心脏外科术后碳青霉烯类耐药革兰氏阴性菌感染临床特征及危险因素的分析

Clinical characteristics and risk factors of carbapenem-resistant Gram-negative bacilli infections after cardiac surgery

摘要

目的 探讨心脏外科术后碳青霉烯类耐药革兰氏阴性菌（carbapenem-resistant Gram-negative bacteria， CR-GNB）医院获得性感染的临床特征及危险因素，为制订精准防控策略提供依据。 方法 回顾性收集2023年1月至2024年12月西安交通大学第一附属医院心脏外科术后患者的临床资料，根据患者术后是否发生CR-GNB感染分为CR-GNB组和碳青霉烯酶敏感的革兰氏阴性菌（carbapenem-susceptible Gram-negative bacteria， CS-GNB）组，通过单因素分析筛选潜在变量，采用多因素Logistic回归明确CR-GNB感染的独立危险因素。 结果 心脏外科术后CR-GNB感染的主要病原菌为鲍曼不动杆菌和肺炎克雷伯菌；单因素分析结果显示，总住院时间、ICU入住时间、手术至感染前住院时间、侵袭性操作（气管插管、留置引流管、留置导尿管、动静脉置管）时间、术后B型前脑尿钠肽（N-terminal pro-B-type natriuretic peptide， NT-proBNP）水平、降钙素原水平、术后输血、碳青霉烯类抗菌药物暴露史、联用抗菌药物及白蛋白<30 g·L^-1是心脏外科术后CR-GNB感染的危险因素，多因素分析进一步证实碳青霉烯类药物暴露史、联合使用抗菌药物及白蛋白<30 g·L^-1是心脏外科术后CR-GNB感染的独立危险因素（P<0.05）。 结论 心脏外科术后需对上述危险因素予以高度重视，以采取针对性的防控措施降低CR-GNB感染风险。

Abstract

Objective To investigate the clinical characteristics and risk factors of carbapenem-resistant Gram-negative bacteria （CR-GNB） hospital-acquired infections after cardiac surgery， and to provide evidence for developing targeted prevention strategies. Methods Clinical data of patients undergoing cardiac surgery at the First Affiliated Hospital of Xi’an Jiaotong University from January 2023 to December 2024 were retrospectively collected. Patients were divided into CR-GNB and carbapenem-susceptible Gram-negative bacteria （CS-GNB） groups based on postoperative infection status. Candidate variables were screened through univariate analysis， and multivariate logistic regression was used to identify independent risk factors for CR-GNB infections. Results The predominant pathogens of CR-GNB infections after cardiac surgery were Acinetobacter baumannii and Klebsiella pneumoniae. Univariate analysis revealed that total hospital stay， intensive care unit stay， length of hospital stay from surgery to the onset of infection， duration of invasive procedures （endotracheal intubation，drainage tube placement，urinary catheterization， and arteriovenous catheterization），N-terminal pro-B-type natriuretic peptide （NT-proBNP）level，procalcitonin level，postoperative blood transfusion，carbapenem antimicrobial exposure，combined antimicrobial use， and albumin <30 g·L^-1 were risk factors for CR-GNB infections. Multivariate analysis further confirmed that carbapenem exposure， combined antimicrobial use， and albumin <30 g·L^-1 were independent risk factors for CR-GNB infections （all P<0.05）. Conclusion Clinicians should vigilantly monitor these risk factors after cardiac surgery and implement targeted preventive interventions to reduce CR-GNB infection risks.

