Podpora terapevtskih aktivnosti pri hospitalnih infekcijah

Povzetek

V referatu je predstavljen racunalniski program Ptah, ki je namenjen podpori zdavnika pri odlocanju o terapiji pri hospitalnih infekcijah.Osnovo za delovanje sistema predstavlja casovno organizirana podatkovna zbirka o infekcijah in terapijah v bolnisnici. Ptah izvaja stiri vrste analiz ucinkovitosti antibiotikov in odpornosti bakterij na antibiotike.Analize potekajo na osnovi casovnih vrst vektorjev rezistentnosti.Rezultati analiz so prikazani graficno.

Abstract

We present Ptah, a system for supporting medical doctors in making decisions related to the therapy of nosocomial (hospital-acquired) infections. The system is based on a chronologically organized database of infections and therapies. It facilitates four types of analyses related to the effectiveness of antibiotics and resistance of bacteria to antibiotics. The underlying methods construct time series of resistance vectors from the database, and present their results graphically.

Uvod

V zacetku leta 1994 so v Splosni bolnisnici Jesenice priceli redno zbirati podatke o pojavu infekcij pri kirurskih ranah, intubacijah in centralnem venskem katetru. Zbirajo se tudi izvidi mikrobioloskega laboratorija in aplicirana terapija. Na osnovi zbranih podatkov so bile izdelane obsezne analize (Rems 95, Bohanec 95).

Ker so medicinski strokovnjaki, predvsem zdravniki, ocenili rezultate kot zelo koristne za strokovno delo v bolnisnici, smo izdelali racunalniski program Ptah - Podpora terapevtskih aktivnosti pri hospitalnih infekcijah. Program omogoca zdravnikom, da na enostaven in prijazen nacin obdelajo podatke z antibiogramov in na osnovi rezultatov tudi ucinkovito ukrepajo. Ptah deluje v okolju Microsoft Windows (3.1 ali 95) in je zasnovan kot nadgradnja bolnisnicnih informacijskih sistemov - InfoMed (Slavec 92).

V naslednjem razdelku je na kratko predstavljena problematika terapije pri hospitalnih infekcijah. Temu sledi prikaz programa Ptah. Tretji razdelek opisuje zbirko podatkov in casovne vrste, ki jih uporablja program. Sledita razdelka, ki prikazujeta metode za analizo odpornosti bakterij in ucinkovitosti antibiotiokov. Zakljucek povzema lastnosti in uporabnost programa ter podaja napotke za nadaljnje delo.

Hospitalna infekcija

Hospitalna (nozokomialna) infekcija je vsaka mikrobna bolezen, ki prizadene bolnika in je posledica zdravljenja, postopkov zdravljenja ali dela osebja v bolnisnici (Garner 88). Na ta nacin zboli priblizno 5 do 10% pacientov, ki se zdravijo v bolnisnicah, od teh jih za posledicami umre okrog 3% (Santamaria 90). Posebno hude so infekcije, ki se pojavljajo pri kriticno bolnih v oddelkih intenzivne terapije. Terapija mora biti pravilna in pravilno tempirana, saj gre predvsem za bolnike, ki imajo mocno oslabljen imunski sistem. Protokoli in studije v zvezi z nozokomialnimi infekcijami poudarjajo predvsem stalno kontrolo postopkov in terapije pri intubiranih bolnikih in bolnikih s centralnimi venskimi katetri (Cercenado 90, Snowdon 94, Reed 95).

Klinicna manifestacija bolezni je odvisna najmanj od treh dejavnikov:

• bolnikove odpornosti,
• bakterijske agresivnosti in rezistentnosti (odpornosti na antibiotike),
• okolja, v katerem se bolnik zdravi.

Vsi trije dejavniki se obnasajo biolosko in se hitro spreminjajo. Zato mora biti tudi terapija hitra in po moznosti vnaprej definirana (Hemmer 93). Take zahteve postavljajo potrebe po:

• stalnem mikrobioloskem nadzoru,
• spremljanju rezistentnosti bakterij in identificiranju hisnih bakterij,
• kontroli diagnosticnih in terapevtskih postopkov.

Posebej nevarni povzrocitelji hospitalne infekcije so tako imenovane hisne bakterije. Praviloma gre za agresivne bakterije, ki se razvijajo in prenasajo v okviru bolnisnice in pri tem dosezejo visoko stopnjo odpornosti na antibiotike. Taksne bakterije je potrebno kar najhitreje identificirati in z ustreznimi postopki zavreti njihov nadaljnji razvoj.

