基于肺部高分辨CT定量參數(shù)分析肺部超聲在新型冠狀病毒肺炎疾病轉(zhuǎn)歸中的應(yīng)用價值

蘇政軍 周麗冰 俸小平 張九進 李學敏 岑裕銘 黃珊珊 賴昌生

玉林市紅十字會醫(yī)院 廣西玉林 537000

自2020年1月7日成功從武漢患者呼吸道分泌物標本分離出新型冠狀病毒(2019-nCoV)[1]，國家衛(wèi)生健康委員會將其引發(fā)的疾病命名為“新型冠狀病毒肺炎”，以下簡稱“新冠肺炎”，WHO將其命名為2019冠狀病毒病(corona virus disease 2019, COVID-19)。目前認為主要經(jīng)呼吸道飛沫傳播和接觸傳播，部分確診患者的糞便和尿液亦可分離出新型冠狀病毒[2]。由于新冠肺炎的高傳染性，我國已將其納入乙類傳染病管理，采取甲類傳染病的預(yù)防和控制措施。近期在全球范圍出現(xiàn)德爾塔(Delta)和奧密克戎(Omicron)變異毒株，給新冠肺炎疫情防控和救治工作帶來更多不確定性，需要國家投入更多物力和財力。據(jù)文獻報道[3]以及結(jié)合自身新冠肺炎疫情防控的工作體會，發(fā)現(xiàn)少數(shù)病例在短期內(nèi)易演變?yōu)橹匦突蛭Ｖ匦?，進而誘發(fā)急性呼吸窘迫綜合征(acute respiratory distress syndrome，ARDS)。因此，針對新冠肺炎確診病例，對病情進行充分評估，及時為治療策略提供重要參考依據(jù)，是當前疫情防控和救治工作至關(guān)重要的一環(huán)。目前肺部高分辨CT(High-resolution CT，HRCT)是診斷和評估新冠肺炎的首選檢查方法，但對于急性呼吸道傳染病而言，HRCT存在院內(nèi)感染、轉(zhuǎn)運風險、輻射損傷、費用高等弊端，成為重復(fù)和廣泛應(yīng)用的主要限制因素。本研究基于同步肺部HRCT定量參數(shù)的影像信息，探討實時、無創(chuàng)、無輻射的肺部超聲在新冠肺炎疾病轉(zhuǎn)歸方面的應(yīng)用價值，現(xiàn)報告如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2020年1月—3月在玉林市紅十字會醫(yī)院住院，且符合《新型冠狀病毒肺炎診療方案(試行第六版)》診斷標準的新冠肺炎病例11例，年齡波動在28～71歲，平均年齡(43.6±14.5)歲。其中，男性6例，女性5例；普通型10例，重型1例；有8例在發(fā)病前2周內(nèi)有明確的武漢旅居史，有3例在入院前2周內(nèi)有異國旅行史。研究對象及家屬均知情同意，且經(jīng)單位醫(yī)學倫理委員會批準。

1.2 方法

1.2.1 患者資料 收集新冠肺炎病例的臨床資料，包括姓名、性別、年齡、流行病學史、發(fā)病日期、臨床癥狀和體征、輔助檢查、治療經(jīng)過等。

1.2.2 常規(guī)檢查聯(lián)合肺部HRCT評估病情 在新冠肺炎患者住院期間、出院時和出院1個月后三個階段，記錄患者臨床癥狀、吸氧濃度及生命體征，完善血常規(guī)、肝腎生化、血氣分析、腦鈉利肽前體(BNP-Pro)、心電圖、心臟彩超等項目，同時多次復(fù)查肺部CT觀察肺部病灶演變情況。

1.2.3 肺部HRCT掃描和定量參數(shù)測定 參照《胸部CT掃描規(guī)范化專家共識》[4]的技術(shù)操作規(guī)范，采用GE公司HD750型CT掃描儀對研究對象進行胸部掃描，并重建層厚和層距均為1.25 mm的圖像。由兩名中級以上職稱放射科醫(yī)師共同做出影像診斷，記錄受累肺段數(shù)量(S總)，并通過Osirix MD軟件在肺窗上勾畫和測量肺部病灶體積(V總)、肺部病灶密度平均CT值(CTM值)等定量參數(shù)。對于肺部病灶密度平均CT值，要求勾畫時上下相鄰兩個層面的感興趣區(qū)(region of interest，ROI)盡可能大，同時盡量避開大范圍的支氣管、血管以及病灶內(nèi)的含氣空腔[5]。計算同一病例在臨床治療前后肺部病灶總體積的差值(△V總)。記錄患者在入院初、出院時、出院1個月后三個時間節(jié)點肺部HRCT在胸膜形態(tài)和肺實變方面的情況。假若胸膜沿胸壁可見帶狀軟組織影，厚薄不均勻，表面不光滑，與肺的交界面多有粘連影，均提示為胸膜線異常；反之則為胸膜線正常。如在肺窗表現(xiàn)為均勻性高密度影，常有支氣管充氣征，視為肺實變；反之則無肺實變。