关键词

心脏外科术后 / 碳青霉烯耐药革兰氏阴性杆菌 / 危险因素

Key words

cardiac surgery / carbapenem-resistant Gram-negative bacteria / risk factor

近年来，随着冠状动脉旁路移植术、经皮冠状动脉介入治疗、心脏瓣膜修复与置换术及介入性心脏电生理手术等治疗手段的广泛应用^［1-3］，心脏外科术后感染的发生率显著上升，给临床抗感染管理带来严峻挑战。据文献报道，心脏术后感染（包括肺炎、手术部位感染及血流感染等）的发生率可达5%~21%^［4］。此类感染与患者住院时间和康复周期延长密切相关，还会使术后死亡风险升高5倍，严重影响患者的预后^［5］。围手术期预防性应用抗菌药物虽能降低感染风险，但广谱抗菌药物滥用已导致耐药形势严峻。碳青霉烯类药物是治疗多重耐药革兰氏阴性杆菌感染的有效抗菌药物之一，但碳青霉烯类耐药革兰氏阴性菌（carbapenem-resistant Gram-negative bacteria， CR-GNB）的全球流行率不断上升^［6］，2005—2024年中国抗菌药物监测网（China Antimicrobial Surveillance Network， CHINET）数据显示，肠杆菌目细菌、鲍曼不动杆菌和铜绿假单胞菌对美罗培南的耐药率分别从2005年的2.1%、39.0%、31.6%上升至2024年的10.8%、64.7%、17.3%^［7］。特别值得关注的是，心脏外科术后患者一旦发生CR-GNB感染，可选药物有限，常导致治疗失败率和死亡率显著升高^［8］。目前针对心脏手术患者CR-GNB感染的流行病学特征及危险因素的系统研究仍较为缺乏。基于此，本研究拟通过回顾性分析西安交通大学第一附属医院心血管外科术后CR-GNB感染病例，系统分析其临床特征并确定其独立危险因素，以期为心脏手术患者的精准化感染防控、抗菌药物合理使用及预后改善提供参考。

1 一般资料

回顾性收集西安交通大学第一附属医院心脏外科2023年1月—2024年12月接受心脏外科手术治疗的患者的临床数据。根据微生物培养结果筛选出革兰氏阴性菌医院感染病例205例。

纳入标准：（1）手术类型如下。①冠状动脉旁路移植术；②心脏瓣膜修复/置换术（含二尖瓣、三尖瓣及主动脉瓣）；③大血管手术（升主动脉置换、全弓置换等）；④心脏移植术。（2）术后出现发热（体温>38 ℃）、白细胞增高等疑似医院感染。（3）合格的临床标本培养出GNB并符合《医院感染诊断标准》^［9］。

排除标准：①术前发生感染、细菌定植者（临床分离出革兰氏阴性菌，但患者无感染相关的临床症状）；②同一患者相同解剖部位重复分离菌株及≥2种菌株。

基于体外药敏试验，将符合纳入标准的病例分为CR-GNB组（136例）与碳青霉烯酶敏感的革兰氏阴性菌（carbapenem-susceptible Gram-negative bacteria， CS-GNB）组（69例），CR-GNB是指对亚胺培南、美罗培南或厄他培南中任一种抗菌药物耐药者，对于天然对亚胺培南敏感性降低的细菌（如摩根菌属、变形杆菌属和普罗威登菌属等），需参考除亚胺培南外的其他碳青霉烯类抗菌药物^［10］。患者对本研究知情并自愿签署同意书，本研究经医院医学伦理委员会审核、批准。

2 方法

2.1 细菌鉴定及药敏试验

采用法国生物梅里埃公司的VITEK-MS质谱仪和VITEK-2全自动微生物分析系统对所有菌株进行鉴定，药敏试验采用梅里埃细菌药敏卡GN09和GN335进行检测，采用纸片扩散法（KB法）和浓度梯度纸条扩散法（E-test）进行药敏试验结果的复核，药敏试验结果参照美国临床实验室标准化协会（Clinical and Laboratory Standards Institute， CLSI）判读标准执行。采用微量肉汤稀释法测定黏菌素、替加环素的最小抑菌浓度（minimal inhibitory concentration， MIC），黏菌素药敏结果依据美国抗菌药物敏感性试验委员会标准折点（敏感≤2 µg·mL^-1，耐药≥4 µg·mL^-1）判断。替加环素药敏试验结果参照美国食品和药物管理局标准折点判断。以大肠埃希菌ATCC25922、ATCC35218和铜绿假单胞菌ATCC27853作为质控菌株。

2.2 数据收集

通过医院信息管理系统（HIS和LIS）收集患者的完整临床资料，包括：性别、年龄、基础疾病、术后是否输血、术后是否使用碳青霉烯类抗菌药物，术后是否联合使用两种以上抗菌药物，住院时间、ICU入住时间、手术至耐药时间、其他侵入性操作（气管插管、呼吸机使用、引流管、导尿管、动静脉置管）使用时间及术后实验室检查结果（血红蛋白、白细胞、中心粒细胞、白蛋白、C-反应蛋白、白细胞介素、pro-BNP、降钙素原）。

2.3 统计学方法

采用SPSS 26.0统计软件进行数据分析。非正态分布的计量资料以M（Q₁，Q₃）表示，组间比较采用Mann-Whitney U检验。计数资料以“例（%）”或频数表示，组间比较采用χ² 检验或Fisher精确检验。将单因素分析中P<0.05的变量纳入多因素Logistic回归分析（向前逐步回归法），计算危险因素（odds ratio，OR）和95%CI。P<0.05为差异有统计学意义。

