消化器外科手術患者における術後感染の発症予測 : 電子カルテ情報を用いた知見

消化器（GI）手術後の感染（postoperative infections: POIs）は、手術部位感染（surgical site infections: SSIs）や遠隔感染（例：呼吸器感染、尿路感染、カテーテル関連血流感染、抗菌薬関連下痢、ドレーン感染）を含み、罹患率、入院期間の延長、医療費増加、死亡リスク上昇と関連するため、重要な合併症である。日本の先行研究では、GI手術後のPOI発生率が相当程度高いことが報告され、特に胆道、膵臓、食道の手術でSSI率が高いとされている。周術期の予防的抗菌薬投与は広く推奨され、POIに関する患者要因・手技要因（例：高齢、肥満、糖尿病、汚染、開腹手術）もいくつか報告されているが、日常診療でPOIを予測することは依然として難しい。本研究は、電子カルテデータを用い、同一患者での繰り返しの入院／手術を考慮できるgeneralized estimating equation（GEE）手法により、GI手術後のPOIと関連する因子を同定することを目的とした。さらに、院内評価と、同一病院の後年データを用いた外的妥当性検証により予測性能を評価することも目的とした。

適格な1883件の手術のうち152件がPOI陽性であり、術後5日以内のPOI発生率は8.2%であった。単変量解析では、POIは年齢、ドレーン、体温、白血球数、ナトリウム値、手術タイプ（胸部手術および下部GI手術）、循環器系薬剤、免疫抑制薬と有意に関連していた。最小のquasi-likelihood information criterion（QIC）で選択された多変量GEEモデルで同定されたリスク因子は、高齢、喫煙歴、体温>38 °C、内視鏡手術以外、胸部または下部GI手術、手術中のmedical nutritional productsの使用であった。調整後の影響が大きい因子として、胸部手術（OR, 5.37; 95% CI, 2.77–10.38）と、手術中に4種類を超えるmedical nutritional productsを使用したこと（OR, 4.06; 95% CI, 2.55–6.42）が示された。モデルの識別能（感度／特異度で報告）は、院内評価で88.2%/55.1%（cutoff p > 0.05）、外的妥当性検証で78.7%/48.7%であった。著者らは、手術中のmedical nutritional productsとPOIの関連は、この文脈では自身の知る限り新規の報告であると述べている。

本後ろ向き研究は、新潟大学医歯学総合病院の電子カルテを用い、2013年6月〜2017年5月にGI手術を受けた成人患者を対象とした。同一入院中に複数回手術を受けた患者（91人）と、術前培養が陽性だった患者の手術（70手技）を除外した結果、最終解析対象は1637人・1883手術となった。患者によっては別の入院で複数回手術を受けており、2回が198人、3回が37人、3回超が11人であった。POI陽性は、切開創感染、SSI、または細菌分離を伴う遠隔感染が観察された場合と定義し、観察期間は術後5日までとした。また、Clostridioides difficile、methicillin-resistant Staphylococcus aureus、extended-spectrum beta-lactamase-producing Enterobacteriaceaeを含む抗菌薬耐性菌について、保菌（colonization）および感染／保菌状態も収集した。術前検査値は手術前7日以内の値を用い、確立された基準により正常／異常に分類した。欠測値は原則として正常と仮定し、身長（BMI算出に必要）の欠測は多重代入で補完した。手術時間は（<3、3–6、6–9、≥9 h）に群分けし、術中薬剤は10の薬剤クラスに分類した。リスク因子は、再入院をまたいだ同一患者内の相関を考慮するため、二項分布とlogitリンクを用いたGEEでモデル化した。候補モデルはQICで比較し、効果は95% CIを伴う調整ORとして報告した。性能は感度と特異度で評価し、2017年6月〜2019年5月の患者を用いた外的妥当性検証も行った。