Mnozica podatkov ob stalnem spreminjanju ucinkovitosti antibiotikov in razlicnimi stopnjami odpornosti bakterij kar sama klice po racunalnisko podprtem odlocanju v zvezi s terapijo.

Zbirka podatkov o hospitalnih infekcijah

V Splosni bolnisnici Jesenice (SBJ) ze od leta 1990 uporabljajo bolnisnicne informacijske sisteme -InfoMed. Ti se stalno razvijajo, v zadnjem obdobju vedno bolj tudi za podporo strokovnega dela. Razvit je bil programski modul, ki omogoca uporabnikom (zdravniskemu osebju), da si sami definirajo zbirke podatkov za spremljanje razlicnih aktivnosti.V SBJ so na ta nacin definirali zbirko za zajemanje podatkov o hospitalnih infekcijah in zaceli v letu 1994 zbirati podatke o infekcijah kirurskih ran, venskih katetrov in aspirata traheje (Kramar,Rems 94). Podatki obsegajo:

• podatke o izvedeni aktivnosti, pri kateri je nastala infekcija (operacija, intubacija, vstavitev katetra);
• podatke o infekciji: tip in datum infekcije, zaporedni dan zdravljenja, datum vzorca, znaki vnetja in podobno;
• podatke o mikrobioloskem izvidu (antibiogram);
• podatke o terapiji (predpisani antibiotiki) in
• splosne podatke: temperatura pacienta, lokalni znaki in podobno.

Izmed teh podatkov Ptah uporablja predvsem tiste, ki se nanasajo na mikrobioloske izvide. Najpomembnejsi del izvida je antibiogram, ki prikazuje izolirane bakterije in njihovo odpornost na razlicne antibiotike. Odpornost vsake izolirane vrste bakterij je opisana z vektorjem rezistentnosti. Vsak element vektorja ustreza dolocenemu antibiotiku in predstavlja odpornost bakterije na ta antibiotik. Odpornost je izrazena s stirimi vrednostmi: "S" (senzitivno), "I" (intermediarno), "R" (rezistentno) in "_" (meritev ni bila opravljena).

Na osnovi antibiograma zdravnik doloci terapijo: predpise antibiotik ali kombinacijo antibiotikov. Odloca se na osnovi poznavanja bolnika in njegove bolezni ter znanja o antibiotikih, njihovi ucinkovitosti, stranskih ucinkih in klinicni sliki. Pomembno je tudi, da iz antibiograma razbere, ali bi bila lahko katera izmed izoliranih bakterij hisna; taksne zahtevajo se posebno pozornost pri terapiji.

Vse analize v programu Ptah delujejo nad casovnimi vrstami vektorjev rezistentnosti. Te casovne vrste zgradi Ptah iz antibiogramov v podatkovni zbirki, pri cemer uposteva najrazlicnejse kriterije in omejitve, ki jih definira uporabnik/zdravnik. Ta lahko doloci dve mnozici: bakterij in antibiotikov. Prva mnozica opredeljuje ("filtrira") izvide, ki se upostevajo pri gradnji casovne vrste, medtem ko mnozica antibiotikov doloca stevilo in polozaj elementov v vektorjih rezistentnosti. Mozne so tudi dodatne omejitve, na primer glede na spol pacienta, tip aktivnosti (operacijo, intubacijo, vstavitev katetra) ali organizacijsko enoto.

Za prikaz metod, ki sledi v naslednjih dveh razdelkih, smo zgradili casovno vrsto, ki obsega vse vektorje rezistentnosti bakterije StAu v letih 1994 in 1995. Vrsta vsebuje 127 vektorjev. Elementi vsakega vektorja po vrsti ustrezajo 13 izbranim antibiotikom. Vektor zapisemo tako, da po vrsti nastejemo vse njegove elemente. Tako na primer vektor "S...R.R.R...R" pomeni, da je bakterija obcutljiva na ampicilin, vendar odporna na penicilin in se tri antibiotike. Odpornost te bakterije na preostale antibiotike ni znana.

Analiza odpornosti bakterij

Pri pregledovanju antibiograma in izbiri terapije je za zdravnika zelo pomembna stopnja odpornosti bakterije, to je stevilo antibiotikov, na katere je odporna bakterija. cim visje je to stevilo, tem nevarnejsa in tezje ozdravljiva je infekcija. Odlocitev zavisi tudi od tega, ali je bakterija z visoko odpornostjo osamljena, ali pa se taksni primeri ponavljajo, kar navadno kaze na pojav hisne bakterije.