3 结果

3.1 心脏外科术后革兰氏阴性菌感染的标本类型构成及菌种分布情况

2023年1月至2024年12月该院心脏外科有1 824例住院患者接受心脏外科手术，共136例患者发生CR-GNB感染，感染发生率为7.46%（136/1 824）。心脏外科术后革兰氏阴性菌医院感染的标本主要来源于痰液（81.46%）和肺泡灌洗液（9.27%），细菌分布以肺炎克雷伯菌（48.29%）、鲍曼不动杆菌（37.07%）和铜绿假单胞菌（5.88%）最常见。见表1、表2。

3.2 2组患者心脏外科术后感染革兰氏阴性菌的分布情况

心脏外科术后205例革兰氏阴性菌感染患者中包括136例CR-GNB感染和69例CS-GNB感染。CR-GNB组患者以鲍曼不动杆菌为主（54.41%），其次为肺炎克雷伯菌（36.03%）和铜绿假单胞菌（2.94%）。CS-GNB组患者以肺炎克雷伯菌检出最多（72.46%），其次为铜绿假单胞菌（7.25%）、大肠埃希菌（5.80%）和黏质沙雷菌（5.80%）。见表3。

3.3 手术类型相关革兰阴性菌感染的病原学分布与耐药情况

心脏外科手术包括瓣膜手术61例、大血管手术64例、瓣膜手术+大血管手术26例、冠状动脉旁路移植术25例、冠状动脉旁路移植术+瓣膜手术12例和心脏移植术17例。无论何种手术类型，肺炎克雷伯菌和鲍曼不动杆菌是最常见的分离菌株，且大部分的菌株对碳青霉烯类耐药（>50%），其中心脏移植手术对碳青霉烯类的耐药率最高（94.12%）。见表4。

3.4 心脏外科术后2组患者对临床常见抗菌药物的耐药情况

心脏外科术后感染CR-GNB组患者对常见抗菌药物的耐药率较高，对替加环素（3.676%）和黏菌素（27.941%）的耐药率较低。CS-GNB组患者对常见抗菌药物的耐药率均<40%，除替加环素外，CR-GNB组患者对常见抗菌药物的耐药率均高于CS-GNB组患者。见表5。

3.5 心脏外科术后2组患者临床特征的比较

心脏外科术后CR-GNB组患者的总住院时间、ICU入住时间、手术至感染前住院时间、侵袭性操作（气管插管、留置引流管、留置导尿管、动静脉置管）所用时间均长于CS-GNB组患者，术后NT-proBNP和降钙素原水平均高于CS-GNB组患者，术后输血、碳青霉烯类抗菌药物暴露史、联合使用抗菌药物及比例高于CS-GNB组患者（均P<0.05）。见表6。

3.6 心脏外科术后CR-GNB感染的多因素Logistic回归分析

将单因素分析中P<0.05的变量纳入二元Logistic回归模型，多因素分析结果显示，术后碳青霉烯类药物暴露史（OR=4.355）、联合使用抗菌药物（OR=5.646）及白蛋白<30 g·L^-1（OR=8.196）是心脏外科术后CR-GNB感染的独立危险因素（P<0.05）。见表7。

4 讨论

医院获得性感染（hospital-acquired infection， HAI）作为心脏手术后常见的并发症，是导致住院时间延长及预后恶化的重要因素。心脏手术患者由于手术创伤大、侵入性操作多（包括静脉和动脉导管，持续性机械通气，体外循环等），免疫功能受损，故被认为是术后HAI的高风险人群^［11-12］。有研究显示，心脏外科术后患者多重耐药细菌感染以肺炎克雷伯菌、鲍曼不动杆菌和铜绿假单胞菌等革兰氏阴性杆菌较常见，碳青霉烯类耐药菌株占69.6%^［13］。心脏手术后并发感染尤其是碳青霉烯类耐药细菌和多重耐药细菌感染均具有较高的死亡率（20%~30%），一旦患者病情难以控制进展为重症感染甚至感染性休克将导致全因死亡率增加近2倍^［13］。鉴于心脏外科术后CR-GNB感染所带来的治疗难题，对其危险因素进行系统分析具有重要的临床意义，能够为早期识别高危患者、优化围手术期管理以及制订个体化抗感染方案提供理论依据。

