Bacterial Contamination of Reprocessed Duodenoscopes

Presentation on theme: "Bacterial Contamination of Reprocessed Duodenoscopes"— Presentation transcript:

1 Bacterial Contamination of Reprocessed Duodenoscopes
R3 김민규 / Pf. 백우현

2 Introduction Post ERCP septic complications
Acute cholangitis, Acute cholecystitis, Pancreatic sepsis… Incidence 2% - 4% Pathogenesis : hematogenous or retrograde route Microorganism : E.coli, Pseudomonas, Klebsiella… Post ERCP septic complication 은 Incidence로 Acute cholangitis, Acute cholecystitis, Pancreatic sepsis 등등이 있고 Incidence 는 2-4% 정도를 차지합니다. Pathogenesis로 hematogenous or retrograde route 등이 있고, Microorganism 으로는 E.coli, Pseudomonas, Klebsiella 등 장내세균이 가장 흔하다고 알려져 있습니다.

3 Introduction Medical device reprocessing Sterilization
Critical devices Enter sterile tissue or vascular space Biopsy forceps, papillotomy device High level disinfection Semi-Critical devices Contact the mucous membranes gastrointestinal endoscopes Cleaning and Low-level disinfection Non-Critical devices Contact skin Blood pressure cuff Medical devices를 reprocessing 하게 될 때, 크게 Sterilization/ High-level disinfection/ Cleaning with Low-level disinfection 으로 나누어집니다. Sterilization은 Critical Device, vascular space나 sterile tissu를 통과하는 물질을 대상으로 하고 Biopsy forcep이나 papillotomy device 가 이에 해당합니다. High level disinfection 은 Semi-Critical devic에 해당하고 mucous membrane과 접하는 gastrointestinal endoscope등에 해당합니다. 마지막으로 Low level disinfection 은 Skin 과 접촉하는 non-critical device에 해당하며 Blood pressure cuff등이 해당하게 되겠습니다. Spaulding EH. Chemical disinfection of medical and surgical materials. In: Disinfection, Sterilization, and Preservation, Lawrence CA, Block SS (Eds), Lea and Febiger, Philadelphia p.517.

4 Introduction – High Level Disinfection
Endoscope Reprocessing 1. Precleaning 2. Cleaning 3. Disinfection 4. Rinse 5. Drying 6. Storage 2013년에 제안된 guideline에서도 semi-critical device로서 Endoscope에 대해서 High level disinfection 이 권고되고 있습니다. Rutala et al, Disinfection and Sterilization : An overview, American Journal of Infection Control 41 (2013) S2-S5.

5 Introduction – Endoscope reprocessing
1. Precleaning 2. Cleaning 3. High-Level disinfection 4. Rinse 5. Drying 6. Storage Endoscope reprocessing 은 Pre-cleaning, Cleaning, High-level disinfection, Rinsing, Drying, Storage 의 6단계로 나누어지게 됩니다.

6 Introduction – Endoscope repocessing
2015년에 발표된 소화기내기경학회 guideline에서도 다음과 같이 6단계를 권고하고 있습니다.

7 Introduction Outbreaks of multidrug-resistant pathogens caused by contaminated duodenoscopes reported recently (2012 ~ ) 2012년부터, Duodenoscope 의 contamination 으로 인한 Multidrug resistant pathogen들의 outbreak가 점차 보고되고 있습니다. Kola et al, Antimicrobial Resistance and Infection Control (2015) 4:8 Verfaillie et al, Endoscopy 2015; 47(06): Alrabaa et al, Am J Infect Control Jun;41(6):562-4

8 Introduction – Endoscpoe reprocessing
SFERD (Steering Group for Flexible Endoscope Cleaning and Disinfection) guideline 이러한 연구결과에 따라 선행연구를 먼저 발표드리자면, 21개의 Center의 106개의 Duodenoscpe와 초음파내시경을 대상으로 한 Surveillance study에서 5% 에서 microbial growth 가 있었다는 보고가 있었습니다. Gastrointest Endosc.2016 Sep;84(3): e3

9 Epstein et al, JAMA, 2014 Oct 8;312(14):1447-55.
New Delhi Metallo-β-Lactamase-Producing Carbapenem - Resistant Escherichia coli Associated With Exposure to Duodenoscopes Rauwers et al, Gut, 2018 Sep;67(9): High prevalence rate of digestive tract bacteria in duodenoscopes : a nationwide study 오늘 두가지의 논문을 소개하려고 합니다. 먼저 소개해드릴 부논문은 JAMA 에 2014년에 실렸던 논문으로, Carbapenenm-resistant E.coli outbreak가 발생한 병원에서 여러 역학적 조사와 Microbial surveillanc를 통해 Duodenoscope exposur로 인해 outbrea가 발생하였다는 것을 밝혀낸 논문이 되겠고, 두번째 주논문은 2018년 Gut에 발표된 논문으로 Duodenoscope 에 digestive tract bacteria contamination 에 대한 prevalance에 대한 prospective study 가 되겠습니다.