Ptah pridobi te podatke iz casovnih vrst s preprostim stetjem "R"-jev v vektorjih rezistentnosti oziroma z izracunom njihovega deleza glede na ostale znane elemente vektorjev (to je vse elemente, razen "_"). Rezultate prikaze graficno na casovni osi v izbranem obdobju.

Drugi zanimivi sklop vprasanj v zvezi z vektorji rezistentnosti je, kateri vektorji se sploh pojavljajo v casovnih vrstah, kako pogosto in ali jih je mogoce na kaksen nacin klasificirati. V ta namen Ptah uporabilja McQuittyjevo metodo hierarhicnega razvrscanja v skupine (Ferligoj 89). Hierarhijo gradi na osnovi razdalj med vektorji, pri cemer je razdalja med dvema vektorjema definirana kot stevilo razlicnih istoleznih elementov. Metoda postopno zdruzuje vektorje v skupine in to tako, da v vsakem koraku zdruzi vektorja (oziroma ze zgrajeni podskupini), ki se najmanj razlikujeta.

Rezultat zdruzevanja je prikazan v obliki dendrograma. Ob vsakem vektorju je prikazano stevilo pojavljanj tega vzorca v casovni vrsti. Temu stevilu priblizno ustreza tudi debelina crt v dendrogramu.

Tretji tip analize se ukvarja z vprasanjem podobnosti bakterij in je namenjen predvsem odkrivanju hisnih bakterij. Pri ugotavljanju, ali je neka bakterija hisna, je zelo pomembna stopnja njene odpornosti: cim visja je, tem vecja je verjetnost, da gre dejansko za hisno bakterijo.Vendar to ni edini kriterij. Tudi bakterije z majhno odpornostjo so lahko hisne in bodo morda sele s casom razvile visoko odpornost na antibiotike. Da bi preprecili tezko ozdravljive infekcije, je potrebno taksne bakterije odkrivati in zdraviti cim prej.

Pri odkrivaju hisnih bakterij lahko izkoristimo dejstvo, da se te bakterije hkrati pojavljajo pri vec pacientih in imajo podobne lastnosti. Zato so si podobni tudi rezultati meritev v mikrobioloskem laboratoriju, ki se odrazajo v vektorjih rezistentnosti. Definiramo, da sta si dva vektorja podobna, kadar se razlikujeta v najvec enem elementu. Vektorje prikazemo kot tocke v casovnem diagramu, ki ima na ordinati navedene vse razlicne vektorje rezistentnosti, ki nastopajo v izbranem casovnem obdobju. Vektorji so urejeni po stopnji odpornosti tako, da so na vrhu diagrama najbolj odporne bakterije. Dve tocki sta povezani, kadar sta si pripadajoca vzorca podobna in je njuna casovna oddaljenost manjsa od dolocene meje.

Analiza ucinkovitosti antibiotikov

Naslednje pomembno vprasanje, ki si ga zastavlja zdravnik pri izbiranju najprimernejse terapije, je vprasanje o pricakovanih ucinkih in uspesnosti terapije, ki je v tesni povezavi z ucinkovitostjo antibiotikov. Ta se spreminja, ker se bakterije hitro prilagajajo in postajajo odporne na antibiotike, predvsem na tiste, ki se pogosto uporabljajo. Ko ucinkovitost antibiotika pade pod neko doloceno mejo, je potrebno njegovo nadaljnjo uporabo opustiti iz zdravstvenih in financnih razlogov.

Ucinkovitost (oziroma neucinkovitost) antibiotikov Ptah racuna statisticno iz casovnih vrst in jo izrazi s povprecnim odstotkom odpornosti v nekem obdobju. To je delez meritev, pri katerih je bila bakterija (ali skupina bakterij) odporna na ta antibiotik (ali izbrano skupino antibiotikov). Podobno, kot pri stopnji odpornosti, je tudi %R prikazan graficno na casovni osi. Mozna sta dva prikaza: kumulativni od zacetka opazovanega casovnega obdobja do vsake casovne tocke v grafikonu ali z gibljivim povprecjem v nekem izbranem obdobju.

Zakljucki

Rezultati metod, realiziranih v programu Ptah in poskusno uporabljenih v Splosni bolnisnici Jesenice, jasno kazejo, da je mogoce pridobiti informacije, ki lahko bistveno pomagajo zdravniku pri odlocanju o terapiji. Nujni pogoj za to je zbirka podatkov o infekcijah in terapijah, iz katere je mogoce ob uporabi raznovrstnih kriterijev in omejitev, ki jih definira zdravnik, zgraditi in analizirati casovne vrste vektorjev rezistentnosti. Podatke, na osnovi katerih deluje Ptah, smo izbrali v okviru delovne skupine, v primeru pa, da bi zeleli rezultate primerjati med razlicnimi okolji, bi jih bilo potrebno standardizirati.

