COVID-19的胸部CT发现：与感染时间的关系
对于疑似COVID-19感染的患者，胸部CT是诊断的重要部分。但是胸部CT能否作为独立的诊断依据呢？发表在北美放射学会（RSNA）的这篇文章，也许能给我们一些启发。
摘要
在这项回顾性研究中，我们分析了2020年1月18日至2020年2月2日来自中国四家医院的121例2019冠状病毒病（COVID-19）感染的有症状患者的胸部CT，以了解其常见表现与症状起始至CT检查间隔时间之间的关系[例如，早期0-2天（36例患者），中期3-5天（33例患者），晚期6-12天（25例患者）。COVID-19感染在影像学上的标志是双侧和周围毛玻璃样和合并肺部实变阴影。值得注意的是，20/36名（56％）早期患者CT正常。随着症状持续时间的延长，CT异常更常见，包括实变、双侧和周围病变、肺部总受累范围更大、线性阴影、“铺路石”模式和“反晕”征象。在10/36名早期患者（28％），25/33名中期患者（76％）和22/25名晚期患者（88％）中观察到双肺受累。
介绍
2019年12月，在中国中部湖北省省会武汉市爆发了COVID-19的感染暴发[1，2]。该病毒可能是与该市华南海鲜市场有关的动物疫源性起源，截至2020年2月18日，人与人之间的广泛传播已导致26个国家出现73,451例病例，死亡1,875例[3-7]。美国首次报道是在2020年1月20日，截至2020年2月17日，美国的病例总数已达到15例[7，8]。目前最常见的临床症状是发烧和咳嗽，以及其他非特异性症状，包括呼吸困难、头痛、肌肉酸痛和疲劳[9]。大约20％的病例为严重病例，死亡率约为3％[10]。世界卫生组织（WHO）于2020年1月30日宣布了全球卫生紧急状态[11]。
这是第七种感染人类的冠状病毒[1]。另外两个值得注意的例子包括严重急性呼吸综合症（SARS）和中东呼吸综合症（MERS），前者始于中国南部，从2002年11月至2003年7月，29个国家的8098名受感染者中导致774人死亡，后者起源于沙特阿拉伯，截至2019年7月，在27个国家的2458名患者中，有848人死亡[12，13]。
当临床医生、流行病学家、病毒学家、种系遗传学家和其他人员与公共卫生官员和政策制定者合作，以了解感染的发病机理并控制疾病的传播时，一些早期的研究者，已经观察到了胸部X射线摄影和计算机断层扫描（CT）的图像模式[14-25]。例如，在武汉进行的一项前瞻性分析显示，41例感染患者的胸部CT中有40例（98％）双侧肺部阴影，并以肺叶和亚节段性实变为最典型的发现[4]。其他研究人员检查了21例感染患者的胸部CT，发现磨玻璃阴影和实变发生率很高，有时形态呈圆形和肺外周分布[26]。另一组评估了与疾病时程相关的肺部异常，发现胸部CT在症状发作后约十天病变最广泛[16]。胸部放射学评估通常是评估疑似COVID-19感染患者的关键。迅速识别疾病对于确保及时治疗非常重要，从公共卫生的角度来看，迅速隔离患者对于控制这种传染性疾病至关重要。
在这项研究中，我们表征了中国121例感染COVID-19的患者的胸部CT表现与症状发作和首次CT扫描之间的时间关系。本研究建立在早期研究者在疾病爆发的最初几周评估大量患者以及检查疾病进入更亚急性期和/或提高警惕性以更早发现的影像特征析的初步工作上。我们假设某些特定的CT表现依据感染的时间过程可能更常见。
材料和方法
我们的机构审查委员会（IRB）放弃了这项回顾性研究的书面知情同意书要求，该回顾性研究评估了身份不明的数据，对患者没有潜在风险。为了避免任何可能的违反保密性的行为，患者与研究人员之间没有任何联系。
