自2019年12月份开始, 在我国湖北武汉发现了罕见的不明原因的肺部感染病例, 并以很快的速度扩散至全国各个省份^[1-2]。在通过对患者呼吸道标本的深度测序后发现, 感染源为一种新型的冠状病毒^[3], 此病毒基因与蝙蝠SARS样病毒的同源性高达85%^[4]。2020年2月7日, 国家卫生健康委员会将这种新型冠状病毒感染的肺炎命名为"新型冠状病毒肺炎"(COVID-19)^[5], 2月11日世界卫生组织将此次新型冠状病毒所致的疾病命名为COVID-19(corona virus disease 2019)^[6]。COVID-19主要以接触性传播或飞沫传播进行人传人, 潜伏期1~24 d, 多数在5~7 d^[7]。尽早筛查出患者并给予隔离和恰当的分级治疗是关键所在。COVID-19的诊断标准需结合流行病学、临床表现、CT表现和核酸检测^[8]。多层螺旋计算机体层摄影术(MSCT)容积扫描具有强大的后处理技术, 有着较高的密度分辨率和空间分辨率, 既能显示毫米级磨玻璃阴影, 又能对病变所累及的范围和程度进行精确定位和定量。近期, 国内很多学者分析了COVID-19的CT特征, 探讨了CT对于COVID-19的诊断和鉴别诊断意义^[9-11], 很多论文是以网络首发的形式发表^[12-17]; 国外论文也有COVID-19的病例报道^[18-23]。但是少有文献评价COVID-19不同临床分期与MSCT图像各项特征之间的关系^[24]。蚌埠医学院第一附属医院是蚌埠市COVID-19的定点收治医院, 自2020年1月18日~2月26日集中收治了102例不同临床分型的COVID-19患者。为此, 本研究试图探讨COVID-19临床分型与MSCT容积扫描之间的相关性, 旨在提高对此病的认识, 为临床早期诊断和疾病严重程度评估提供参考。

回顾性分析蚌埠医学院第一附属医院2020年1月18日~2月26日期间收治的COVID-19确诊患者资料。纳入标准:多次咽拭子COVID-19核酸检测阳性; 住院治疗, 能收集到详细的临床资料; 本次MSCT图像为患者发病以来的首次检查结果。排除标准:不能排除其它病毒感染; MSCT图像质量欠佳。最后共纳入COVID-19确诊患者102名, 其中男性53例, 女性49例, 年龄56.05±13.54岁, 患者年龄最大者86岁, 最小者21岁。其中3例患者具有武汉市居住或旅游史, 10例有与武汉人员接触史, 一起家族9口人聚集性发病。

国家卫生健康委员会印发的COVID-19第5版诊疗方案将患者分为轻型、普通型、重型和危重型, 本组病例虽然有2例患者未有明显的影像学表现, 但是存在临床症状, 故未有轻型病例。收集各患者的临床症状, 包括发热、咳嗽、胸闷、呼吸困难、头痛、咽痛、肌痛、腹泻等。

使用GE Lightspeed 64排螺旋CT机。采用仰卧位, 扫描范围选择胸廓入口到双侧肋膈角, 扫描参数设置电压、电流分别为100 kV和50 mA, 层厚设定为0.625 mm。在图像导进工作站(型号:ADW4.4)后由两位高年资的主治诊断医师对患者的图像进行观察和处理, 包括原始断面图像、多平面重组技术显示的各断面图像、最小密度投影技术显示的全面立体病灶, 评价资料包括病灶侧别、累及肺段、分布类型、病灶数目和病灶密度等。评价结果需要两位医师得到一致意见, 当两者意见不一致者则请更高年资影像科医师重新进行评估直至意见得到统一。

本研究获取的各项资料输入Excel进行整理, 然后用SPSS25.0软件进行统计学分析。年龄、病例数目、累及肺段和病灶数目为定量资料, 经正态性检验后符合正态性分布, 用均数±标准差表示; 性别、各项临床和影像表现的例数为定性资料, 用频数(百分比)表示。不同临床分型患者的定量资料经方差齐性检验后, 用单因素方差分析进行比较, 并用LSD法进行两两比较; 定性资料的比较用卡方检验或Fisher确切概率法。P < 0.05为差异有统计学意义。