1.2.4 肺部超聲影像征象和B線評分判定標準 肺部超聲須由具備重癥超聲培訓合格證的專業(yè)人員進行操作，要求肺部超聲與肺部HRCT兩項檢查同步，間隔時間控制在24小時內(nèi)。遵循盲法原則，在中國重癥超聲專家共識推薦BLUE方案[6]的框架下，應(yīng)用日立(HITACHI)阿洛卡(ALOKA)便攜式超聲儀對患者進行肺部探查，分別在上藍點、下藍點、膈肌點、后側(cè)壁肺泡胸膜綜合征(PLAPS)點和后藍點記錄B線數(shù)量、胸膜線形態(tài)、肺實變或胸腔積液等情況。對于垂直胸膜線的“彗星尾”強回聲線，即為B線，具有不衰減、遮擋A線、隨肺滑動而移動等特點。對于B線計分，無B線計為0分，l條B線計為1分，以此類推。若B線數(shù)量多且融合時，B線計數(shù)相對困難，一般按照融合B線(白色)所占全屏幕面積(黑色)的比例進行估算[7]。在檢查點探及肺部實變征象，每處計為5分。B線和肺實變的積分總和，即為肺部超聲B線評分(lung ultrasonic B-line score，LUBS)。計算同一病例在臨床治療前后肺部超聲B線評分的差值(△LUBS)。

1.3 統(tǒng)計學方法

應(yīng)用SPSS 21.0軟件處理和分析數(shù)據(jù)。對LUBS、V總、CTM值、S總、△V總和△LUBS變量資料進行正態(tài)性檢驗，并繪制LUBS與V總、LUBS與CTM值、LUBS與S總、△V總與△LUBS散點圖。依據(jù)正態(tài)性檢驗情況，選用Pearson或Spearman方法進行關(guān)聯(lián)性和回歸分析，建立最優(yōu)的數(shù)據(jù)模型。P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。另外，以肺部HRCT為金標準方法，應(yīng)用McNemar Test方法分析肺部HRCT與肺部超聲兩種方法在診斷胸膜線形態(tài)和肺實變方面的差異性，并對肺部超聲的真實性和可靠性予以評價。

2 結(jié)果

2.1 肺部HRCT和肺部超聲變量資料的集中和離散趨勢

11例患者在治療和康復(fù)期間共配對完成60例次肺部HRCT和肺部超聲檢查，肺部超聲可探及數(shù)量不等的B線和胸膜線異常(20例次)，部分可探及肺實變(11例次)，見圖1。其中，兩者統(tǒng)計量的資料均不符合正態(tài)分布(P<0.05)，以中位數(shù)(M)和四分位間距(QR)表示，分別為V總(14.21，26.54)、CTM值(-454.29，442.06)、S總(5，9)、LUBS(7，9)。

注：a，A線(白色細箭頭)；b，B線(白色粗箭頭)，胸膜線不光滑(白色細箭頭)；c，肺實變(白色細箭頭)， B線(白色粗箭頭)

2.2 LUBS與V總、CTM值和S總的關(guān)聯(lián)性以及回歸分析

LUBS與V總、CTM值和S總的散點圖，見圖2。同一患者肺部超聲和肺部HRCT的影像圖像，見圖3。LUBS分別與V總、CTM值和S總均呈顯著正相關(guān)關(guān)系，見表1。結(jié)合散點圖所示及基于實際問題的認識，對LUBS與V總、CTM值和S總?cè)哌M行曲線估計分析，綜合分析F值、P值和R2等統(tǒng)計量結(jié)果，LUBS與V總選用線性比較合理，回歸方程為：V總=0.815×LUBS+5.635；LUBS與CTM值選用S曲線較優(yōu)，回歸方程為：CTM= exp(3.743+-9.863 /LUBS)；LUBS與S總選用S曲線更優(yōu)，回歸方程為：S總= exp(3.737+-9.262 /LUBS)。相對應(yīng)的曲線模型及分布情況，見圖4。

注：a,LUBS與V總的散點圖；b,LUBS與CTm值的散點圖；c,LUBS與S總的散點圖；d,臨床治療前后LUBS和V總差值的散點圖

注：a,在橫斷面上勾畫的肺部病灶；b,在矢狀面上勾畫的肺部病灶；c,在冠狀面上勾畫的肺部病灶；d,肺部病灶對應(yīng)處肺部超聲的聲像圖

表1 肺部HRCT定量參數(shù)與肺部超聲LUBS的關(guān)聯(lián)性分析

2.3 臨床治療方案對V總和LUBS的影響，以及兩者變化的關(guān)聯(lián)性

基于△V總與△LUBS的散點圖，見圖2(d)，臨床治療前后△V總和△LUBS資料的統(tǒng)計量分析結(jié)果及相關(guān)系數(shù)(r4)見表2，說明兩者呈非線性相關(guān)。在曲線估計建模分析中，因判定系數(shù)R2、概率P值不理想，也無法建立最優(yōu)數(shù)據(jù)模型。

