Dissertation (Ph.D.)--Helsingin yliopisto, 2006. / Includes bibliographical references. Available in PDF format via the World Wide Web.

Abstract Pneumonia is a common diagnosis for intensive care unit (ICU) admission. In 2012, 51% of the ICU-treated infections in Finland were of pulmonary origin. The ICU-treated pneumonias can be classified according to acquisition of infection as community-acquired (CAP) or hospital-acquired (HAP). Ventilator-associated pneumonia (VAP) is a subtype of HAP. Patients with severe community-acquired pneumonia (SCAP) require ICU treatment due to need of mechanical ventilation or hemodynamic support. SCAP is associated with high morbidity and high ICU and hospital mortality. The aim of this observational study was to evaluate the clinical characteristics and outcome of SCAP, with special interest on imaging, viral etiology, combination antibiotic treatment and long-term outcome. The thesis comprises three retrospective studies with altogether 392 SCAP patients, median age 55 years, 55.9% of them male. The usefulness of early chest CT and β-lactam-respiratory quinolone (βQ) versus β-lactam-macrolide (βM) therapy for SCAP treatment was evaluated. The hospital and long-term outcomes of SCAP patients were compared with 66 HAP and 25 VAP cases. A prospective study included 49 mechanically ventilated SCAP patients. The frequency of viral etiology in SCAP was analyzed. In SCAP patients, the chest CT as compared to the chest radiograph yielded new imaging findings for 58.5% of the SCAP patients. This information led to procedures or treatment changes in 43% of the cases. The severity of oxygenation disorder correlated to the extent of lung involvement. In prospective SCAP series ICU- mortality was 6.1% and hospital mortality was 12.2%. Viral etiology was found to be common in SCAP and viruses were demonstrated in 49% of patients. The outcome was similar whether SCAP patients were treated with βQ or βM combination. The type of pneumonia did not have a significant association with hospital mortality in ICU-treated SCAP, HAP and VAP patients. Among the hospital survivors, the long-term mortality was substantial, SCAP patients representing the best 1-year outcome. In conclusion, early CT might be useful in SCAP diagnostics and treatment. Viral etiology is common in SCAP. Both β-lactam-respiratory quinolone and β-lactam macrolide combinations were equally good in SCAP treatment. Hospital mortality did not differ among ICU-treated pneumonia cases, but SCAP had the best long-term survival. / Tiivistelmä Keuhkokuume on yleinen tehohoitoon johtava tulehdussairaus. Suomessa vuonna 2012 teho-osastolla hoidetuista infektioista 51 % oli keuhkoalkuisia. Keuhkokuume luokitellaan hankintapaikan mukaan kotisyntyiseksi (CAP) tai sairaalasyntyiseksi (HAP). Hengityslaitehoitoon liittyvä keuhkokuume (VAP) on sairaalasyntyisen keuhkokuumeen alatyyppi. Vakavalla kotisyntyisellä keuhkokuumeella (SCAP) tarkoitetaan vaikeaa keuhkoinfektiota, joka vaatii hengityslaitehoitoa tai verenkierron tukihoitoa teho-osastolla. SCAP:iin liittyy korkea sairastuvuus sekä tehohoito- ja sairaalakuolleisuus. Tässä havainnoivassa kliinisessä tutkimuksessa selvitettiin SCAP:n kliinistä kuvaa ja ennustetta. Erityishuomion kohteena oli varhaisvaiheessa suoritetun keuhkojen tietokonekerroskuvauksen (CT), keuhkokuumeen aiheuttajamikrobien ja antibimikrobihoidon vaikutus taudin hoitoon ja ennusteeseen sekä tehohoidettujen keuhkokuumepotilaiden pitkäaikaisennuste. Väitöskirja koostuu kolmesta retrospektiivisestä osatyöstä, joissa oli yhteensä 392 SCAP-potilasta. Potilaiden mediaani-ikä oli 55 vuotta ja heistä 55,9 % oli miehiä. Varhaisvaiheen keuhkojen CT:n sekä