10 Epstein et al, JAMA, 2014 Oct 8;312(14):1447-55.
첫번째 부논문 먼저 말씀드리겠습니다.

11 Types of Carbapenemase
Introduction Types of Carbapenemase Class A beta-lactamase K.Pneumoniae carbapenemase(KPC) group : most common Class B beta-lactamase (=metallo-beta-lactamase, MBL) Need zinc for hydrolysis of beta-lactam, inhibited by EDTA(an ion chelator) Complex structure than KPC group. New Delhi metallo-beta-lactamase (NDM-1) : a novel MBL Class D beta-lactamase (OXA-type enzyme) 먼저, Carbapenemase-producing Gram(-) Bacilli 에 대해 간단하게 review 해보겠습니다. Carbapenemase중 임상적 의미와, beta-lactamase의 구조에 따라 A,B,D로 나누어져 있습니다. A: 가장 흔하고 대표적인 것으로 K.pneumoniae carbapenemase (KPC) group 이 있습니다. B : 아연을 통해 beta-lactam을 파괴하고, metallo-beta-lactamase 라고도 불립니다. EDTA를 통해 억제되고, KPC group보다 더 복잡한 구조를 가지고 있습니다. 최근 들어 점차 incidenc가 높아지고 있습니다. 이번 저널에서 소개해드릴 New-Delhi metallo-beta-lactamase는 2009년에 일본에서 발견된 새로운 MBL의 일종입니다. 마지막으로 Class D beta-lactamase가 있습니다.

12 Methods A single case, NDM-producing Escherichia coli identified in urine culture at 650-teaching hospital. ( ) 1. Field Investigation ( – ) Initial Case finding and Case description Case-Control Analysis Environmental Assessment 2. Duodenoscope Investigation ( – ) Additional Case finding Cohort Analysis Infection Prevention bed 규모의 병원에서 Single NDM producing E.Coli 가 발견되었습니다. 역학적 조사를 진행하였고, 크게 까지 진행된 Field investigation 에서 Case-cohort analysis와 Environmental Assessment진행하였고 그 과정에서 duodenoscope가 mode of transmission 으로 쓰인 것을 알게 되었습니다. 동안 진행한 duodenoscope investigation 동안 같은 duodenoscope를 쓴 환자에 대해 surveillance를 진행하였고 cohort analysis 와 infection prevention 을 진행하였습니다.

13 Methods – Field investigation
MBL producing CRE Screening : Carbapenem disks (with or w/o inhibitors) Confirmation : PCR CRE rectal screening patient’s roommates and Epidemiologically linked patients. Case-control study NDM producing Patients vs unmatched control Environmental Assessment EMR, reprocessing procedure review Field Investigation MBL-producing CRE는 Carbapenem disc 로 screening 이후에 PCR을 통해 confirmation 하였습니다. CRE rectal screening 은 환자의 roommate 와 ,역학적으로 관계가 있는 환자를 대상으로 하였습니다. Case-Control study는 NDM producing CRE 환자에서 risk factor을 밝히기 위해 control 군과 비교하여 Case-control study 를 진행하였습니다. Environmental assessmen는 EMR과 reprocessing procedure을 review 하는 방식으로 진행하였습니다.

14 Methods - Duodenoscope investigation, Microbial analysis
226 Living patients who underwent procedure including duodenoscope, between – Cohort analysis among patients exposed to a particular duodenoscope Microbial analysis Environmental surface sample : brush Biopsy channel of duodenoscope : Flush-brush-flush method. CRE characterization : real-time PCR, Pulsed-field gel electrophoresis(PFGE)

15 Results – 1. Field investigation
– 07 Field investigation 에서 9 case patient 확인되었습니다: C1-C8, S28 C는 clinical culture에서 결과가 나왔던 환자, S는 screening에서 나왔던 환자입니다. C1-7은 병원에서 임상적 필요성에 의해서 culture 시행하였고 C8은 다른병원에서 culture 결과 나왔고, S28은 screening에서 결과 나온 환자입니다. C1-C6 은 Duodenoscope, ERCP를 받았던 환자였고 C1-5는 Duodenoscope A, C5,6은 B에서 받았습니다. C7,C8,S28 : did not have procedure with a duodenoscope, but linked to known case 보였던 환자였습니다. C1-C8까지의 같은 병실에 있었던 적이 없었습니다. (C8는 C7 과 다른 병원에서) 병실에 입원하여 epidemiologic 하게 연관이 있을 것으로 생각된 131명에 대해 screening을 하였을 때, 이들 9 case 이외에는 CRE(+) 환자가 없었습니다.