Ptah je interaktivni racunalniski program. Pri snovanju smo posvetili posebno pozornost relevantnosti in razumljivosti informacij, ki jih generira in prikazuje. Vse metode na tak ali drugacen nacin temeljijo na konceptih, ki jih uporablja zdravnik pri vsakdanjem delu. Posamezne metode so preproste in razmeroma dobro znane, skupaj pa predstavljajo zmogljiv in prilagodljiv analiticni sistem. Z namenom, da bi bil program cim enostavnejsi za ucenje in uporabo, smo metode izbrali in realizirali tako, da jih je mogoce krmiliti s skupnim naborom parametrov in graficno prikazovati njihove rezultate.

Poleg neposredne podpore zdravniskega osebja pri odlocanju o konkretnih terapijah zelimo s programom -Ptah prispevati tudi k izboljsanju kvalitete zdravstvenih storitev in zmanjsanju njihovih stroskov. Najpomembnejse moznosti, ki jih v pogledu manjsega stevila obolelih in manjse porabe antibiotikov ponuja Ptah, so naslednje:

• pregled nad splosnim stanjem odpornosti bakterij v bolnisnici;
• primerjava izolirane bakterije s podobnimi primeri v preteklosti, s cimer se zmanjsa moznost napacnih odlocitev pri terapiji;
• item opozarjanje na povecano odpornost bakterij v dolocenih oddelkih bolnisnice oziroma pri dolocenih tipih aktivnosti;
• zgodnje odkrivanje pojava hisnih bakterij in pravocasno opozorilo bolnisnicnega osebja, kar lahko vpliva na zmanjsanje stevila obolelih;
• pregled nad porabo antibiotikov v bolnisnici;
• identifikacija antibiotikov, katerih ucinkovitost se je z uporabo zmanjsala pod predpisano mejo.

Poleg postopnega uvajanja sistema v redno uporabo bomo v okviru nadaljnjega dela posebno pozornost posvetili kvaliteti podatkov. Sedaj se podatki namrec prenasajo in vnasajo rocno, kar vodi do napak in nepopolnega zajemanja. Problem bomo skusali odpraviti z uvedbo racunalniske izmenjave podatkov med mikrobioloskim laboratorijem in bolnisnico.

Literatura

Kramar, Z., Rems, M.: Racunalnisko evidentiranje bolnisnicnih infekcij v Splosni bolnisnici Jesenice. Medicinska informatika MI-94, Bled, 1994.

Rems, M., Kramar, Z., Zupancic, M.: Computer-assisted surveillance of nosocomial infections in intensive care unit. Eighth Anaestesia A-A Symposium, Portoroz, 1995.

Bohanec, M., Rems, M., Urh, B.: Snovanje informacijskega sistema za podporo terapevtskih aktivnosti pri hospitalnih infekcijah, Racunalniska analiza medicinskih podatkov CADAM 95 (ed. Lavrac, N.), IJS Scientific Publishing IJS-SP-95-1, Bled, 1995.

Slavec, S., Zupan, I., Saksida, I.: InfoMed - informacijski sistemi v medicini. Medicinska informatika MI-92, Bled, 1992.

Garner, J.S., Jarvis, W.R., Emor, T.G., : Centers of Disease Control definitions for nosocomial infections. American Journal Hospital Infection, 1988.

Santamaria, J.: Nosocomial infections. Oh, T.E. (ed.): Intensive Care Manual-, Sydney: Butterworths, 1990.

Cercenado, E., Ena, J., Rodrigues-Crexems, M.: A conservative procedure for the diagnosis of catheter related infections. Archive of Internal Medicine, 1990.

Snowdon, S.L.: Hygiene standards for breathing systems British Journal on Anaestesiology; 1994.

Reed, C.R., Sessler, C.N., Glauser, F.L., Phelan, B.A.: Central venous catheter infections: concepts and controversies. Intensive Care Medicine, 1995.

Hemmer, M.: Nosocomial pneumonia in mechanically ventilated patients.Critical Care Medicine,1993.

Ferligoj, A.: Razvrscanje v skupine. Metodoloski zvezki 4, Raziskovalni institut FSPN, Ljubljana, 1989.