beetalaktaami-kinoloni- ja beetalaktaami- makrolidi-yhdistelmähoidon vaikutusta keuhkokuumeen hoitoon arvioitiin retrospektiivisesti. SCAP-potilaiden sairaalakuolleisuutta ja pitkäaikaisennustetta verrattiin 25:n VAP- ja 66:n HAP-potilaan ennusteeseen. Prospektiivisessa tutkimuksessa oli 49 hengityskonehoidettua potilasta. Tutkimuksessa tarkasteltiin virusten osuutta ja merkitystä vaikeassa SCAP:ssa. Keuhkojen CT havaitsi 58,5 %:lla SCAP-potilaista löydöksiä, joita ei todettu keuhkojen natiiviröntgentutkimuksessa. Löydökset johtivat toimenpiteisiin 43 %:lla SCAP-potilaista. Happeutumishäiriön vaikeusasteen ja CT:llä todettujen keuhkojen tulehdusmuutosten laajuuden välillä havaittiin yhteys. Virusetiologia on SCAP:ssa yleinen. Viruksia havaittiin 49 %:lla SCAP-potilaista. Beetalaktaami-kinoloni- ja beetalaktaami-makrolidi -yhdistelmähoidon välillä ei havaittu eroa SCAP-potilaiden ennusteessa. SCAP-, HAP- ja VAP-potilaiden ennustevertailussa keuhkokuumetyypin ei todettu vaikuttavan sairaalakuolleisuuteen. Paras yhden vuoden ennuste oli SCAP-potilailla. Yhteenvetona todettakoon, että varhaisvaiheen keuhkojen CT on hyödyllinen SCAP:n hoidossa. Virukset ovat yleisiä SCAP:n aiheuttajamikrobeja. Molemmat tutkitut antimikrobiyhdistelmät todettiin hyviksi SCAP:n hoidossa. Sairaalakuolleisuus ei eroa keuhkokuumealatyyppien välillä, mutta SCAP- potilailla on paras pitkäaikaisennuste.

Abstract Streptococcus pneumoniae, pneumococcus, is a common cause of respiratory tract infections and also a common inhabitant of the upper respiratory tract of healthy people. At present, 93 different polysaccharide types have been identified and in addition to them, unencapsulated pneumococci are found especially in healthy carriers. Pneumococci are usually identified by using a bacterial culture combined with biochemical or immunochemical tests. Recently, new DNA-based methods, such as PCR, have been applied. Many PCR methods that detect pneumococci are targeted at genes which encode virulence factors such as pneumolysin, autolysin and pneumococcal surface antigen A. S. pneumoniae is a common causative agent of otitis media. In clinical trials, xylitol has been shown to decrease the occurrence of otitis media but the mechanism of action is not known. Xylitol has been shown to reduce pneumococcal growth and adherence to nasopharyngeal cells and its effect on the appearance of the pneumococcal polysaccharide structure has been shown by electron microscopy. Xylitol has also been demonstrated to inhibit biofilm formation of Staphylococcus aureus and Pseudomonas aeruginosa. Biofilms have been associated with otitis media and pneumococci have been shown to form biofilms. The purpose of this work was to study the role of capsular and other virulence genes in pneumococcal infection and biofilm formation. A new PCR method was developed to detect the pneumococcal capsule and it appeared to have potential when studying the pneumococcal etiology of pneumonia. Widely used PCR methods were used to study pneumococcal isolates, and conflicting results were obtained when the results were compared with conventional immunochemical methods. In addition, xylitol was shown to inhibit capsular gene expression and biofilm formation of pneumococci. Glucose and fructose appeared to enhance biofilm formation. The conflicting results between PCR and immunochemical methods suggest that further identification methods are needed in the diagnosis of pneumococcal infection. The observed inhibitory effect of xylitol on pneumococcal capsule gene expression and biofilm formation may partly explain the efficacy of xylitol in preventing acute otitis media in previous clinical trials. / Tiivistelmä