从2020年1月18日至2020年2月2日，我们在中国四个省的四家医院收治的121例经确诊COVID-19并接受了胸部CT检查的成年患者入选。这些患者中有21名在我们先前的研究中进行过评估，关注点是COVID-19的CT成像表现，但出于这项新研究的目的进行了重新评估[26]。在这四个机构中，每个机构都是连续性选择患者，唯一的排除标准是患者年龄<18岁（表1）。除年龄和性别外，收集的临床信息还包括旅行和接触史（已知）。所有患者均进行实验室检测，通过实时逆转录聚合酶链反应（rRT-PCR）对通过支气管肺泡灌洗液、气管内吸出物，鼻咽拭子或口咽拭子获得的呼吸道分泌物呈COVID-19阳性。另外，将对每位患者进行的rRT-PCR测试的次数制成表格（已知时），在表格上列出发现阳性结果，并追踪症状发作与首次阳性测试日期之间的天数。本研究中用于患者的rRT-PCR测试试剂盒由圣湘生物公司（中国长沙），上海之江生物技术有限公司（中国上海）或达安基因公司（中国广州）生产。
22名患者来自江西省南昌市，并在Siemens Emotion 16扫描仪（Siemens Healthineers；德国埃尔兰根）上以8毫米厚的CT成像。六十九名患者来自广东省珠海市，并在UCT 760扫描仪（联合成像公司，中国上海）上以1毫米厚的CT成像。22名患者来自成都（四川省），并在Revolution扫描仪（GE Medical Systems；密尔沃基，威斯康星州）上以1毫米厚的CT成像。八名患者来自广西桂林，并在飞利浦华晨大口径扫描仪（菲利普斯；荷兰阿姆斯特丹）上以1毫米厚的CT成像。患者均为未进行静脉造影在吸气期末仰卧位的情况下进行所有扫描。仅对最初的胸部CT进行了评估。如果患者在研究时间段内接受了CT随访，则本研究未对随访CT进行分析。
两位专科培训过的心胸放射科医生使用阅片工作站，对所有CT图像进行了检查，每位受试者均具有大约五年的经验（A.B.，M.C.）。影像均被分别独立分析，达成共识并最终报告。没有检查阴性对照病例。
对于每位患者，评估其胸部CT扫描的以下特征（1）存在磨玻璃阴影，（2）存在实变，（3）磨玻璃阴影和实变的偏侧性，（4）存在毛玻璃或合并实变阴影的受累肺叶数量，（5）除了通过如后所述“总严重程度评分”，对肺部受累的总体程度进行衡量以外，每个肺叶的受累程度，（6）结节的存在，（7）胸腔积液，（8）胸腔淋巴结病（定义为短轴方向尺寸≥10 mm大小的淋巴结），（9）气道异常（包括气道壁增厚、支气管扩张和腔内分泌物） ，（10）疾病的轴位分布（分类为无轴位分布疾病，以中央“支气管周围血管”为主的疾病或周围为主的疾病），以及（11）潜在的肺部疾病，例如肺气肿或纤维化。注意到其他异常，包括线性阴影、圆形形态的阴影、带有“反晕”征的阴影、具有“铺路石”图案的阴影以及病灶内空腔的阴影。磨玻璃阴影定义为肺透明度减弱的薄雾，保留了支气管和血管边缘，而实变定义为阴影，且血管和气道壁模糊[27]。对五个肺叶的每一个受累程度进行了评估，分为无（0％）、轻微（1-25％）、轻度（26-50％）、中度（51-75％）或重度（76- 100％）。无累及对应于肺叶评分为0，轻微对应于肺叶评分为1，轻度对应于肺叶评分为2，中度对应于肺叶评分为3，重度对应于肺叶评分为4。通过将五叶分数相加得出总严重程度评分（可能的分数范围为0-20）。
记录每位患者从最初出现患者症状（例如发烧、咳嗽等）到首次rRT-PCR阳性检测日期与最初胸部CT检查日期之间的时间。由于不知道首次出现症状的日期，因此排除了27位患者，剩下94位患者需要分析。如果第一次临床症状和CT之间的时间间隔为两天或更短（94位患者中的36位），则认为该患者在疾病的“早期”阶段成像。如果时间间隔在三到五天之间（94名患者中的33名），则认为该患者在疾病的“中期”阶段成像。如果时间间隔在6到12天之间（94名患者中的25名），则认为该患者在疾病的“晚期”成像。
结果
研究了61位男性和60位女性，平均年龄45.3岁（年龄范围18-80岁，标准差16岁）。