16 Results – 1. Field investigation
N=8 명의 CRE(+) 환자와 (-) 환자 control 군 (131명의 negative 군의 환자 중 임의로 추출) 과 Case-control study 를 하였고 Demographic factor을 비교하였을 때 Hospital 재원 기간 외에는 유의미한 차이가 없었습니다.

17 Results – 1. Field investigation
Case 환자는 9 명중 6명이 ERCP, 5명이 MRCP 받았고 Control 군에서는 27명 중 각각 1명씩이었습니다. Case 군이 Control 군에 비해 유의미한게 ERCP/MRCP 를 받은 과거력과 항생제 노출력의 비율이 높았습니다.

18 Results- 1. Field investigation
Environmental Assessment No breach in Duodenoscope reprocessing or automated reprocessor Manufacturer-recommended procedure Precleaning – manual cleaning – high level disinfection(using automated endoscope reprocessor) – rinsing – drying - storage 환경평가를 시행하였을 때, Duodenoscope reprocessing 이나 Automated reprocessor에 결함이 없었고 Manufacturer-recommended procedure을 충실히 따랐던 것으로 보고되었습니다.

19 Results – 2. Duodenoscope Investigation
먼저 C9,C10 : 이들은 Field investigation 이후에 발견되었고, Clinically CRE(+)였고 공통적으로 duodenoscope C에 노출되었습니다. – 10 동안 226명의 Duodenoscope을 받았던 환자에게 연락을 하였고 103명에 대해 surveillance를 진행할 수 있었습니다. 103명 중 27명에서 CRE (+) 결과를 얻을 수 있었습니다. Duodenoscope B,C 를 함께 받은 환자를 볼 수 있는데, 이를 통해 Cross-contamination 의 간접적인 증거로 볼 수 있습니다.

20 Results 35/39 Pts. : duodenoscope exposure
결론적으로 전체 39명의 CRE(+) 환자들 중, 35명의 환자에서 직접적인 Duodenoscope exposure 가 확인되었습니다. 35/39 Pts. : duodenoscope exposure

21 Results – 1. Field investigation
Duodenoscope A 에서 노출되었던 99명의 환자 중 55명의 환자에 대해 Cohort analysis를 진행하였습니다. (붉은 네모 안에 들어있던 환자를 포함해서, 55명의 환자, CRE(-) 를 모두 포함)

22 Results – 2. Duodenoscope Investigation
55명을 Biliary stent placement / Brushing / Multiple ERCP로 각각 구분하였을 때 biliary stent를 가졌거나, brushing 을 진행하였거나, Multiple ERCP 를 하였던 군에서 유의미하게 NDM –producing CRE(+) 를 가진 환자의 비율이 그렇지 않았던 군보다 높았습니다.

23 Results – 2. Duodenoscope Investigation
Infection Prevention Duodenoscope reprocessing procedure improvement. Automated high-level disinfection gas sterilization with ethylene oxide 2. Post reprocessing cultures surveillance : All cultures (-) for Enterobacteriacease. No additional case of NDM(+) CRE

24 Author’s weakness Limited patients were returned for surveillance
Duodenoscope reprocessing was reviewed after the outbreak, by the field team Multivariable analysis was not conducted due to small number Selection bias of Control group

25 Conclusion 1. Exposure to duodenoscopes with bacterial contamination was associated with apparent transmission of NDM-producing CRE 2. No reprocessing breaches or duodenoscope defects found

26 Rauwers et al, Gut, 2018 Sep;67(9):1637-1645.
두 번째 논문 말씀 드리겠습니다.

27 Aim of the study Determine the prevalence of microbial contamination of patient-ready duodenoscopes. 이 study의 목표는 Duodenoscope의 microbial contamination 의 prevalence를 확인하는 것입니다.

28 Method Prospective cross-sectional study
67 Dutch ERCP centers ( – ) Sample collection Centrally distributed sample kit Uniform sampling protocol, developed by multidisciplinary team of reprocessing staff. After high level disinfection or drying 67개의 네덜란드 ERCP cente에서 – 에서 받은 환자에 대해 Prospective cross-sectional study 를 진행하였습니다. Duodenoscope sampl은 centrally distributed sample kit에서, 같은 protocol 로 진행하였고 high level disinfection 이나 drying 이 지난 duodenoscope에서 sampling 하는 것을 원칙으로 하였습니다.

29 Sampling sites ( 4 to 6 sites)
Method Sampling sites ( 4 to 6 sites) 1) biopsy channel (Flush) 2) suction channel (Flush) 3) forceps elevator (Swab) 4) biopsy and suction channel (Brush) additional sampling (depending on duodenoscope types) 5) removable protection cap (Swab) 6) elevator channel or air/water channel (Flush) Sample site는 4 to 6 곳에서 진행.