102例最终确诊的COVID-19患者中, 有普通型患者77例, 重型患者18例, 危重型患者7例。患者的临床表现各不相同, 发生率从高到低依次为:发热100例(98.0%)、咳嗽68例(66.7%)、乏力38例(37.3%)、呼吸困难17例(16.7%), 胸闷16例(15.7%), 肌痛12例(11.8%), 腹泻10例(9.8%), 头痛9例(8.8%), 咽痛4例(3.9%)。不同临床分型COVID-19患者的性别、年龄和临床表现(表 1), 其中年龄大小依次为危重型、重型和普通型(P < 0.05), 乏力、呼吸困难和胸闷的出现率高低也依次为危重型、重型和普通型(P < 0.05)。不同分型患者的性别、其它临床表现差异均无统计学意义(P > 0.05)。

表 1(Tab.1)

表 1 不同临床分型COVID-19患者的性别、年龄和临床表现 Tab.1 Gender, age and clinical data of patients with COVID-19 of different clinical types [n(%)] Types Gender Age(year, Mean±SD) Clinical data Male Femal Fever Cough Fatigue Dyspnea Distress Myalgia Diarrhea Headache Pharyngeal pain Common 41 (53.2) 36 (46.8) 53.6±12.5 75 (97.4) 53 (68.8) 23(29.9) 10(13.0) 7 (9.1) 11(14.3) 8 (10.4) 7 (9.1) 4 (5.2) Severe 7 (38.9) 11 (61.1) 61.3±13.5 100(100.0) 10(55.6) 10(55.6) 3 (16.7) 4 (22.2) 1 (5.6) 1 (5.6) 2 (11.1) 0 (0.0) Critical 5 (71.4) 2 (28.6) 69.3±14.9 100(100.0) 5 (71.4) 5 (71.4) 4 (57.1) 5 (71.4) 0 (0.0) 1 (14.3) 0 (0.0) 0 (0.0) Statistics 2.346 6.573 0.662 1.234 7.873 9.008 19.559 2.073 0.556 0.801 1.352 P 0.309 0.002 0.718 0.540 0.020 0.011 0.000 0.355 0.757 0.670 0.509

表 1 不同临床分型COVID-19患者的性别、年龄和临床表现 Tab.1 Gender, age and clinical data of patients with COVID-19 of different clinical types [n(%)]

本组病例中, 有2例患者首诊时CT表现未见明显异常, 但是均有低热症状, 1例伴有咳嗽、1例伴有腹泻表现, 经COVID-19核酸检测确诊, 二次复检CT时发现多发磨玻璃影(图 1), 这两个病例未纳入后续影像学表现的相关统计中。有4例患者虽然CT诊断为COVID-19, 但核酸首检阴性(图 2)。

图 1(Fig.1)

图 1 CT首诊未见明显异常的典型病例 Fig.1 A typical case that showed no obvious abnormalities in the first CT scan. The patient, a 45-year-old man who recently returned home from Wuhan, showed symptoms of fever, productive cough, fatigue and chills. Laboratory test results showed decreased lymphocytes and increased CRP and ESR. The first CT scan found no obvious abnormality in the lungs (A), and a second scan 2 days later revealed multiple small ground glass opacities in the bilateral lungs on the minimum intensity projection (B), sagittal (C) and transverse plane (D) images.

图 2(Fig.2)

图 2 核酸首检阴性的典型病例 Fig.2 CT findings in a typical case negative in the first nucleic acid test. The patient was a 61-year-old man diagnosed with severe type of COVID-19, who had the symptoms of fever, cough, sputum, fatigue, and dyspnea. Laboratory results showed decreased lymphocytes and increased CRP. The patient tested positive in the second test. The CT images in the transverse (A), sagittal (B) and coronary (C) plane showed diffuse grid-like high-density opacities in the bilateral lungs, with "crazy-paving" and "mosaic" signs. The minimum density projection visually showed the range, shape, and density characteristics of the lesions on both sides (D).