日常的に収集される電子カルテデータと、繰り返し入院を考慮できるモデリング枠組みを用いて、本研究はGI手術後5日以内のPOIと関連する複数の因子を同定した。これには、既知のリスク（高齢、喫煙歴、発熱、内視鏡手術以外、特定の手術部位）に加え、手術中のmedical nutritional products使用との顕著な関連が含まれた。著者らは、この手法は入院回数で明示的に層別化する必要がなく、繰り返し手術エピソードのある患者にも適用できると主張している。高リスク患者を早期に特定できれば、より早い段階で、より個別化された感染予防策やケアが可能になり、モデルで示されたリスク因子をもつ患者への重点的対応につながり得ると強調している。同一病院・後年の期間で行った外的妥当性検証では、感度・特異度が院内評価と同程度とされ、実用上の有用性の可能性が支持された一方で、特異度は控えめであった。さらにアウトカム定義の限界として、POI陽性は主要な選択病原体および特定の菌（C. difficileやmethicillin-resistant S. aureusを含む）の検出に依存しており、特に免疫不全患者では他の細菌によるPOIを見逃す可能性があることも認めている。

著者らは、多変量回帰モデルに基づくPOI予測システム／アプリケーションの開発と、医療記録システムへの統合を見込んでいる。電子カルテから関連リスク因子データを自動抽出できれば、POIの前向き予測を支援し、早期のリスク層別化に基づく感染予防介入を促進できる可能性があるとしている。より広い含意として、予防的な「bundle」戦略がSSI（例：大腸手術）を減らし得るという既存の根拠に言及し、decolonizationプロトコルや術中対策を含む、ガイドラインで推奨されるbundled careアプローチが手術感染制御で重要だと述べている。本論文は介入自体を直接検証してはいないが、提案する予測アプローチを、予測される感染リスクに応じて予防資源とケア強度を配分するための実現手段として位置づけている。

消化器の手術のあとに起こる感染症は、手術した場所の感染だけでなく、呼吸器や尿路の感染、点滴の管が原因の血液の感染、抗菌薬が原因の下痢、ドレーン周りの感染なども含みます。こうした感染は、体の負担を増やし、入院が長引き、医療費が増え、死亡リスクも上げるため重要な合併症です。日本の研究では、消化器手術(胃や腸、肝臓、膵臓、胆道など、食べ物の消化に関わる臓器を治療するための手術です)後の感染は一定の割合で起こり、特に胆道や膵臓、食道の手術で手術部位感染(手術で切った場所やその周辺で起こる感染です。傷口の治りが悪くなり入院が長引く原因になります)が多いと報告されています。予防のために手術前後に抗菌薬を使うことは一般的ですが、年齢や肥満、糖尿病、手術の汚れ具合、開腹手術(お腹を大きく切って行う手術です。体への負担や感染リスクが高くなる場合があります)などが関係すると言われていても、実際の医療現場で感染を正確に予測するのは簡単ではありません。そこで本研究は、電子カルテ(病院が患者さんの診療内容や検査結果、薬などをデジタルで記録している仕組みです)のデータを使い、同じ患者さんが何回も入院や手術をする場合も考えた統計手法を用いて、消化器手術後の感染に関係する要因を見つけることを目的としました。さらに、同じ病院の別の時期のデータでも成り立つかを確かめ、予測の性能を評価しました。

対象となった1883件の手術のうち、152件で手術後5日以内に感染が起こり、発生率は8.2%でした。1つずつ要因を比べる分析では、年齢、ドレーンの有無、体温、白血球数、ナトリウム値、手術の種類、循環器の薬、免疫を抑える薬などが感染と関係していました。複数の要因を同時に考える分析では、感染のリスクを上げる要因として、高齢、喫煙歴、体温が38度を超えること、内視鏡手術(小さな傷からカメラや器具を入れて行う手術です。一般に開腹手術より体の負担が小さいことが多いです)ではないこと、胸部または下部消化管の手術であること、手術中に医療用の栄養製品を使うことが見つかりました。特に影響が大きかったのは、胸部手術であることと、手術中に4種類を超える医療用の栄養製品を使ったことでした。予測モデルの性能は、院内の評価では感度(実際に感染した人を、モデルが感染ありと正しく当てられる割合です)88.2%・特異度(実際に感染していない人を、モデルが感染なしと正しく当てられる割合です)55.1%で、別の時期のデータで確かめた場合でも感度78.7%・特異度48.7%でした。手術中の医療用栄養製品(点滴や経管栄養などで使う栄養剤のことで、手術中や病気で栄養が不足しやすいときに補う目的で使われます)の使用と感染の関連は、この状況では新しい報告だと述べられています。

