Μελέτη καινοτόμων μεθόδων ταχείας μικροβιολογικής διάγνωσης πνευμονίας σχετιζόμενης με μηχανικό αερισμό

Abstract

Introduction: Lower respiratory tract infections remain a leading cause of death worldwide. Furthermore, ventilator associated pneumonia (VAP) is a major cause of prolonged length of stay and poor outcome of patients in the Intensive Care Unit (ICU). Timely initiation of appropriate antibiotic therapy is the most critical determinant of the outcome of patients with severe community acquired pneumonia (CAP), health care associated pneumonia (HAP) and VAP. Nonetheless, empirical selection of antimicrobial therapy and optimal management of severe CAP, HAP and VAP is challenging, because of the emergence of multi- and/or pan-drug resistant (MDR/PDR) nosocomial pathogens. Molecular syndromic platforms are increasingly utilized in diagnosis of infectious diseases as a mean to improve etiological diagnosis and reduce antibiotic consumption through pathogen-guided empirical antimicrobial therapy. The present study evaluated the performance of a molecular syndromic platform (BioFire FilmArray - Pneumonia plus Panel) in the management of lower respiratory tract infections caused by MDR/XDR pathogens in the ICU. Methods: Eligible for enrollment to the study were all patients admitted in the ICU of University Hospital of Heraklion, Crete between June 2018 and June 2020 with severe CAP/HAP or those who developed VAP during ICU stay. Inclusion criteria were 1) age ≥ 18 years, 2) presence of clinical and radiological criteria for pneumonia according to the IDSA guidelines: new lung infiltrate on a chest X-ray and evidence that the infiltrate was of an infectious origin, i.e., at least two of three clinical features (fever greater than 38°C, leukocytosis or leukopenia, and purulent secretions), and 3) severe respiratory failure requiring ICU admission and mechanical ventilation. The following exclusion criteria were included (i) ICU patients with fever of another etiology, (ii) colonization of the lung or ventilator associated tracheobronchitis (VAT), (iii) patient already enrolled in the study, and (iv) patients on palliative care. Endotracheal aspirates were obtained from all the patients at the time of clinical indication of pneumonia and tested simultaneously, using conventional microbiological techniques and the PCR BioFire FilmArray Pneumonia Panel (bioMérieux S.A., France). Clinical and demographical characteristics were retrospectively obtained from the electronic medical records of each patient. Results: We enrolled 79 consecutive critically ill patients diagnosed with different type of pneumonia (sCAP/HAP or VAP) in the ICU and compared them with an historical control group (n=40) of patients with pneumonia in the ICU during the year before the study (2017-2018). VAP comprised almost 2/3 of cases of pneumonia in both study groups. There were no significant differences in demographic and clinical characteristics of the patients, including median age, co-morbidities, and severity of illness as evidenced by APACHE II and SOFA score (on day 1). Importantly, we found no significant differences in the outcome, including mean number of days of hospitalization in the ICU and mortality rates, between the two groups of patients. Compared the results of syndromic PCR versus conventional culture of tracheal aspirates in the PCR group, we found that the syndromic PCR test was in agreement in 40 % of the cases, improved diagnosis in 49% of the cases and in11% of the cases the pathogens were identified only in culture, because the corresponding microbial targets were not included in the syndromic PCR panel. In regard to the impact of syndromic PCR on antibiotic usage (expressed in DDD/100 BD) we found a significant reduction in the use of antimicrobials targeting MDR/XDR pathogens, including colistin, tigecycline, and carbapenems in the study group versus the historical control group. Additionally, the molecular syndromic test significantly improved time to diagnosis versus conventional culture (3.5 h vs 72 h, P < 0.0001). Conclusions: The implementation of syndromic molecular diagnosis in critically ill patients with pneumonia is associated with timely and improved diagnosis and has significant impact on reduction of antibiotic consumption.