在121例患者中，有27例（22％）无磨玻璃阴影，胸部CT也无实变（表2）。在94例有磨玻璃阴影或合并实变的患者中，有41例（34％）仅伴有磨玻璃阴影（无实变），有2例（2％）有实变而无磨玻璃阴影。18位患者（15％）一叶阴影，14位患者（12％）累及两叶，11位患者（9％）累及三叶，18位患者（15％）累及四叶，33位患者（27％）累及所有五叶。
121例患者中有53例涉及右上叶（44％），右中叶受累50例患者（41％），右下叶受累79例患者（65％），左上叶受累 58例（48％），左下叶受累76例（63％）。121例患者中有73例（60％）累及双侧肺部（图1）。20例（17％）患者只有单侧肺受累，包括13例仅右肺受累（图2）和7例仅左肺受累。121名患者的平均总肺部严重程度评分为3（范围0-18，标准差为3）。在所有121例患者中均没有胸腔淋巴结病变、肺空腔和肺结节，只有1例患者（占1％）有胸腔积液（左侧微量积液）（表3）。
图1a：在无静脉使用对比剂的情况下36岁男性（图A）轴位CT图像显示，上叶双侧磨玻璃阴影，形态呈圆形（箭头）。44岁男性（图B）轴位CT图像显示双侧下叶较大的磨玻璃阴影，形态呈圆形（箭头）。在一名65岁女性中轴位CT图像（图C）显示双侧毛玻璃样和实变阴影，外周分布明显。
图1b：在无静脉使用对比剂的情况下36岁男性（图A）轴位CT图像显示，上叶双侧磨玻璃阴影，形态呈圆形（箭）。44岁男性（图B）轴位CT图像显示双侧下叶较大的磨玻璃阴影，形态呈圆形（箭）。在一名65岁女性中轴位CT图像（图C）显示双侧毛玻璃样和实变阴影，外周分布明显。
图1c：在无静脉使用对比剂的情况下36岁男性（图A）轴位CT图像显示，上叶双侧磨玻璃阴影，形态呈圆形（箭）。44岁男性（图B）轴位CT图像显示双侧下叶较大的磨玻璃阴影，形态呈圆形（箭）。在一名65岁女性中轴位CT图像（图C）显示双侧毛玻璃样和实变阴影，外周分布明显。
图2：在无静脉使用对比剂的情况下获得的一名56岁女性的轴位CT图像显示，在右中叶和下叶有毛玻璃样阴影，形态呈圆形（箭）。左肺正常。
知道从症状发作到随后的胸部CT检查之间的时间的有94例患者，并分为早期（0-2天）、中期（3-5天）或晚期（6-12天）组。与中、晚期组相比，早期组的磨玻璃阴影和实变的频率要少得多（表4、图3和4）。36名早期患者中有20名（56％、95％CI 47-65％）没有肺部阴影，而33名中期患者中有3名（9％），25名晚期患者中有1名（4％）存在。在36名早期患者中有10名（28％），33名中期患者中有25名（76％），25名晚期患者中有22名（88％）观察到双侧肺受累。早期患者的平均总严重程度评分为1（标准差（SD）= 1），中期患者为4（SD = 2），晚期患者为6（SD = 4）。
图3：在“晚期”时间段（此CT出现症状后10天）内，一名42岁男性在无静脉使用对比剂的情况下获得的轴位CT图像显示双侧实变阴影，右下肺显著外周分布 （实心箭），并且在左下叶具有圆形形态（虚线箭）。
图4：从症状发作开始，所选胸部CT表现的出现频率随时间变化关系
早期组中没有线性阴影、“铺路石”模式和“反晕”征，但在晚期组中分别有20％、20％和4％的病例出现（图5） 。就轴位平面上的疾病分布而言，在36名早期患者中有8名（22％），33名中期患者中有21名（64％），25名晚期患者中有18名（72％）发现了外周分布。
图5：43岁女性（A）在没有静脉使用对比剂的情况下获得的轴位CT图像显示出“铺路石”模式，表现为右下叶磨砂玻璃阴影，小叶间隔增厚（箭），小叶内线。在22岁女性中获得的轴位CT图像（B）显示左上叶微弱的磨砂玻璃阴影区域，并伴有密集的实变环（箭，“反晕”符号）。
所有患者最终Covid-19的rRT-PCR阳性。在这项研究的121位患者中，有102位患者的首次rRT-PCR阳性检测日期是已知的。第一次测试中阳性的有90例（88％），包括早期组的33/36（92％），中期组的28/33（85％）和晚期组23/25（92％）。症状发作至首次rRT-PCR阳性之间的平均天数，所有102例患者为4.5天（范围0-18天），早期组2.3天（范围0-7天），中期组4.7天 （范围0-18天），晚期组为7.2天（范围1-12天）。