30 Culturing and interpretation
Method Culturing and interpretation Incubated for 72hrs and read for growth at 24/48/72hr Contamination definition Microbial growth with ≥ 20 CFU(Colony Forming Units) /20mL of any type of microorganism (AM20) Microbial growth (≥ 1CFU/20mL) of GI and/or oral microorganisms (MGO) Culturing은 72시간까지 관찰하였고 24,48,72 시간에 관찰하였습니다. Contamination 은 미생물에 관련 없이 20CFU 이상일 때를 AM20 GI, oral microorgansim은 1개 이상일 떄로 정의하였습니다.

31 Method – Endoscope reprocessing
이 연구에 참여한 center들은 SFERD 의 guideline 을 준수하고 있었습니다. SFERD(Steering Group for Flexible Endoscope Cleaning and Disinfection) guideline

32 Method – Statistical analysis
Comparison of continuous data. Student’s t-test , Mann Whitney U-test Comparison of categorized data λ 2 test 통계학적으로 Continuous data 비교를 위해 Student’s t-test, Mann Whitney U-test Cateogrised data 비교를 위해 카이스퀘어 테스트 사용되었습니다.

33 Results 결과 말씀드리겠습니다. 73개의 ERCP cente중 67개의 Center의
155개의 duodenoscope 중 150개의 duodenoscope을 대상으로 하였습니다.

34 Results AM 20 기준으로 하였을 때 전체의 22% 의 duodenoscope에서 contamination
MGO 기준으로 할 때 전체의 15% 의 duodenoscope에서 contamination

35 Results Olympus TJF 를 referenc로 하였을 때, 내시경 type에 따른 AM20 과 MGO의 차이는 없었음.

36 Results Biopsy channel 을 reference로 했을 때 Forceps elevator, Brush, Protection cap 에서 유의미하게 contamm 비율이 높았음.

37 Conclusion 15~22% of duodenoscopes contaminated
Culture positivity rate not affected by scope type. Forceps elevator, Brush , Protection cap highest probability of contamination. Strict measures required to lower contaminated duodenoscopes. Conclusion 말씀드리겠습니다. AM20 definition 으로 23%의 duodenoscope가

38 Author’s Strength Nationwide, multicenter, Prospective study
Longer incubation time (72hrs) Standardized culture protocol Analyze all possible contamination sites

39 Author’s Weakness Cross-sectional study, no follow-up samples.
Sampling conducted by local staff. Difference in Conditions in which the endoscope is cultured.

40 Discussion – Why? Complex design of duodenoscopes
Biofilm formation in the endoscope channel Low adherence of individuals , Endoscope reprocessing protocols Contamination of the water supply

41 Critical Appraisal Investigation for individual centers, regarding reprocessing procedures. (automated reprocessors, hang time…) Temporal analysis of Duodenoscope contamination not documented efficacy of microbial surveillance might be reflected 비평적 읽기를 해보았습니다.

42 Critical Appraisal – Applications
What to do? Microbiologic surveillance of endoscopes Post-marketing surveillance Sterilization? -> Endoscope damage issue 그동안 Microbiological surveillance에 대해 guideline에는 포함되지 않았던 바 있으나, 이번에 내성균의 outbreak가 생기면서 점차 surveillance의 중요성이 커니고 있고, Dipdenoscope contamination을 개선하기 위해서 FDA에서 2018년에 surveillance 와 culture 을 어떻게 하는지에 대한 protocol을 발간하기도 햇습니다., 이미 Duodenoscope 제조사에서는 post marketing surveillance 를 진행하고 있습니다.

43 SNUH Endoscope Reprocessing
Constructive Suggestions Standardized, Regular Microbial surveillance for endoscopes SNUH > ERCP : 분기별로 EGD, Colonoscopy : 년 1회 Drying cabinet = storage cabinet. Insufficient time for drying of Reprocessed Endoscopes. 감염관리실에서 microsurveillance 하고 있음. 그러나 모든 내시경이 아니고, 정기적이지도 않음. 보관함=건조함. 따라서 충분히 건조되지 않을 가능성, 내시경마다 건도죄는 시간이 다름 Storage Cabinet (SNUH)

44 SNUH Endoscope Reprocessing
Constructive Suggestions Endoscope Sterilization after procedures of known MDRO Colonizers. 병원에서 장기간 재원하였거나, 이미 MDR Organism colonizer 인 환자에서는 시술 이후 sterilization 을 시행하는 것이 Duodenoscope 의 contamination 과 전파를 막는 방법으로 생각됩니다.

45 경청해 주셔서 감사합니다.

46 Critical Appraisal 500개의 duodenoscope를 대상으로 prospective randomized trial 을 진행. Standard HDL vs double HVD vs HLD and sterilization 을 비교. Primary outcom은 duodenoscope contamination of MDRO Snyder et al, Gastroenterology, 2017 Oct ; 153(4) :