Streptococcus pneumoniae, pneumokokki, on yleinen hengitystieinfektioiden aiheuttaja, joka esiintyy myös hengitysteiden normaalifloorassa. Pneumokokilla tunnetaan 93 kapselityyppiä ja näiden lisäksi etenkin oireettomilta nielukantajilta löytyy kapselittomia pneumokokkeja. Pneumokokin tunnistamiseen käytetään yleensä viljelyä sekä bio- ja immunokemiallisia testejä ja sittemmin tunnistuksen tukena on käytetty geeniteknologisia menetelmiä, kuten PCR. Useissa pneumokokin tunnistuksessa käytettävissä PCR-menetelmissä on käytetty kohdegeeninä virulenssitekijöitä, kuten pneumolysiiniä, autolysiinia ja pneumokokin pinta-antigeeni A:ta koodaavia geenejä. Pneumokokki on yleinen korvatulehdusten aiheuttaja. Kliinisissä tutkimuksissa ksylitolin on havaittu vähentävän korvatulehduksia, mutta vaikutusmekanismi on vielä epäselvä. Ksylitolin on osoitettu vähentävän pneumokokin kasvua ja kiinnittymistä nenänielun soluihin ja sen vaikutus polysakkaridikapselin ulkomuotoon on osoitettu elektronimikroskopialla. Ksylitolin on myös todettu vähentävän biofilminmuodostusta Staphylococcus aureus, ja Pseudomonas aeruginosa –bakteereilla. Biofilmin muodostuksen on ehdotettu liittyvän krooniseen korvatulehdukseen. Aiemmissa tutkimuksissa pneumokokin on osoitettu muodostavan biofilmejä. Työn tarkoituksena oli tutkia kapseli- ja muiden virulenssigeenien merkitystä pneumokokki-infektion diagnostiikassa ja biofilminmuodostuksessa. Työssä kehitettiin uusi PCR-menetelmä pneumokokin kapselin osoittamiseksi ja sillä todettiin olevan käyttömahdollisuuksia keuhkokuumeen pneumokokkietiologiaa tutkittaessa. Yleisesti käytettyjä PCR-menetelmiä tutkittiin pneumokokki-isolaateilla ja havaittiin vakavia ristiriitoja näiden ja perinteisten, immunokemiallisten tunnistusmenetelmien välillä. Lisäksi tutkimuksessa havaittiin ksylitolin vähentävän pneumokokin kapseligeenien ekspressiota ja biofilmin muodostusta. Sen sijaan glukoosi ja fruktoosi lisäsivät biofilmin muodostusta. Tutkimustulokset osoittivat ristiriidan perinteisten immunokemiallisten ja PCR-menetelmien välillä ja antavat aihetta uusien, tarkempien menetelmien käyttöönotolle pneumokokki-infektion diagnostiikassa. Tutkimuksen havainnot ksylitolin vaikutuksesta pneumokokin kapseligeeniekspressioon ja biofilmin muodostukseen voivat osittain selittää kliinisissä tutkimuksissa havaittua ksylitolin ehkäisevää vaikutusta korvatulehduksiin.

Abstract Professional practice in critical care settings is characterized by the application of relevant theories, research and evidence-based guidelines to clinical practice. However, critical care nurses’ knowledge and skills in adhering to evidence-based protocols and guidelines for avoiding ventilator-associated pneumonia are inadequate. The aim of the study was to evaluate critical care nurses’ knowledge and skills in adhering to best-practice endotracheal suctioning recommendations and ventilator bundles, to develop and validate instruments to evaluate the care of mechanically ventilated patients, and to evaluate the effectiveness of continuing education on critical care nurses’ knowledge and skills, with a focus on ventilator bundles. In the first study, a descriptive and cross-sectional correlation study was conducted to evaluate critical care nurses’ (n = 40) endotracheal suctioning practices in relation to current best-practice recommendations. In the second study, a descriptive design with a literature review was conducted to assess the effectiveness of educational programmes in preventing ventilator-associated pneumonia. In the third study, an instruments validation study was conducted to develop and test the psychometric properties of the Ventilator Bundle Questionnaire (VBQ) and