Shift in risk factors for mortality by period of the bloodstream infection timeline

Abstract

Background: The impact of microbiological factors on the prognosis of patients with bloodstream infection (BSI) could be masked by host factors when only comparing short-term outcomes. This study was designed to determine shifts in risk factors on the prognosis of patients during each period of the BSI timeline by dividing it into three periods as the first 7 days, days 8-30, and after Day 30. Methods: Through an integrated study of multivariable regressions with machine learning techniques, the risk factors for mortality during each period of BSI were analysed using clinical data from all adult patients with BSIs from two South Korean hospitals. Results: During 2011-2021, a total of 302303 inpatients who underwent blood cultures were enrolled. The mean SOFA score of the deceased patients during the first 7 days was 10.6 (SD 4.3), which was significantly higher than those during days 8-30 (7.0±4.2) and after Day 30 (4.0±3.5). BSIs caused by A. baumannii and C. albicans were more likely to result in deaths of patients for all time periods (all, p<0.001). BSIs caused by E. faecalis and E. faecium, which had favourable prognoses during the first 7 days with death adjusted odd ratio (aOR) of 0.76 (95% CI 0.59–0.98) and 0.82 (0.71–0.96), were associated with a poor outcome for inhospital mortality during the period after Day 30 with aORs of 1.36 (1.16–1.60) and 1.74 (1.55–1.97). BSI caused by E. faecium with a vancomycin-resistant phenotype was associated with a poor prognosis for in-hospital mortality during only the period after Day 30, with aOR of 1.69 (1.30–2.20). Conclusions: A patient’s baseline severity had a more serious impact on mortality in the first 7 days. In contrast, the influence of microbiological factors on mortality, including BSI-causative microorganisms and their major antimicrobial resistance, was emphasized during both days 8-30 and after Day 30. Furthermore, antimicrobial resistance of major pathogens was also a risk factor for the progression to subsequent BSI, resulting in increased hospital length of stay and medical costs. Time-stratified risk factor analysis utilizing medical big data could have a crucial role in understanding the impact of microbiological factors in the field of infectious disease research by correcting for the confounding effect of patient conditions

배경: 단기 예후만을 비교할 경우, 미생물학적 요인이 혈류감염환자의 예후에 미치는 영향은 숙주요인에 의해 가려질 수 있다. 본 연구는 혈류감염의 각 기간을 처음 7일, 8-30일, 30일 이후의 세 구간으로 나누어 환자의 예후에 영향을 미치는 위험인자의 변화를 알아보고자 하였다. 방법: 다변수 회귀분석과 머신러닝 기법의 통합 연구를 통해 국내 2개 병원의 모든 성인 혈류감염 환자의 임상데이터를 이용하여 혈류감염 기간별 사망 위험인자를 분석하였다. 결과: 2011-2021년 동안 혈액 배양을 받은 총 302,303명의 입원 환자가 등록되었다. 사망한 환자의 첫 7일 동안의 평균 SOFA 점수는 10.6 (SD 4.3)으로 8-30일 동안의 7.0±4.2과 30일 이후의 4.0±3.5 보다 유의미하게 높았다. A. baumannii 및 C. albicans에 의해 유발된 혈류감염은 모든 기간 동안 환자의 사망의 위험을 높였다 (전부, p<0.001). E. faecalis 및 E. faecium에 의해 유발된 혈류감염은 처음 7일 동안 0.76 (95% CI 0.59–0.98) 및 0.82(0.71 –0.96) 의 사망 odd ratio (OR)로 좋은 예후를 보인 반면, 30일 이후의 예후는 1.36(1.16–1.60) 및 1.74(1.55–1.97)의 OR로 좋지 않은 결과와 관련이 있었다. 반코마이신 내성 표현형을 가진 E. faecium에 의해 유발된 혈류감염은 30일 이후의 기간에서 1.69 (1.30-2.20)의 OR로 병원 내 사망률에 대한 불량한 예후와 관련이 있었다. 결론: 환자의 기준 중증도는 처음 7일 동안 사망률에 더 심각한 영향을 미쳤다. 이에 반해 혈류감염 원인균과 이들의 주요 항균제 내성을 포함한 미생물학적 요인이 사망률에 미치는 영향은 8-30일과 30일 이후에 더 강조되었다. 또한, 주요 병원체의 항균제 내성은 후속 혈류감염으로의 진행에 대한 위험 요소였으며, 그 결과 입원 기간 및 의료 비용을 증가시켰다. 의료 빅데이터를 활용한 시간 계층적 위험인자 분석은 환자 상태의 교란효과를 보정함으로써 감염병 연구 분야에서 미생물학적 요인의 영향을 이해하는 데 중요한 역할을 할 수 있다.