新潟大学医歯学総合病院の電子カルテ(病院が患者さんの診療内容や検査結果、薬などをデジタルで記録している仕組みです)を用いた、過去の記録をたどる研究です。2013年6月から2017年5月に消化器手術(胃や腸、肝臓、膵臓、胆道など、食べ物の消化に関わる臓器を治療するための手術です)を受けた成人を対象にしました。同じ入院中に複数回手術した人や、手術前の培養検査(検体を育てて、どんな菌がいるかを確認する検査です)ですでに菌が見つかっていた手術は除外し、最終的に1637人・1883手術を分析しました。手術後感染(手術のあとに起こる感染症全体のことです。手術した場所だけでなく別の場所の感染も含みます)は、切開創の感染、手術部位感染(手術で切った場所やその周辺で起こる感染です。傷口の治りが悪くなり入院が長引く原因になります)、または菌が確認できる遠隔感染(手術した場所以外で起こる感染です。例えば肺炎や尿路感染などで、全身状態を悪化させることがあります)がある場合とし、手術後5日までを観察期間としました。抗菌薬が効きにくい菌の保菌(病原体となり得る菌が体にいても、まだ症状が出ていない状態です)や感染の情報も集めました。手術前の検査値は手術前7日以内のものを使い、基準に沿って正常か異常かに分けました。データが欠けている場合は基本的に正常とみなし、身長の欠測は統計的な方法で補いました。分析では、同じ患者さんが複数回入院している影響を考えられる方法を用い、どの要因が感染に関係するかを推定しました。予測性能は感度(実際に感染した人を、モデルが感染ありと正しく当てられる割合です)と特異度(実際に感染していない人を、モデルが感染なしと正しく当てられる割合です)で評価し、2017年6月から2019年5月のデータでも確認しました。

電子カルテ(病院が患者さんの診療内容や検査結果、薬などをデジタルで記録している仕組みです)に日常的に記録される情報を使い、同じ患者さんの繰り返し入院も考慮できる方法で、消化器手術(胃や腸、肝臓、膵臓、胆道など、食べ物の消化に関わる臓器を治療するための手術です)後5日以内の感染と関係する要因を特定しました。高齢、喫煙歴、発熱、内視鏡手術(小さな傷からカメラや器具を入れて行う手術です。一般に開腹手術より体の負担が小さいことが多いです)ではないこと、特定の手術部位といった既に知られている要因に加えて、手術中の医療用栄養製品(点滴や経管栄養などで使う栄養剤のことで、手術中や病気で栄養が不足しやすいときに補う目的で使われます)の使用が強く関連していました。この方法は、入院回数ごとに分けて考えなくても、複数回手術を受ける患者さんにも使える点が利点だとされています。感染リスクが高い人を早めに見つけられれば、より早い段階で、その人に合った感染予防やケアを行える可能性があります。一方で、モデルは感染を見つける力は比較的高いものの、感染ではない人を正しく陰性と判断する力はあまり高くありません。また、感染の定義が特定の菌の検出に依存しているため、免疫が弱い患者さんなどでは別の菌による感染を見逃す可能性がある点も課題です。

研究者たちは、今回の分析結果をもとに、手術後感染(手術のあとに起こる感染症全体のことです。手術した場所だけでなく別の場所の感染も含みます)を予測するシステムやアプリを作り、医療記録のシステムに組み込むことを考えています。電子カルテ(病院が患者さんの診療内容や検査結果、薬などをデジタルで記録している仕組みです)から必要な情報を自動的に取り出せるようになれば、感染リスクを事前に予測し、高リスクの人に早い段階で予防策を行いやすくなる可能性があります。また、複数の予防策をまとめて行う方法が手術部位感染(手術で切った場所やその周辺で起こる感染です。傷口の治りが悪くなり入院が長引く原因になります)を減らせるという考え方にも触れ、予測結果に応じて予防の資源やケアの手厚さを調整するための手段として、この予測アプローチを位置づけています。