1024矩陣超高分辨CT靶重建顯示新型冠狀病毒肺炎典型征象的價(jià)值

呂紹茂，林 禹，康江河，段少銀,張偉國(guó)，王金岸

(1.廈門大學(xué)附屬中山醫(yī)院影像科，福建廈門 361004；2.陸軍軍醫(yī)大學(xué)大坪醫(yī)院放射科，重慶 400042)

由新型冠狀病毒(severe acute respiratory syndrome coronavirus 2，SARS-CoV-2)導(dǎo)致的新型冠狀病毒肺炎(novel coronavirus disease 2019，COVID-19)迅速波及多個(gè)國(guó)家和地區(qū)，引發(fā)了全球廣泛關(guān)注[1]。COVID-19傳播速度快、臨床癥狀不典型，易漏診誤診，確診依賴病毒核酸檢測(cè)，但其假陰性率較高[2-3]。高分辨率CT(HRCT)具有方便、準(zhǔn)確、快捷的特點(diǎn)，對(duì)病變大小、范圍、密度等顯示精確，在COVID-19早期篩查、診斷和分診中起到關(guān)鍵作用[4-6]。COVID-19患者胸部HRCT特征性表現(xiàn)為磨玻璃病灶及病灶內(nèi)小葉間隔增厚、血管束增粗及鋪路石改變等，病灶內(nèi)細(xì)微結(jié)構(gòu)的顯示對(duì)于COVID-19診斷尤為關(guān)鍵，常規(guī)HRCT顯示磨玻璃病灶內(nèi)部細(xì)微結(jié)構(gòu)存在缺陷和不足[7-8]。

1024矩陣超高分辨CT(ultra high resolution CT,U-HRCT)相對(duì)512矩陣常規(guī)高分辨CT(C-HRCT)，在相同F(xiàn)OV內(nèi)，能使單位體積內(nèi)有效像素提高4倍左右，不僅能顯示亞毫米級(jí)磨玻璃病灶，還能對(duì)病變的范圍和程度進(jìn)行精準(zhǔn)定量，已經(jīng)在內(nèi)耳等微小結(jié)構(gòu)及3 cm以下磨玻璃結(jié)節(jié)取得了應(yīng)用[9-13]?；诖?，本研究采用二元 logistic回歸分析診斷COVID-19的典型影像證據(jù)，對(duì)照U-HRCT與C-HRCT在病灶細(xì)節(jié)顯示的差別，探討U-HRCT靶重建顯示COVID-19典型征象的價(jià)值。

1 資料與方法

1.1 一般資料

回顧性分析2020年1月22日至2月15日廈門大學(xué)附屬中山醫(yī)院行CT檢查的63例COVID-19疑似患者，其中男35例，女28例，年齡 6～69歲，平均(35.0±10.6)歲；COVID-19確診病例13例，其他肺炎44例，磨玻璃結(jié)節(jié)6例。

1.2 方法

1.2.1儀器

采用Philips Ingenuity CT掃描儀(荷蘭Philips Healthcare公司)。囑患者仰臥，掃描時(shí)屏氣，頭先進(jìn)，掃描范圍自肺尖到肺底。掃描參數(shù)：管電壓120 kV，mAs：劑量指數(shù)15～20，準(zhǔn)直64×0.625 mm，螺距1.2，掃描速度0.75 s/rot， 掃描層厚2 mm，重建層厚2 mm，間隔2 mm，F(xiàn)OV 35 cm。將所獲原始數(shù)據(jù)分為A組(C-HRCT)、B組(U-HRCT)，在相同的小FOV下，每組采用iDose4-3、iDose4-5迭代重建進(jìn)行1 mm層厚及間隔進(jìn)行重建，得到4組數(shù)據(jù)。

1.2.2圖像分析

1.2.2.1典型征象分析

由2名具有10年以上工作經(jīng)驗(yàn)的放射科醫(yī)師在不知道其他結(jié)果的情況下對(duì)所有患者的CT資料進(jìn)行評(píng)估。評(píng)估的內(nèi)容包括：(1)病灶的密度(單純磨玻璃、混雜磨玻璃、實(shí)變)、分布(單發(fā)或多發(fā)、胸膜下距離)；(2)病灶內(nèi)支氣管充氣征(支氣管管壁是否光整)；(3)病灶內(nèi)血管增粗、小葉間隔顯示、鋪路石征象等(有無(wú)此征象)。