Observation Schedule (VBOS). In the fourth study, the effectiveness of human patient simulation education was evaluated among thirty (n = 30) critical care nurses who were randomly allocated to intervention and control groups (n = 15 each). Critical care nurses’ knowledge and skills in adhering to best-practice endotracheal suctioning recommendations and ventilator bundles continues to be inadequate. However, educational programmes were linked to significant improvements in learning and clinical outcomes. The VBQ and VBOS were developed and shown to have acceptable psychometric properties (CVI 0.99–1.0, ICC 0.93–1.0). After human patient simulation education, the mean skill scores of the intervention group increased significantly (pt*g = 0.02). Educational programmes may have a significant impact on clinical outcomes and thus, patients’ safety and quality of care, through improvements in nurses’ knowledge and skills in adhering to evidence-based guidelines in critical care settings. The VBQ and VBOS can provide an objective method measuring whether evidence-based guidelines are being used in clinical practice. In addition, there was a significant transfer of learned skills to clinical practice following human patient simulation education. / Tiivistelmä Teho-osastoilla ammatillinen erityisosaaminen edellyttää tutkitun tiedon, teorioiden sekä näyttöön perustuvien hoitosuositusten soveltamista kliiniseen käytäntöön. Kuitenkin tehohoitajien tiedot ja taidot noudattaa näyttöön perustuvia hoitokäytäntöjä ja suosituksia hengityslaitehoitoon liittyvän keuhkokuumeen ehkäisyksi ovat olleet puutteellisia. Tutkimuksen tarkoituksena oli arvioida tehohoitajien tietoa ja taitoa noudattaa hyväksi havaittuja hengitysteiden imukäytäntöjä sekä hengityslaitehoitoon liittyviä hoitosarjakäytäntöjä, kehittää ja validoida mittareita hengityslaitehoitoa saavien potilaiden hoidon laadun arvioimiseksi sekä arvioida täydennyskoulutuksen vaikuttavuutta tehohoitajien tietoihin ja taitoihin noudattaa hengityslaitehoitoon liittyviä hoitosarjakäytäntöjä. Ensimmäisessä osatyössä arvioitiin kuvailevan ja korrelatiivisen tutkimusasetelman avulla tehohoitajien (n = 40) alahengitysteiden imukäytäntöjä suhteessa hyväksi havaittuihin toimintakäytäntöihin. Toisessa osatyössä arvioitiin kuvailevan kirjallisuuskatsauksen avulla koulutusinterventioiden vaikuttavuutta hengityslaitehoitoon liittyvän keuhkokuumeen ehkäisyssä. Kolmannessa osatyössä kehitettiin ja testattiin hengityslaitehoitoon liittyvä hoitosarjakysely (VBQ) sekä havainnointimittari (VBOS). Neljännessä osatyössä arvioitiin simulaatiokoulutuksen vaikuttavuutta satunnaistetussa koeasetelmassa interventio- (n = 15) ja kontrolliryhmän (n = 15) välillä. Tehohoitajien tiedot ja taidot noudattaa hyväksi havaittuja hengitysteiden imukäytäntöjä sekä hengityslaitehoitoon liittyviä hoitosarjakäytäntöjä olivat edelleen puutteellisia. Kuitenkin koulutusinterventioiden vaikuttavuus kliinisiin hoitotuloksiin sekä oppimistuloksiin oli merkittävä. VBQ- ja VBOS-mittareiden psykometriset ominaisuudet osoittautuivat hyväksyttäviksi (CVI 0,99–1,0, ICC 0,93–1,0).Simulaatiokoulutuksen jälkeen interventioryhmän taidot noudattaa hoitosuosituksia lisääntyivät merkittävästi (pt*g = 0,02). Koulutusinterventioiden kliininen vaikuttavuus potilasturvallisuuden ja hoidon laadun kehittämisessä voi olla merkittävää, kun hoitajien tietoa ja taitoa noudattaa näyttöön perustuvia hoitosuosituksia lisätään kliinisessä tehohoitotyössä. VBQ- ja VBOS-mittarit voivat tarjota objektiivisen tavan arvioida tutkitun tiedon siirtymistä kliiniseen käytäntöön. Simulaatiokoulutuksen jälkeen opittujen taitojen siirtovaikutus kliiniseen käytäntöön oli merkittävä.