Εισαγωγή: Η ταχεία εξάπλωση ανθεκτικών βακτηρίων αποτελεί μια σοβαρή απειλή για τη δημόσια υγεία παγκοσμίως. Οι νοσοκομειακές λοιμώξεις και ιδιαίτερα στο χώρο της Μονάδας Εντατικής Θεραπείας (ΜΕΘ) αποτελούν ένα δύσκολα αντιμετωπίσιμο πρόβλημα, με τις λοιμώξεις του κατώτερου αναπνευστικού συστήματος να σχετίζονται με επιπλοκές τόσο ως προς την κλινική έκβαση του ασθενή (μεγαλύτερος χρόνος παραμονής, λοιμώξεις, αντοχές, κατανάλωση αντιβιοτικών, θνητότητα) αλλά και ως προς το κόστος νοσηλείας.Το σύγχρονο εργαστήριο κλινικής μικροβιολογίας εντάσσει καινοτόμες μεθόδους με σκοπό την ταχεία και έγκυρη μικροβιολογική διάγνωση. Η συμβολή των συνδρομικών μοριακών μεθόδων κατόπιν πρωτοκόλλων ορθής επιλογής αυτών επιφέρει τα βέλτιστα στην διαχείριση των νοσοκομειακών λοιμώξεων. Η γνώση του αιτιολογικού παράγοντα της λοίμωξης σε χρονικό διάστημα λίγων ωρών καθώς και η δυνατότητα πρόσθετων πληροφορίων σχετικά με τις μικροβιακές αντοχές συντελούν στην καλύτερη διαχείριση των ασθενών μέσα από τη στοχευμένη θεραπευτική αντιμετώπιση.Σκοπός της παρούσας μελέτης είναι να αξιολογηθεί η συμβολή της συνδρομικής μοριακής μεθόδου (Multiplex-PCR BioFire FilmArray - Pneumonia plus Panel) στην διαχείριση των λοιμώξεων του κατώτερου αναπνευστικού συστήματος στην Μονάδα Εντατικής Θεραπείας του Πανεπιστημιακού Γενικού Νοσοκομείου Ηρακλείου. Μέθοδοι: Στη μελέτη μας εντάχθηκαν ασθενείς της ΜΕΘ με λοίμωξη του κατώτερου αναπνευστικού συστήματος (sCAP, HAP, VAP) κατά την διετία 2018-2020. Αναζητήθηκαν αντίστοιχα περιστατικά ένα χρόνο πριν την έναρξη της μελέτης (2017-2018) στο πλαίσιο συγκριτικής αξιολόγησης. Τα κριτήρια ένταξης στη μελέτη αποτέλεσαν κλινικά και εργαστηριακά ευρήματα ενδεικτικά λοίμωξης του πνευμονικού παρεγχύματος, ενώ σε όλους τους ασθενείς έγινε καταγραφή των δημογραφικών και κλινικών δεδομένων. Κατά την χρονική στιγμή κλινικής διάγνωσης λοίμωξης, δείγμα ενδοτραχειακών εκκρίσεων αποστέλλονταν στο εργαστήριο κλινικής μικροβιολογίας για έλεγχο τόσο με την συμβατική καλλιέργεια όσο και με την μοριακή μέθοδο. Αποτελέσματα: Η μελέτη μας αξιολόγησε 79 ασθενείς (PCR group) κατά την διετία 2018-2020 και 40 ασθενείς (Control group) ένα χρόνο πριν. Η πλειοψηφία των περιστατικών αφορά λοιμώξεις που σχετίζονται με τον αναπνευστήρα (VAP) ενώ δεν υπήρξαν διαφορές ανάμεσα στις δυο ομάδες ως προς τα δημογραφικά και κλινικά χαρακτηριστικά τους όπως επίσης και ως προς την κλινική έκβαση.Η εφαρμογή της μοριακής μεθόδου έδωσε την δυνατότητα για ταχεία μικροβιολογική διάγνωση μέσα σε λίγες ώρες (3.5h vs 72h, P < 0.0001) συγκριτικά με την συμβατική καλλιεργητική μέθοδο, ενώ η σύγκριση των δύο μεθόδων ως προς τον αιτιολογικό παράγοντα έδειξε σε ποσοστό 40% συμφωνία μεταξύ αυτών. Επιπλέον σε ποσοστό 49% η μοριακή μέθοδος έδωσε σημαντικές επιπλέον πληροφορίες σε σχέση με τη συμβατική καλλιέργεια, ενώ σε ποσοστό 11% η μοριακή μέθοδος απέτυχε να ανιχνεύσει το λοιμογόνο αίτιο (έλλειψη του αντίστοιχου μοριακού στόχου στο πάνελ των παθογόνων της μεθόδου). Συγκριτική αξιολόγηση των καταναλώσεων αντιβιοτικών πριν και μετά την εφαρμογή της μοριακή μεθόδου ανέδειξε μια σημαντική μείωση στην κατανάλωση αντιβιοτικών τελευταίας γραμμής που χρησιμοποιούνται στην αντιμετώπιση ανθεκτικών στελεχών (MDR/XDR), πιθανότητα λόγω αποκλιμάκωσης της αγωγής (de-escalation) στα πλαίσια μιας στοχευμένης θεραπευτικής αντιμετώπισης. Συμπεράσματα: Αν και είναι σημαντικό να τονισθεί ότι η συμβατική καλλιέργεια αποτελεί την Gold standard μέθοδο μικροβιολογικής διάγνωσης της πνευμονίας, η ένταξη συνδρομικών μοριακών μεθόδων σε ασθενείς με σοβαρή πνευμονία και ανάγκη νοσηλείας στη ΜΕΘ ενδέχεται να επιταχύνει σημαντικά και να βελτιστοποιήσει την αιτιολογική διάγνωση των λοιμώξεων αυτών, οδηγώντας στην καλύτερη διαχείριση της χρήσης αντιβιοτικών προς όφελος των ασθενών και του συστήματος υγείας.