本研究通过回顾性分析205例心脏外科术后革兰氏阴性菌感染患者的临床资料，探讨CR-GNB感染的病原学特征、耐药情况及危险因素。结果显示，CR-GNB感染以鲍曼不动杆菌（54.41%）和肺炎克雷伯菌（36.03%）为主，与国内部分研究结果相似^［13-14］。CR-GNB感染患者对多数抗菌药物呈现高度耐药性，仅对替加环素和黏菌素保持较高敏感性。不同类型的心脏手术术后感染率差别较大，复合心脏手术、主动脉手术的感染率较高，冠状动脉旁路移植手术及心脏瓣膜手术感染率相对较低^［13-15］。本研究还发现无论何种手术类型，肺炎克雷伯菌和鲍曼不动杆菌均是较常见的分离菌株，并且大部分菌株对碳青霉烯类耐药（>50%），其中心脏移植手术对碳青霉烯类的耐药率较高，可能的原因是心脏移植患者术前往往存在反复住院治疗史，多重耐药菌定植或感染风险较大，术后大部分使用二联及以上限制级抗菌药物，也容易诱导耐药^［16］。

本研究发现，心脏外科术后CR-GNB组患者的总住院时间、ICU入住时间、手术至耐药时间、侵袭性操作（气管插管、呼吸机使用、留置引流管、留置导尿管、动静脉置管）所用时间均长于CS-GNB组患者。可能的原因为接受手术治疗的患者在围手术期间频繁接触气管插管、动静脉导管、留置尿管等有创操作导致呼吸系统、泌尿系统黏膜防御屏障功能减弱，加上手术创伤导致患者的免疫功能减退，多种危险因素共同促进多重耐药细菌感染的发生^［17］。且术后ICU置留时间越长，患者的病情越严重，暴露于各种病原菌易感条件下的时间越长，越易发生耐药菌相关感染^［17］。有研究发现^［18］，感染前抗菌药物暴露、使用剂量和持续时间是导致细菌耐药性攀升的危险因素，本研究发现，碳青霉烯类药物暴露史是心脏外科术后CR-GNB感染的独立危险因素之一，强烈建议在心脏围手术期需严格限制碳青霉烯类药物的预防性使用。武元星等^［14］研究发现，感染前更多使用头孢菌素类、β-内酰胺酶抑制剂、多黏菌素及联合应用抗菌药物，以及合并更多基础疾病均与感染发生及感染细菌耐药率的增加有关。另有研究表明^［19］，随着暴露抗菌药物种类的增加，多重耐药菌（multidrug-resistant organism， MDRO）感染的风险也随之增加。本研究结果显示，联合使用抗菌药物是导致心脏外科术后CR-GNB感染的另一独立危险因素。联合使用抗菌药物在治疗CR-GNB感染时，可能因药物间的相互作用或选择性压力，导致耐药性进一步发展，心脏外科术后患者由于手术创伤、免疫抑制等因素，更容易发生感染。因此对于心脏外科术后患者应根据病原菌的耐药谱和患者的具体情况，合理选择抗菌药物，避免不必要的联合使用。本研究结果显示，低蛋白血症是心外科术后CR-GNB感染的危险因素。低白蛋白血症合并心脏病的患者比血清白蛋白水平正常的患者更容易出现术后并发症（出血、感染、肾损伤等）。接受心脏手术的患者若出现低白蛋白血症，似乎预示着全因死亡风险升高或并发症风险增加^［20］。因此，调整高危人群围手术期血清白蛋白水平和治疗策略，有望显著提升患者的术后生存率。

本研究结果为心脏外科术后CR-GNB感染的早期识别和预防提供了重要的依据。通过优化围手术期管理，如严格限制碳青霉烯类药物的使用、合理选择抗菌药物、加强营养支持以及减少不必要的侵入性操作，可以有效降低CR-GNB感染的发生率和死亡率。

参考文献

[1] Pierce G N， Resch C， Mourin M，et al. Bacteria and the growing threat of multidrug resistance for invasive cardiac interventions［J］. Rev Cardiovasc Med，2022，23（1）：15．

[2] Colvin M， Smith J M， Hadley N，et al. OPTN/SRTR 2018 annual data report：Heart［J］. Am J Transplant，2020，20（）：340-426．

[3] Chen Y， Phoon P H Y， Hwang N C. Heparin resistance during cardiopulmonary bypass in adult cardiac surgery［J］. J Cardiothorac Vasc Anesth，2022，36（11）：4150-4160．

[4] Abukhodair A， Alqarni M S， Alzahrani A，et al. Risk factors for postoperative infections in cardiac surgery patients：A retrospective study［J］. Cureus，2023，15（8）：e43614．

[5] Alghamdi B A， Alharthi R A， AlShaikh B A，et al. Risk factors for post-cardiac surgery infections［J］. Cureus，2022，14（11）：e31198．

[6] 丁丽，陈佰义，李敏，等. 碳青霉烯类耐药革兰阴性菌联合药敏试验及报告专家共识［J］. 中国感染与化疗杂志，2023，23（1）：80-90．

[7] Ding Li， Chen Baiyi， Li Min，et al. Expert consensus on antimicrobial synergy testing and reporting of carbapenem-resistant Gram-negative bacteria［J］. Chinese Journal of Infection and Chemotherapy，2023，23（1）：80-90．

[8] cloud CHINET . n. d. Available from：［EB/OL］.