余100名患者中, 病灶累及左肺4例(4.0%)、右肺7例(7.0%)、双肺89例(89.0%); 左右两侧共累及肺段6.56±4.22个, 最少累及1个肺段, 最多累及双侧18个肺段; 病灶呈弥漫分布者16例(16.0%), 散在分布者84例(84.0%); 病灶数目(弥漫性分布的病例除外)7.39±4.36个, 最少1个, 最多18个; 病灶密度为磨玻璃影者55例(55.0%), 实变者13例(13.0%), 混合型者32例(32.0%)。全部患者中, 有21例出现"铺路石样"改变(21.0%), 24例出现"马赛克征"(24.0%), 18例出现不同程度纤维化(18.0%)。

典型普通型、重型和危重型患者的影像图像(图 3~5)。不同临床分型COVID-19患者的各项MSCT表现(表 2), 重型患者的病灶弥漫性分布比例显著高于普通型和危重型(P < 0.05), 重型患者累及的肺段多于危重型、多于普通型(P < 0.05), 不同临床分型患者的病变侧别、数目和密度差异无统计学意义(P > 0.05)。

图 3(Fig.3)

图 3 典型普通型COVID-19患者的CT图像 Fig.3 CT images of a typical patient with common type of COVID-19. The patient was a 70-year-old women, whose brother, sister-in-law and sister were all diagnosed with COVID-19. She had mild myalgia without fever, cough or other discomforts. Laboratory results showed an erythrocyte sedimentation rate of 76 mm/h, and the other indicators were all within the normal ranges. CT images in transverse (A), sagittal (B), coronary (C) plane, and minimum density projection (D) showed ground glass opacity only in the upper lobe of the left lung with "crazy-paving" signs and thickened blood vessels and bronchial shadows.

图 4(Fig.4)

图 4 典型重型COVID-19患者的CT图像 Fig.4 CT images of a typical case of severe type of COVID-19. The patient was a 51-year-old man with hypertension (grade Ⅲ) and gout and was diagnosed with COVID-19 after a gathering with friends who returned from Wuhan. The CT images in the transverse (A), sagittal (B), coronary (C) plane and minimum density projection (D) showed diffuse opacities of mixed density in the bilateral lungs with partial fibrosis. The infections were distributed mainly in the back of the lungs.

图 5(Fig.5)

图 5 典型危重型COVID-19患者的CT图像 Fig.5 CT images of a typical cases of critical type of COVID-19. The 83-year-old female patient had no contact history in the epidemic area. The CT images in the transverse (A), sagittal (B), coronary (C) plane, and minimum density projection (D) showed the diffuse high-density opacities distributed symmetrically in the bilateral lungs, where thickened vascular shadows mainly under the pleura were found.

表 2(Tab.2)

表 2 不同临床分型COVID-19患者的CT表现 Tab.2 CT features of the patients with different clinical types of COVID-19 [n(%)] Types Sides Involved segment Distribution n Density Left Right Bilateral Scatter Diffuse Ground glass opacity Consolidation Max Common 4 (5.3) 5 (6.7) 66 (88.0) 5.3±3.0 71 (94.7) 4 (5.3) 7.2±4.4 46(61.3) 10(13.3) 19(25.3) Severe 0 (0.0) 2 (11.1) 16(88.9) 10.9±5.4 8 (44.4) 10(55.6) 9.4±5.00 5 (27.8) 3 (16.7) 10(55.6) Critical 0 (0.0) 0 (0.0) 7 (100.0) 8.7±4.7 5 (71.4) 2 (28.6) 7.6±2.1 4 (57.1) 0 (0.0) 3 (42.9) Statistics 2.373 18.359 28.127 0.936 8.501 P 0.667 0.000 0.000 0.396 0.075

表 2 不同临床分型COVID-19患者的CT表现 Tab.2 CT features of the patients with different clinical types of COVID-19 [n(%)]

COVID-19病毒是通过肺泡Ⅱ型上皮细胞血管紧张素转化酶2作为受体, 进入支气管上皮细胞内进行复制, 而引起细支气管炎及其周围炎。因人群对此病毒普遍缺少免疫力, 其传染性强, 传播速度快。根据国家卫生健康委员会发行的最新诊疗方案, 对于COVID-19的最终诊断需要对流行病学、临床表现、CT特征和核酸检测结果进行综合考虑。核酸检测虽然目前被认为是确诊此病的金标准, 但实际工作中由于存在诸多因素, 例如试剂盒短期供应不足、检测结果滞后、取样和检测技术的局限性而出现的假阴性结果, 使得很多患者不能得到及时确诊乃至误诊, 而耽误了治疗。本组中有4例在首检时, 核酸检测为阴性, 但CT表现均呈现异常。CT的敏感性要高于核酸检测, 但CT对此病的特异性较低, 需要跟其他很多感染性疾病进行鉴别^[12]。在第5版诊疗方案中, 在湖北省的COVID-19诊断标准中增加了临床诊断病例标准, 认为肺部影像表现早于临床症状, 疑似病例具有典型CT表现者可以作为临床诊断病例^[8]。