Abstract Around 3% of pregnant women in Finland have genital Chlamydia trachomatis infection, which can be transmitted from mother to newborn at birth. The risk of transmission has been reported to be 10–70% in vaginal deliveries resulting in conjunctivitis in 10–30% of cases and lower respiratory tract infection in 0–20% of cases. Although usually benign, Chlamydia trachomatis infections in infancy may result in long-term consequences, including conjunctival and corneal scarring, chronic cough and abnormal lung function. Based on the transmission rates published in prior studies, chlamydial conjunctivitis should occur in approximately 200 infants and chlamydial lower respiratory tract infection in 100 infants each year in our country, but in clinical practice we rarely encounter or diagnose infants with Chlamydia trachomatis infections. To investigate the reason for this discrepancy and to improve the recognition of Chlamydia trachomatis-infected infants, we set out to study the risk of vertical transmission of Chlamydia trachomatis in a population-based setting, to describe the typical features of Chlamydia trachomatis infections in infants and to evaluate the occurrence of Chlamydia trachomatis in both neonatal conjunctivitis and lower respiratory tract infections in infants. When studying the probability of vertical transmission of Chlamydia trachomatis a search through two national health registers for 1996–2011 yielded 206 children aged less than four years with a possible Chlamydia trachomatis infection. In a cohort of 933 823 births this represented an occurrence of 0.22 per 1000 live births (95% confidence interval 0.19–0.25). The risk of vertical transmission of Chlamydia trachomatis leading to a symptomatic infection in infancy was 0.8–1.8%. A review of patient charts to evaluate the typical features of Chlamydia trachomatis infections in infants (124/206) revealed that one-third of the infants with chlamydial conjunctivitis (33/124) had spontaneous bloody discharge from the infected eyes. Almost half of the infants with chlamydial lower respiratory tract infection (15/32) had wheezing, but the characteristic staccato cough was not recorded in any of them. The median diagnostic delay from the onset of symptoms was 13 (range 4–374) days for conjunctivitis and 25 (range 10–149) days for lower respiratory tract infection. One neglected child developed bilateral corneal scars due to untreated chlamydial conjunctivitis. To investigate the occurrence of Chlamydia trachomatis in neonatal conjunctivitis, 173 neonates with clinical conjunctivitis at child health clinics were examined prospectively during 2010–2015 and none of the 163 cases tested had chlamydial or gonococcal conjunctivitis (0%; 95% confidence interval 0%–2.2%). Viral conjunctivitis was diagnosed in 8/167 cases (4.8%; 95% confidence interval 2.1%–9.2%) and non-chlamydial bacterial conjunctivitis in 58/160 (36%; 95% confidence interval 29%–44%). To investigate the occurrence of Chlamydia trachomatis in lower respiratory tract infections, 228 infants aged less than six months with lower respiratory tract infection presenting at the paediatric emergency department of Oulu University Hospital were examined prospectively over a period of a complete epidemiological year. One infant (0.4%; 95% confidence interval 0.01%–2.4%) had lower respiratory tract infection caused by Chlamydia trachomatis and another was diagnosed with whooping cough (0.4%; 95% confidence interval 0.01%–2.4%). The majority of the infants with lower respiratory tract infection (203/228) had a respiratory viral infection. It may be concluded that the risk of mother-to-child transmission of Chlamydia trachomatis leading to a clinical illness in the infant in this era of nucleic acid-based diagnostics was less than 2%, which is significantly lower than in earlier studies. The population-based prevalence of neonatal chlamydial conjunctivitis in primary care was less than 2% and that of chlamydial lower