Stepwise Expansion of Antimicrobial Stewardship Programs and Its Impact on Antibiotic Use and Resistance Rates at a Tertiary Care Hospital in Korea

Abstract

Background: To optimize antibiotic use, the United States Centers for Disease Control and Prevention outlined core elements of antimicrobial stewardship programs (ASP). However, they are difficult to implement in countries with limited-resources. We report on the successful implementation of a series of ASP with insufficient number of infectious diseases specialists. Methods: We retrospectively collected data regarding antibiotic prescription and culture results of all patients admitted to a tertiary care teaching hospital (SNUBH) from January 2010 to December 2019. Trend analyses were performed using nonparametric two-sided correlated seasonal Mann–Kendall tests. Results: Total antibiotic agent usage significantly decreased with ASP implementation at SNUBH since 2010 (days of therapy per 1000 patient-days [DOT]: 617.49 to 550.81; P < 0.01). Also, glycopeptide (DOT: 22.88 to 18.81; P < 0.01) and fluoroquinolone (FQ, DOT: 65.29 to 46.15; P < 0.01) use gradually decreased. Third-generation cephalosporins (3GC; DOT: 115.04 to 108.86; P = 0.48) and carbapenem use (DOT: 21.10 to 20.42; P = 1.00) did not significantly change. Furthermore, the rate of colonization with methicillin-resistant Staphylococcus aureus showed a consistently decreasing trend (Antimicrobial resistance [AMR] rate [%]: 55.4 to 45.5; P < 0.01). Although that with 3GC- (AMR rate [%]: 18.9 to 37.1; P < 0.01) and FQ-resistant Escherichia coli (AMR rate [%]: 41.4 to 53.7; P < 0.01) significantly increased, that of 3GC resistant-Klebsiella pneumoniae did not increase (AMR rate [%]: 22.3 to 26.5; P = 1.00). Also, that of 3GC- (AMR rate [%]: 15.8 to 12.3; P = 0.01) and FQ-resistant Pseudomonas aeruginosa (AMR rate [%]: 29.5 to 23.1; P = 0.01) significantly decreased. Conclusions: Stepwise implementation of core ASP elements was effective in reducing total antibiotic use despite a lack of sufficient manpower.

배경: 항생제 스튜어드십 프로그램(Antimicrobial stewardship program; ASP)의 핵심 전략을 미국 질병통제예방센터가 발간하였으나, 인력이 부족한 의료 기관에서는 적용하기 어려울 수 있다. 따라서 자원이 제한된 상급종합병원에서 ASP의 단계적 확대가 항생제 사용량과 5가지 세균의 내성률에 미치는 영향을 조사하고자 한다. 방법: 일개 상급종합병원에서 시행한 ASP 활동들을 핵심 전략에 따라 정리하였다. 또한, 2010년 1월부터 2019년 12월까지 입원했던 모든 환자의 항생제 처방량과 모든 임상 검체의 배양 결과를 후향적으로 수집하였다. 추세 분석을 위해 2-sided correlated seasonal Mann-Kendall nonparametric tests를 시행하였다. 결과: 10년간 다양한 ASP활동들을 정착시켰고, 그동안 총 항생제 사용량은 days of therapy per 1000 patient-days (DOT) 기준 617.49에서 550.81로 약 10.80%가 유의하게 감소하였다 (P < 0.01). 광범위 항생제 중에선 glycopeptide (DOT: 22.88 to 18.81; P < 0.01)와 fluoroquinolone (FQ, DOT: 65.29 to 46.15; P < 0.01)의 사용량이 유의하게 감소한 반면, 3세대 cephalosporin (3rd generation cephalosporin; 3GC)의 사용량은 유의한 변화가 없었다 (DOT: 115.04 to 108.86; P = 0.48). 또, 전체 carbapenem 사용량은 유의한 변화가 없었으나 (DOT: 21.10 to 20.42; P = 1.00), ertapenem 사용량은 증가하였다 (DOT: 8.97 to 12.91; P = 0.02). Staphylococcus aureus의 methicillin 내성률은 지속적으로 감소하였고 (내성률 [%]: 55.4 to 45.5; P < 0.01). Escherichia coli의 3GC 내성률 (내성률 [%]: 18.9 to 37.1; P < 0.01), FQ 내성률 (내성률 [%]: 41.4 to 53.7; P < 0.01)은 유의하게 증가하였다. 반면, Klebsiella pneumoniae의 3GC 내성률 (내성률 [%]: 22.3 to 26.5; P = 1.00)은 유의하게 증가하지 않았고, Pseudomonas aeruginosa의 3GC 내성률 (내성률 [%]: 15.8 to 12.3; P = 0.01), FQ 내성률 (내성률 [%]: 29.5 to 23.1; P = 0.01)은 유의하게 감소하였다. 결론: 인력이 제한된 상황에서도 ASP의 핵심 전략에 근거한 단계적 확대가 총 항생제 사용량을 줄이는데 효과적이었다.