1.2.2.2圖像質(zhì)量客觀評(píng)分

將圖像傳輸至Philips IntelliSpace Portal工作站，關(guān)閉相關(guān)信息，在固定肺窗(窗寬1 600 HU、窗位-600 HU)，對(duì)兩組iDose4-3、iDose4-5圖像進(jìn)行重建測(cè)量和評(píng)價(jià)。于氣管隆突水平、左心房水平在肺組織內(nèi)(避開肺紋理及病變區(qū))分別選取感興趣區(qū)域(ROI，面積約50 mm2),測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)差，同時(shí)記錄其平均CT值，計(jì)算信噪比(SNR)。每一個(gè)ROI測(cè)量3次取其平均值。SNR=CTn/SDn，其中CTn、SDn為肺組織平均CT值和噪聲(SD)值。

1.2.2.3圖像質(zhì)量主觀評(píng)分

圖像在同樣放大比例情況下，由2名具有10年以上工作經(jīng)驗(yàn)的放射科醫(yī)師對(duì)圖像質(zhì)量進(jìn)行量化評(píng)估，意見不同時(shí)，協(xié)商達(dá)成一致。以5分制對(duì)圖像質(zhì)量進(jìn)行評(píng)分，評(píng)價(jià)內(nèi)容包括圖像噪聲、近胸膜2 cm血管支氣管顯示情況、病灶及病灶內(nèi)部結(jié)構(gòu)顯示情況、診斷可行性等。5分：病變和血管結(jié)構(gòu)清晰、無(wú)偽影；4分：病變和血管結(jié)構(gòu)顯示尚可，有少量偽影;3分：病變和血管結(jié)構(gòu)較模糊，有較多偽影，但不影響診斷;2分：病變和血管結(jié)構(gòu)較顯示不清，有明顯偽影，無(wú)法滿足診斷；1分：病變和血管結(jié)構(gòu)較顯示模糊，有各種偽影，無(wú)法診斷。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

2 結(jié) 果

2.1 基本情況

入組病例共計(jì)63例，部分患者有復(fù)查CT資料，共獲得75組CT資料進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)，COVID-19確診患者基本為輸入性病例或接觸史(12/13)。

2.2 CT特征

COVID-19的磨玻璃病灶以單純?yōu)橹?75.00%)，其他病變病灶以混雜密度為主(64.41%)；COVID-19病灶分布以胸膜下2 cm內(nèi)為主(87.50%),病灶內(nèi)血管增粗、支氣管充氣征、小葉間隔顯示、鋪路石征象常見，分別為87.50%、81.25%、81.25%、93.75%。除病灶分布外，其余征象二者比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，見表1。

2.3 二元logistic回歸分析

病灶分布、病灶內(nèi)血管增粗及小葉間隔顯示、鋪路石征象對(duì)診斷COVID-19具有一定的價(jià)值(B=-4.508，OR=0.011，P=0.003；B=3.766，OR=43.212，P=0.008；B=3.257，OR=25.962，P=0.022；B=5.553，OR=258.081，P<0.001)，病灶密度及支氣管充氣征的預(yù)測(cè)價(jià)值不高(P>0.05)，見表2。

表1 COVID-19與其他病變CT特征分析

2.4 ROC曲線分析

病灶分布、病灶內(nèi)血管增粗及小葉間隔顯示、鋪路石征象的AUC分別為0.887、0.870、0.813、0.926，敏感性和特異性分別為84.8%、90.1%，85.1%、85.4%，77.9%、81.4%，92.5%、91.5%，見圖1。

表2 CT征象的logistic回歸分析

圖1 ROC曲線分析

2.5 C-HRCT與U-HRCT圖像質(zhì)量評(píng)分

除病灶邊緣、病灶內(nèi)鋪路石征象外，其余主觀評(píng)分的差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，見表3。隨著迭代等級(jí)的提高，SD下降，SNR升高；同一迭代等級(jí)，U-HRCT的SD高于C-HRCT,SNR低于C-HRCT，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。iDose4-5迭代等級(jí)的U-HRCT與iDose4-3條件下C-HRCT圖像質(zhì)量差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。在顯示病變結(jié)構(gòu)及肺組織血管結(jié)構(gòu)方面，iDose4-5迭代等級(jí)的U-HRCT評(píng)分最高。在有些病灶內(nèi)部結(jié)構(gòu)顯示方面高迭代等級(jí)的C-HRCT評(píng)分低于低迭代等級(jí)，但差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。

表3 C-HRCT與U-HRCT圖像質(zhì)量評(píng)分及對(duì)病灶內(nèi)顯示情況

2.6 典型病例

女性，43歲，C-HRCT可以顯示支氣管管壁及鋪路石征象，但沒有U-HRCT顯示清晰，見圖2。男性，38歲，U-HRCT可以清晰顯示鋪路石征象及小葉間隔、病灶內(nèi)支氣管充氣征，支氣管邊緣光整，見圖3。男性，36歲，U-HRCT可以清晰顯示病灶內(nèi)支氣管充氣征，支氣管邊緣光整，血管增粗，見圖4。

