Klinisk effektivitet av en multiplex PCR-basert rask diagnostisk metode ved blodstrømsinfeksjoner (CEMP-RDI)

Blodstrømsinfeksjoner (BSI) er blant de mest alvorlige infeksjonssykdommene som påtreffes hos innlagte pasienter og er assosiert med betydelig morbiditet og mortalitet. Tidlig start av passende antimikrobiell terapi er en av de viktigste faktorene for overlevelse hos disse pasientene. Men tidlig optimalisering av antimikrobiell behandling er ofte begrenset av forsinkelser som er iboende i konvensjonelle kulturbaserte mikrobiologiske diagnostiske metoder, som vanligvis krever 24-72 timer for å gi endelig patogenidentifikasjon og resultater for antimikrobiell følsomhet. Som en konsekvens må klinikere ofte ty til langvarig bredspektret empirisk antimikrobiell terapi, noe som bidrar til antimikrobiell resistens, legemiddelrelaterte bivirkninger og økte helsekostnader.

Nylige fremskritt innen molekylær diagnostikk har muliggjort utviklingen av multiplex polymerase chain reaction (PCR)-baserte analyser som kan raskt påvise vanlige blodstrømspatogener og utvalgte antimikrobielle resistensgener direkte fra positive blodkulturflasker. Disse testene kan gi resultater innen omtrent en time, noe som gir potensialet for å betydelig forkorte diagnostiske tidslinjer og støtte tidligere antimikrobiell eskalerende, de-eskalerende eller optimaliserende behandling. Til tross for deres økende tilgjengelighet, er det fortsatt begrenset med høykvalitets bevis angående den virkelige kliniske effektiviteten av disse raske diagnostiske verktøyene, spesielt med hensyn til deres innvirkning på antimikrobiell forvaltning og pasientfokuserte utfall.

Denne studien er designet som en prospektiv, randomisert, kontrollert, enkelt-senter klinisk studie for å evaluere den kliniske effektiviteten og diagnostiske ytelsen til et multiplex PCR-basert raskt diagnostisk panel som brukes direkte på positive blodkulturprøver hos voksne pasienter med blodstrømsinfeksjoner. Studien vil bli utført på et 810-sengers tertiært universitetssykehus og planlegges å inkludere totalt 300 pasienter over en 12-måneders periode.

Voksne pasienter (≥18 år) med klinisk mistanke om blodstrømsinfeksjon og et positivt blodkultursignal vil bli vurdert for inkludering. Etter bekreftelse av inkluderingskriterier og informert samtykke, vil pasientene bli randomisert i et 1:1-forhold til enten studiegruppen eller kontrollgruppen. Randomisering vil bli utført ved hjelp av en datagenerert permutert blokkrandomiseringsmetode og vil bli stratifisert etter intensivavdeling (ICU) versus avdeling, tilstedeværelse av nøytropeni og Charlson Comorbidity Index-kategori for å sikre balansert fordeling av baseline risikofaktorer mellom studiearmene.

I studiegruppen vil positive blodkulturprøver gjennomgå rask testing ved hjelp av et multiplex PCR-basert in vitro diagnostisk panel i tillegg til standard mikrobiologiske diagnostiske metoder. Multiplex PCR-analysen er designet for å påvise forhåndsdefinerte bakterielle og sopppatogener samt utvalgte antimikrobielle resistensgener direkte fra positive blodkulturflasker. DNA-ekstraksjon vil bli utført ved hjelp av et raskt, automatisert nukleinsyre-ekstraksjonssystem i henhold til produsentens instruksjoner, etterfulgt av real-time PCR-amplifisering og deteksjon. Resultatene av multiplex PCR-analysen vil være tilgjengelige innen omtrent en time og vil bli rapportert raskt til det behandlende kliniske teamet. Disse resultatene kan brukes til å veilede beslutninger om antimikrobiell behandling, inkludert tidlig eskalerende, de-eskalerende eller optimaliserende behandling, i samsvar med klinisk vurdering og institusjonelle behandlingsretningslinjer.

I kontrollgruppen vil positive blodkulturprøver bli behandlet ved hjelp av kun standard mikrobiologiske diagnostiske metoder, i samsvar med rutinemessig klinisk praksis. Standard diagnostikk inkluderer Gram-farging utført direkte fra positive blodkulturflasker, subkultur på passende faste medier, organismeridentifikasjon ved bruk av konvensjonelle og automatisert metoder som MALDI-TOF massespektrometri, og antimikrobiell følsomhetstesting ved bruk av standardiserte teknikker. Resultater vil bli rapportert til det kliniske teamet etter hvert som de blir tilgjengelige gjennom rutinemessig laboratoriearbeidsflyt.

