环境或空气中。来自体温探头的分离株的全基因序列广泛分布于感染暴发菌株的系统树,这也揭示了患者和探头的菌株存在同源性。若传播途径理解为同病房交叉感染,则无法解释全基因组测序结果。最后,停止体温探头的使用一定程度上控制暴发的继续。然而,即使实施了此项干预措施,耳念珠菌也没有被完全清除,仍继续检出病例组患者,虽然检出率下降。这也从侧面反映出耳念珠菌在环境中强大的生存力,特别是在塑料和湿润的表面。需要指出的是,我们并没有在其他类型的体温探头中分离到耳念珠菌。

本次定植和感染暴发可能来源于2013年中期由英国本土外引入牛津郡一种耳念珠菌南非亚型。根据英国公共健康的监测数据,此次感染暴发前英国无其他医院上报类似的菌株感染病例。

抗真菌药敏试验显示对氟康唑,伏立康唑和泊沙康唑耐药,其中18%的病例对两性霉素耐药。在我们的神经科ICU中突然出现由耳念珠菌导致侵袭性感染增加,2010年到2014年每年约1次增加到18个月中的7次(20152月至20167月)。但是,侵袭性感染并不会在大多数定植的患者身上发生。另外,未发生由耳念珠菌感染导致的死亡的病例,也没有与定植相关的30天或90天的粗死亡率。201611月后未再出现侵袭性感染;这可能与在定植患者中引入单剂量米卡芬净预防外科手术有关(补充附录中的表S3)。

我们通过在不超过2天的时间内重复筛查,发现耳念珠菌筛查一次的敏感性为78%。未采用特殊的方法进行患者的去定植;但所有患者使用2%的洗必泰定期沐浴。鉴于目前的方法,定植清除的定义为连续两次或三次筛查结果为阴性,定植的中位数约为23个月,只有一小部分患者在三次阴性筛查结果后再次出现阳性。因为只有两位患者在筛查期间发展为侵袭性感染,我们无法确定他们的定植时间是否不同于其他患者。长期的皮肤定植会持续13个月,美国的一项7例感染病例报道曾描述环境的污染会持续3个月。

我们研究的局限是我们没有能够保存和测序所有涉及暴发的菌株;70位患者中37位(53%)至少接受一次测序,因为该微生物的重要性随着时间的推移才被发现。另外,因为一些客观原因,我们的筛查策略在研究期间发生变化,这可能改变试验的可确认性。我们的研究可能不足以确定定植患者发展为侵袭性感染的所有的危险因素(因为只有7份这样的病例)。

总结,基于我们对发生在神经科ICU的耳念珠菌的感染暴发的调查,其在环境中的存活造成其在医疗环境中的传播和长期存在。我们的结果显示重复使用的患者设备可能是此次耳念珠菌医源性感染暴发的源头。

编者后记

这篇暴发的调查,发生在英国牛津大学附属医院的神经科重症监护中心,作者从发现感染人数增多开始,对患者和环境进行采样和筛查,并配合感染防控措施,采用多变量逻辑回归分析耳念珠菌的定植和感染危险因素。所有从患者和环境中分离到的耳念珠菌接受全基因组测序。在握患者入住神经科ICU时间、有关生命体征的实验室结果后,预测耳念珠菌定植或感染的危险因素,其中包括:可重复使用的测量体表温度的腋温探头、曾使用氟康唑。

从重复使用的医疗设备中检出耳念珠菌(测量体表温度的腋温探头)。虽然采用一系列的感控措施,但直到移除体温探头新发的感染病例才开始减少。所有的暴发菌株的基因序列同属于一个基因簇,即耳念珠菌南非簇。来自重复使用的医疗设备的菌株的基因序列与患者的菌株序列相关。因而得出调查结论:这种新出现的病原体可以在环境中持续存在,并通过医疗环境进行传播。

 

同时,我们邀请到了来自江苏省人民医院的陈文森主任,对这篇暴发调查进行了点评:

做好医院感染暴发调查真的一点也不容易,经验和教训也可以发很好的论文。最新一期新英格兰医学刊载这篇《ICU耳念珠菌暴发及控制》,研究来自于来自牛津大学医院NHS基金会信托基金和纳菲尔德医学系,大数据研究所和国立卫生研究健康保护单位医疗保健相关感染(Healthcare associated infections, HAIs)和抗菌药物耐药性,牛津大学 ,英国公共卫生部,国家感染署,国家真菌学参考实验室,英国公共卫生部联合报道。通过临床微生物技术,分子测序,流行病学调查,并通过大数据分析了新型病原体的流行病学。证实了导致该医院暴发的耳念珠菌传播与可重复使用的腋窝温度计有关。这种新发病原体可以在环境中持续存在并在医疗环境中传播。“勿以善小而不为,勿以恶小而为之”,有时候导致感染暴发的原因就是那些容易忽视的“基础环节或操作”。基于此文也可以管中窥豹,一瞥顶尖的感控研究水平是什么,或者说达到这种目标需要具备哪些知识和能力,团队需要囊括哪些专家,不仅需要流行病学,感染病学,临床检验等,为了解区域或者全球流行病学状况还需要大数据研究分析的专家团队。感染暴发可以控制但却很难预防,这点指南或者法律法规条款中一直没有体现。理论上医院感染不可避免,感染暴发也不可避免。这跟经济发展水平无关,中低收入国家经常发生,而高收入国家也时有发生。需要提高的是对于感染防控措施的依从,减少或者杜绝的是因为违背医疗操作规程和原则导致的不良事件。总结成十二个字:发生必然,减少偶然,杜绝差错