A：C-HRCT;B:U-HRCT。

A：C-HRCT;B:U-HRCT。

A：C-HRCT;B:U-HRCT。

3 討 論

COVID-19具有較強(qiáng)的傳染性，且病情發(fā)展迅速，嚴(yán)重者會(huì)出現(xiàn)急性呼吸窘迫綜合征、呼吸衰竭等疾病，甚至可能會(huì)導(dǎo)致死亡[14]。診斷主要依靠流行病學(xué)、臨床表現(xiàn)、影像學(xué)及實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)綜合診斷。胸部CT，尤其是HRCT在COVID-19疑似病例及確診病例診斷中都具有重要的價(jià)值[8,15]。雖然COVID-19的影像表現(xiàn)與其他病毒性肺炎相似，鑒別診斷較為困難，但仍表現(xiàn)出一定的特征性影像，尤其在磨玻璃病灶表現(xiàn)時(shí)候。目前文獻(xiàn)報(bào)道[16-17]提示了這些典型征象，比如磨玻璃病灶的分布、密度改變，磨玻璃病灶內(nèi)的典型鋪路石征象，小血管增粗，支氣管壁的結(jié)構(gòu)改變等。

本研究資料中確診COVID-19的患者，病灶以胸膜下分布及磨玻璃表現(xiàn)為主，病灶內(nèi)血管增粗、支氣管充氣征、小葉間隔顯示、鋪路石征象常見。采用的小樣本二元logistic回歸分析結(jié)果論證了磨玻璃病灶分布、病灶內(nèi)血管增粗及小葉間隔顯示、鋪路石征象對(duì)診斷COVID-19具有一定的價(jià)值，可以更準(zhǔn)確地診斷COVID-19，這與文獻(xiàn)報(bào)道基本一致[18]。

磨玻璃病灶的內(nèi)部結(jié)構(gòu)顯示對(duì)于診斷COVID-19有重要價(jià)值[19]。然而在實(shí)際掃描工作中，這些病灶內(nèi)部細(xì)節(jié)的顯示與掃描技術(shù)有關(guān)。U-HRCT采用了1024×1024矩陣，使得單位面積內(nèi)所包含的有效像素提高4倍，可以更好地顯示病灶的形態(tài)學(xué)特點(diǎn)[9-13]。因此，本研究對(duì)常規(guī)掃描的圖像進(jìn)行回顧性U-HRCT重建，并與C-HRCT圖像進(jìn)行對(duì)比，以期更為準(zhǔn)確地顯示磨玻璃病灶的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，提高COVID-19診斷的準(zhǔn)確性。U-HRCT相對(duì)于C-HRCT的圖像SD升高，SNR下降，迭代重建技術(shù)可以降低SD，提高SNR[20-21]。但是迭代等級(jí)過高，除了重建速度慢之外，病變邊緣、病變區(qū)及正常肺組織區(qū)的密度有被均勻化的趨勢(shì)，影響病變內(nèi)部結(jié)構(gòu)的觀察，因此選擇合適的迭代等級(jí)比較重要[22-23]。本研究對(duì)比分析了iDose4-3、iDose4-5迭代等級(jí)U-HRCT與C-HRCT圖像質(zhì)量，筆者認(rèn)為選用iDose4-5迭代重建既可以降噪改善圖像質(zhì)量，又可以提高圖像空間分辨率和密度分辨率，重建速度適合臨床工作。在顯示病變結(jié)構(gòu)及肺組織血管結(jié)構(gòu)方面，iDose4-5迭代等級(jí)的U-HRCT評(píng)分最高，特別是病灶內(nèi)部結(jié)構(gòu)對(duì)診斷有重要價(jià)值的征象包括血管增粗、小葉間隔顯示優(yōu)勢(shì)明顯。但在顯示鋪路石征象方面，二者差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，可能在小葉間隔顯示與鋪路石征象判讀存在主觀人為因素。

本研究的局限性：(1)納入樣本量少，統(tǒng)計(jì)學(xué)分析可能出現(xiàn)偏差；(2)所有病例采取的是回顧性靶重建，沒有對(duì)比大矩陣U-HRCT靶掃描圖像差異；(3)圖像質(zhì)量評(píng)估時(shí)，沒有把體重指數(shù)及輻射劑量考慮進(jìn)去等。

綜上所述，U-HRCT在診斷COVID-19較C-HRCT有優(yōu)勢(shì)，特別是在顯示病灶關(guān)鍵細(xì)節(jié)方面，可以幫助放射科醫(yī)師精準(zhǔn)評(píng)估磨玻璃病灶的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，結(jié)合患者的流行病學(xué)史可以及時(shí)、準(zhǔn)確、快速診斷COVID-19，對(duì)疾病進(jìn)行診斷分期及治療療效評(píng)估。