respiratory tract infection in a hospital setting less than 2.5%. The long-term prognosis for Chlamydia trachomatis infections in infancy was good. Common respiratory viruses were detected in 5% of the neonatal conjunctivitis cases. / Tiivistelmä Noin 3 %:lla suomalaisista raskaana olevista naisista on klamydian (Chlamydia trachomatis) aiheuttama sukupuolitauti, joka voi tarttua äidistä lapseen synnytyksessä. Tartuntariskin on raportoitu olevan alatiesynnytyksessä noin 10–70 %. Noin 10–30 % tartunnan saaneista lapsista sairastuu silmätulehdukseen ja 0–20 % keuhkokuumeeseen. Vaikka imeväisten klamydiainfektiot ovat useimmiten lieviä tauteja, imeväisiällä sairastettu klamydiainfektio voi aiheuttaa silmän side- ja sarveiskalvon arpeutumista, pitkittynyttä yskää ja keuhkofunktion alenemaa. Aiempien tutkimusten perusteella arvioimme, että Suomessa sairastuu vuosittain noin 200 imeväistä klamydian aiheuttamaan silmätulehdukseen ja noin 100 imeväistä klamydiakeuhkokuumeeseen. Kliininen kokemuksemme on kuitenkin, että kohtaamme klamydiaa sairastavia imeväisiä varsin harvoin. Tämän ongelman ratkaisemiseksi ja klamydiaa sairastavien imeväisten paremmaksi tunnistamiseksi suunnittelimme tutkimuksen, jonka tarkoituksena on selvittää väestöpohjainen riski klamydian tarttumiselle äidistä vastasyntyneeseen, kuvata imeväisten klamydiainfektioiden tyypilliset piirteet sekä selvittää klamydian osuus imeväisten silmätulehduksissa ja alle kuuden kuukauden ikäisten imeväisten alahengitystieinfektioissa. Klamydian sairastaneet lapset poimittiin kahdesta suomalaisesta terveydenhuoltorekisteristä vuosina 1996–2011. Tuona aikana 206 lasta oli sairastanut mahdollisen klamydiainfektion, joten klamydian ilmaantuvuus oli 0,22/1000:tta elävänä syntynyttä kohti (95 % luottamusväli 0,19–0,25). Väestöpohjainen riski äidin sukupuoliklamydian tarttumiselle vastasyntyneeseen niin että lapselle aiheutuu oireinen infektio oli 0,8–1,8 %. Saatavilla olevien potilasasiakirjojen (124/206) perusteella kolmasosalla (33/124) imeväisistä, jotka sairastivat klamydian aiheuttamaa silmätulehdusta, oli oireena spontaani verinen kyynel- tai rähmäerite. Klamydiakeuhkokuumetta sairastavista puolella (15/32) esiintyi hengityksen vinkumista, mutta klamydiakeuhkokuumeelle tyypillistä hakkaavaa yskää (”staccato-yskä”) ei todettu yhdelläkään imeväisellä. Diagnostinen viive oli verrattain pitkä: 13 päivää (vaihteluväli 4–374) silmätulehduksessa ja 25 päivää (vaihteluväli 10–149) keuhkokuumeessa. Yhdelle laiminlyödylle lapselle kehittyi molemminpuoliset sarveiskalvoarvet hoitamattoman klamydiainfektion seurauksena. Vastasyntyneen silmätulehdustutkimukseen rekrytoitiin 173 alle 30 päivän ikäistä lasta Oulun kaupungin lastenneuvoloissa vuosina 2010–2015. Klamydian tai tippurin aiheuttamaa silmätulehdusta ei todettu yhdelläkään 163:sta tutkitusta vauvasta (0 %; 95 % luottamusväli 0 %–2,2 %). Viruksen aiheuttama silmätulehdus todettiin kahdeksalla vauvalla (4,8 %; 95 % luottamusväli 2,1 %–9,2 %) ja jonkin muun bakteerin kuin klamydian aiheuttama silmätulehdus 58:lla vauvalla (36 %; 95 % luottamusväli 29 %–44 %). Imeväisten alahengitystieinfektiotutkimukseen rekrytoitiin 228 alle kuuden kuukauden ikäistä imeväistä yliopistosairaalan lastenpäivystyksessä yhden epidemiologisen vuoden aikana. Klamydian aiheuttama hengitystieinfektio diagnosoitiin yhdellä imeväisellä (0,4 %; 95 % luottamusväli 0,01 %–2,4 %) ja hinkuyskä niin ikään yhdellä (0,4 %; 95 % luottamusväli 0,01 %–2,4 %). Valtaosalla (203/228) alahengitystieinfektio-oireisista imeväisistä oli viruksen aiheuttama infektio. Yhteenvetona voimme todeta, että klamydia tarttui äidistä lapseen alle 2 %:ssa synnytyksistä, mikä on huomattavasti harvinaisempaa kuin aiemmin on luultu. Klamydian aiheuttamien silmätulehdusten esiintyvyys oli alle 2 % ja alahengitystieinfektioiden alle 2,5 % alueemme lapsiväestössä. Klamydian aiheuttamat pitkäaikaishaitat olivat harvinaisia. Tavallisten hengitystievirusten osuus vastasyntyneiden silmätulehduksissa oli 5 %.