讨论
自2020年2月4日我们发表初步研究报告以来，每天平均报告3,605例新的COVID-19病例[7]。就像临床医生正在评估更多可疑患者一样，放射线医生也正在描述更多的胸部CT。对于疑似COVID-19感染的患者，胸部CT是诊断算法中的重要组成部分。确实，鉴于某些中心的rRT-PCR试剂盒数量有限，并且可能会出现假阴性的rRT-PCR结果，因此，中华人民共和国国家卫生委员会鼓励仅根据临床和胸部CT表现进行诊断[28]。在这项针对121名确诊Covid-19感染的患者的研究中，值得注意的是，在症状发作后0-2天（“较早”）成像的20/36（56％）名患者的CT正常，完全没有毛玻璃阴影和实变（相对于中级患者的3/33 [9％]和晚期患者的1/25 [4％]）。这些患者中只有一个（早期组）最初的rRT-PCR结果为阴性，这表明即使胸部CT正常的患者，rRT-PCR也是阳性的。因此，胸部CT在症状发作后早期的敏感性和阴性预测值有限，因此不太可能是可靠的独立工具来排除COVID-19感染。
这项工作的其他发现，在很大程度上与早期的放射学研究工作一致[16]，因为这种磨玻璃样和实性肺部阴影（通常具有双侧和外周肺分布）正在成为COVID-19感染的胸部CT标志。这种疾病的模式，与SARS和MERS等较早的冠状病毒爆发中描述的疾病模式有些相似，也与放射学家认为的，对急性肺损伤的原型反应蓝图吻合。此表现为最初的（通常是感染性或炎性）急性损伤引起磨玻璃阴影，并可能合并高密度的实性病变，然后以更线性的方式逐渐演变和机化，并偏向于肺外周（可有“铺路石”模式或出现“反晕”征）。这项研究的发现，强调了在症状开始后较长时间用CT成像的患者，以下发现的频率增加：实变、双侧病变、更大范围的总肺受累、线性阴影、“铺路石”模式，出现“反晕”征、以及外周肺的分布，代表机化时疾病过程的潜在病理生理的CT相关性。此外，明显没有胸部CT的辅助表现，如淋巴结肿大、胸腔积液、肺结节和空洞形成，也与早期病例描述相一致。
我们的研究有几个局限性。首先，由于临床病史不完整，症状发作的确切时间尚不清楚，因此一些患者无法纳入感染时间进程的评估。此外，一些患者一旦怀疑或证实感染，可能已经接受了医疗干预（也许抗菌治疗、输液或类固醇治疗可能会影响胸部CT表现），但这项工作并未对此进行说明。此外，在这些机构中，对患者进行CT成像可能存在选择偏见。例如，如果临床表现更重的病患更可能做影像检查或更早做，那么这可能会对结果产生影响（尽管在这项研究中观察到相反的效果，即肺部受累最严重的患者，在症状发作和CT扫描之间需要更长的时间）。
我们的研究工作表明，CT表现的频率与感染时间进程有关。我们的数据在很大程度上与Pan等人的工作相吻合，该研究证明了早期疾病中毛玻璃异常的优势，随后是发展为铺路石征，并最终在病程后期实变增加[16]。同时，疫情暴发于许多患者正处于从急性发展到亚急性的阶段。基于感染时程识别成像模式，不仅对于了解感染的病理生理和自然病史至关重要，而且对于帮助预测患者的病情发展和潜在的并发症发展，至关重要。最终，随着未来几周和几个月内大量患者的感染持续时间从急性期和亚急性期，延长到患者完全治愈或进入慢性期，未来的研究者可能会评估慢性患者的影像学表现。这项工作可以评估是否可能发生本研究中缺少的长期并发症（如胸腔积液、脓胸、淋巴结肿大和空洞形成）。
翻译：邓喜成
校对：雷旻，孙文刚
文章来源：北美放射学会(Radiological Society of North America, RSNA)
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