[9] Zeng M， Xia J， Zong Z，et al. Guidelines for the diagnosis，treatment，prevention and control of infections caused by carbapenem-resistant gram-negative bacilli［J］. J Microbiol Immunol Infect，2023，56（4）：653-671．

[10] 中华人民共和国卫生部. 关于印发医院感染诊断标准（试行）的通知［EB/OL］.（2001-11-07）［2025-05-31］.

[11] 032b4e440fa90e5fc88d13da3f.shtml.

[12] Centers for Disease Control and Prevention. Facility guidance for control of carbapenem-resistant Enterobacteriaceae（CRE）［EB/OL］. ［2025-5-31］.

[13] Kollef M H， Torres A， Shorr A F，et al. Nosocomial infection［J］. Crit Care Med，2021，49（2）：169-187．

[14] Mazzeffi M， Gammie J， Taylor B，et al. Healthcare-associated infections in cardiac surgery patients with prolonged intensive care unit stay［J］. Ann Thorac Surg，2017，103（4）：1165-1170．

[15] 任建伟，温明修，张建业，等. 心脏外科术后多重耐药细菌感染的病原学特征与耐药性分析［J］. 中华微生物学和免疫学杂志，2023，43（10）：740-748．

[16] Ren Jianwei， Wen Mingxiu， Zhang Jianye，et al. Etiological characteristics and drug resistance in people with multi-drug resistant bacterial infection after cardiac surgery［J］. Chinese Journal of Microbiology and Immunology，2023，43（10）：740-748．

[17] 武元星，任建伟，朱光发. 心脏外科瓣膜术后耐碳青霉烯类革兰阴性杆菌感染临床特征与影响因素［J］. 中国感染控制杂志，2023，22（8）：886-893．

[18] Wu Yuanxing， Ren Jianwei， Zhu Guangfa. Clinical characteristics and influencing factors of carbapenem-resistant Gram-negative bacilli infection after cardiac valve surgery［J］. Chinese Journal of Infection Control，2023，22（8）：886-893．

[19] 宋亚佩，吴艳，翟继卫. 心外科手术后医院感染特点及影响因素研究［J］. 中国消毒学杂志，2021，38（11）：832-835．

[20] Song Yapei， Wu Yan， Zhai Jiwei. Clinical characteristic and influencing factors of nosocomial infections after cardiac surgery［J］. Chinese Journal of Disinfection，2021，38（11）：832-835．

[21] 刘云霏，张向立，李志营，等. 心脏移植术后受者早期感染及其相关危险因素分析［J］. 中华器官移植杂志，2022，43（7）：406-411.

[22] LIU Yunfei， ZHANG Xiangli， LI Zhiying，et al. Analysis of risk factors in early infection patients after heart transplantation［J］. Chinese Journal of Organ Transplantation，2022，43（7）：406-411．

[23] 宋亚佩，吴艳，黄白艳，等. 259例心脏移植术后受者感染状况分析［J］. 中国感染控制杂志，2025，24（3）：417-421．

[24] Song Yapei， Wu Yan， Huang Baiyan，et al. Characteristics of infection in 259 recipients after heart transplantation［J］. Chinese Journal of Infection Control，2025，24（3）：417-421．

[25] Tsao L H， Hsin C Y， Liu H Y，et al. Risk factors for healthcare-associated infection caused by carbapenem-resistant Pseudomonas aeruginosa ［J］. J Microbiol Immunol Infect，2018，51（3）：359-366．

[26] Ren J， Duan S， Wu Yet al. Multidrug-resistant bacterial infection in adult patients following cardiac surgery：Clinical characteristics and risk factors［J］. BMC Cardiovasc Disord，2023，23（1）：472．

[27] Xu R， Hao M， Zhou W，et al. Preoperative hypoalbuminemia in patients undergoing cardiac surgery： a Meta-analysis［J］. Surg Today， 2023，53（8）：861-872.

基金资助

陕西省自然科学基础研究计划基金项目(S2024-JC-YBQN-0836)