由于CT容积扫描不仅具有较高的密度分辨率和空间分辨率, 还有强大的后处理技术。多平面重组可以分别在冠状位、矢状位、轴位上观察病变的形态、大小以及与周围结构的关系; 最大密度投影提高了立体定向作用, 有利于鉴别血管和小的病灶, 提高了小病灶的检出率; 最小密度投影可以立体直观的显示病灶的位置、大小及形态特征, 另外对于低密度病灶显示更佳, 比如由于肺泡过度充气、肺泡壁的破坏而形成的肺气肿、马赛克征等。CT通过综合分析病灶范围、大小、形态、边缘、数目、密度、肺外表现以及病灶体积, 对COVID-19的筛查、诊断及病程变化、预后起到指导性作用^[16]。

COVID-19不同的临床分型所表现出的症状各不相同, 有报道表明, 患者多以发热、咳嗽、乏力为最初症状, 部分患者还会出现腹泻、肌痛、头痛及咽痛等症状^[7]。重型和危重型多见于年龄较大或有基础疾病的患者, 当人体免疫力低下时, 肺泡出现大范围的炎性浸润性损伤, 肺通气功能下降, 最终导致呼吸衰竭。本组病例中, 普通型患者的年龄均值在54岁左右, 而重型患者的年龄均值超过了60岁, 危重型患者的年龄更接近70岁, 进一步证实年龄是影响患者预后的一项重要因素。最新的报道显示, 武汉重症COVID-19患者的死亡率高达60%以上^[37]。因此, 准确判定甚至提前评价患者疾病的严重程度, 从而给予及时的干预对于COVID-19的分级治疗十分重要。

COVID-19的CT表现分为早期、进展期, 重症期和恢复期^[9], 有学者认为病损最先发生在肺间质, 以肺泡壁及细支气管周围间质受累为主, 在CT上表现为磨玻璃影和细网格影, 特别是在两肺外带胸膜下、气体进行交换的位置^{[23, 31]}。普通型患者CT多表现为单发或多发大小不等片状磨玻璃影, 其内常见到增厚的支气管壁和增粗的血管影, 病理基础为病灶内的上皮细胞受到侵犯, 造成局部血管充血肿胀, 支气管壁增厚。本组病例有3例没有明显的临床表现, 在筛查时发现, 提示CT表现要早于临床症状。重型及危重型患者CT多表现为多个肺叶或肺段分布的大片状网格样高密度影、肺实变影或条索状高密度影, 部分病例还可出现局限性肺不张。当气道上皮广泛受损后, 防御功能降低, 可导致细菌感染, 但病变吸收好转后会留下纤维灶^[29]。CT表现与患者病情变化关系密切, 临床症状好转, 往往病灶体积会不同程度缩小, 实性部分密度变低, 但部分病例也会有新病灶出现。在本研究中, 不同临床分型患者的病变密度差异并没有统计学意义, 其中危重型患者中单纯磨玻璃样影占60%左右, 与黄璐等^[36]的研究有一定区别, 可能与本研究中危重患者的年龄更大(65岁vs 69岁)、基础疾病更多有关。

受侵犯的肺组织越多, 则患者的呼吸功能受损越严重, 黄璐等^[36]利用人工智能计算肺炎病灶的体积, 需要和相关公司合作, 目前还不能大规模推进。利用病灶在水平位、冠状位及矢状位中的最大径来估算体积也是一种方法, 但是由于COVID-19的病灶数目很多, 工作量过大, 不便于开展。本研究尝试利用了病灶数目和累及肺段数目来评价疾病的严重程度, 结果显示, 病灶影响的肺段数目越多, 意味着患者存在更多的肺组织损伤, 因此更加严重。如果病灶数目很多, 成弥漫性分布至双肺时, 75%(12/16)的患者是重型或危重型; 如果病灶呈散在分布, 即使是病变的数目较多, 也没有增加重型COVID-19的发生率。

综上所述, 通过本文对102例COVID-19确诊病例的分析, 可以看到不同临床分型患者的影像学表现各不相同, 尤其是病灶累及肺段的数目和是否弥漫性分布方面对于重型或危重型患者的鉴别有较高价值。MSCT不仅能在COVID-19的早期诊断中起到至关重要的作用, 是对核酸检测金标准的有效补充, 同时能够对患者病程及预后进行准确的评估。