Definisjoner av diagnostiske og terapeutiske tidsparametere

For å tillate presis evaluering av diagnostiske tidslinjer og antimikrobielle behandlingsprosesser, vil følgende tidsrelaterte variabler bli prospektivt registrert for alle inkluderte pasienter:

• Tid til patogenidentifikasjon (TPI) ved standardmetoder er definert som tiden fra blodkultursamling til identifikasjon av den årsakssammenhengende mikroorganismen ved bruk av standard kulturbaserte metoder.
• Tid til rask antimikrobiell følsomhetstesting (RAST) ved standardmetoder er definert som tiden fra blodkultursamling til å oppnå det første tolkbare resultatet for antimikrobiell følsomhet fra rask diskdiffusjonstesting brukt på mikroorganismegruppen bestemt av Gram-farging.
• Tid til patogen- og resistensgenidentifikasjon (PRGI) ved multiplex PCR er definert som tiden fra blodkultursamling til første identifikasjon av patogenet og antimikrobielle resistensgener ved bruk av multiplex PCR-panelet.
• Tid til antimikrobiell følsomhetstesting (AST) ved standardmetoder er definert som tiden fra blodkultursamling til fullføring av endelig antimikrobiell følsomhetstesting ved bruk av standard kulturteknikker, inkludert automatisert systemer, mikrodiluksjon eller diskdiffusjonsmetoder.
• Tid til effektiv antimikrobiell terapi (ETT) er definert som tiden fra blodkultursamling til administrering av den første dosen av ethvert antimikrobielt middel som er kjent for å være in vitro aktivt mot den isolerte mikroorganismen, uavhengig av antimikrobielt spektrum.
• Tid til optimal antimikrobiell terapi (OTT) er definert som tiden fra blodkultursamling til administrering av den første dosen av det smaleste-spektrum, retningslinje-anbefalte førstevalgets antimikrobielle terapien som er rettet mot den isolerte mikroorganismen. Optimal terapi representerer en undergruppe av effektiv terapi og reflekterer det mest passende antimikrobielle middelet uten inkludering av unødvendig bredspektret dekning.

Studiens endepunkter og utfall

Hovedendepunktet i studien er tid til optimal antimikrobiell terapi (OTT). Sekundære endepunkter inkluderer tid til effektiv antimikrobiell terapi (ETT), tid til patogenidentifikasjon, hendelser av antimikrobiell eskalerende og de-eskalerende behandling, total varighet av antimikrobiell terapi, liggetid på sykehus og 28-dagers all-cause mortalitet.

Både effektiv og optimal antimikrobiell terapi-klassifiseringer vil ta hensyn til alle antimikrobielle midler administrert innen 48 timer etter blodkultursamling og tilgjengeligheten av mikrobiologiske og molekylære diagnostiske resultater. Avslutning av antimikrobiell terapi for mikroorganismer som vurderes å representere kontaminasjon vil bli registrert og inkludert i analysen som tid til optimal antimikrobiell terapi.

Kliniske og demografiske data vil bli samlet prospektivt for alle inkluderte pasienter, inkludert alder, kjønn, sykehuslokasjon, komorbide tilstander, immunsuppressiv status, alvorlighet av sykdomsskårer, tilstedeværelse av intravaskulære enheter, infeksjonskilde og kildesontrolltiltak. Tidsrelaterte variabler, inkludert blodkultursamling, deteksjon av positivt signal, tilgjengelighet av diagnostiske resultater og administrering av antimikrobielle midler, vil bli registrert med presise tidsstempler.

Diagnostisk ytelse av multiplex PCR-panelet vil bli evaluert ved sammenligning med standard kulturbaserte metoder, som vil tjene som referansestandard. Sensitivitet, spesifisitet, positiv prediktiv verdi, negativ prediktiv verdi og samsvarsstatistikk vil bli beregnet for patogen- og resistensgendeteksjon.

Alle statistiske analyser vil bli utført ved bruk av standard statistisk programvare. Endelige analyser vil bli utført etter fullføring av datainnsamling for alle inkluderte deltakere. Kontinuerlige variabler vil bli oppsummert ved bruk av passende deskriptiv statistikk basert på datadistribusjon, og kategoriske variabler vil bli uttrykt som frekvenser og prosenter. Sammenligninger mellom studiegrupper vil bli utført ved bruk av passende parametriske eller ikke-parametriske tester. Overlevelsesanalyser vil bli utført for å evaluere 28-dagers mortalitet, og multivariable regresjonsmodeller kan brukes for å identifisere uavhengige prediktorer for kliniske utfall.

Denne studien har som mål å gi robuste bevis angående den kliniske nytten av raske multiplex PCR-diagnostikk i blodstrømsinfeksjoner og å avgjøre om implementeringen av disse kan føre til tidligere optimalisering av antimikrobiell terapi, forbedret antimikrobiell forvaltning og bedre pasientutfall sammenlignet med konvensjonelle diagnostiske arbeidsflyter.