注：a,LUBS與V總的曲線估計；b,LUBS與CTm值的曲線估計；c,LUBS與S總的曲線估計

表2 臨床治療方案對LUBS和V總的影響及治療前后兩者差值的關(guān)聯(lián)性

2.4 肺部超聲在胸膜線形態(tài)和肺實變方面的診斷效能

以HRCT為診斷胸膜線形態(tài)和肺實變的金標準，作為診斷試驗的肺部超聲，與HRCT在診斷方面的差異性無統(tǒng)計學意義(P>0.05)，見表3。在胸膜線形態(tài)診斷方面，其靈敏度、特異度、陽性似然比、陰性似然比、符合率和Kappa值分別為87.50%、64.71%、2.48、0.19、75.76%、0.52；在肺實變診斷方面，其靈敏度、特異度、陽性似然比、陰性似然比、符合率和Kappa值分別為80.00%、75.00%、3.20、0.27、75.76%、0.37。

表3 肺部超聲與肺部HRCT對胸膜形態(tài)和肺實變的定性診斷情況

3 討論

由于存在人傳人的傳播途徑，新冠肺炎疫情迅速在全球范圍迅速蔓延開來[8]。據(jù)中國疾病預(yù)防控制中心橫斷面研究報道，約80.90% 新冠肺炎確診病例為輕型和普通型[9]，但部分患者病情進展迅速, 約5% 患者需進入ICU 治療[10]。因此，對于新冠肺炎確診病例，尤其是感染變異毒株病例，復(fù)查肺部影像學檢查以動態(tài)掌握病情演變，警惕臨床分型加重，早發(fā)現(xiàn)、早診斷危重病例，此類舉措也就顯得尤為重要。作為病情評估的金標準，肺部CT無法實時、床旁操作，轉(zhuǎn)運過程存在危及醫(yī)療工作人員和患者的風險，具有輻射損傷等劣勢，難以有效完成新冠肺炎病情評估工作。然而，肺部超聲具有準確、便捷、無創(chuàng)、經(jīng)濟、無輻射、可及性好、設(shè)備易消毒等特點，在新冠肺炎疾病轉(zhuǎn)歸方面表現(xiàn)出巨大的潛力。追溯肺部超聲起源，Lichtenstein 等[11]于1997年首次論證肺部超聲彌漫性“彗星尾征”與肺水腫的關(guān)系，隨后Chiumello D等[12]針對ARDS患者成功開展肺部超聲與CT在診斷方面的一致性研究。由于肺部超聲多區(qū)域、多方位的探查方式顯著提高檢出肺部病變的靈敏度和特異度，目前出臺的《中國重癥超聲專家共識》[6]已成為重癥患者診療中重要的可視化工具。

基于新冠肺炎為間質(zhì)性滲出病變、多分布在肺外周或胸膜下的影像學規(guī)律，結(jié)合肺部超聲應(yīng)用于H7N9病毒性肺炎的臨床體會[13]，以及受到馬東等[14]應(yīng)用CT定量參數(shù)分析肺磨玻璃結(jié)節(jié)惡性程度的啟發(fā)，本研究在人工智能肺炎輔助診斷系統(tǒng)的原理上[15]，參照《中國重癥超聲專家共識》BLUE方案，探討肺部HRCT的V總、CTM值和S總?cè)齻€定量參數(shù)與LUBS的關(guān)系。綜合相關(guān)系數(shù)和回歸分析結(jié)果，LUBS與V總關(guān)系最為密切，呈線性關(guān)系，而LUBS與CTM值、S總的關(guān)系次之，說明新冠肺炎患者LUBS通過數(shù)據(jù)模型可直接反映肺部HRCT上V總、CTM值和S總的影像信息，更助于評估新冠肺炎病情和臨床分型。姚玉龍等[16]在新冠肺炎疫情爆發(fā)時從影像角度分析肺部CT與肺部超聲的診斷效能，結(jié)果顯示肺部超聲在新冠肺炎影像定性診斷的準確性為90.3%。譚國良等[17]應(yīng)用肺部超聲和CT共同評估新冠肺炎病情，認為肺部超聲的半定量BUDA方案[18]可應(yīng)用于新冠肺炎病情轉(zhuǎn)歸的評估。本研究在肺部超聲和HRCT之間已建立初步回歸方程，假若后續(xù)建模成功，預(yù)示著單憑LUBS即可判斷病灶在肺部CT上的范圍、性質(zhì)及部位，表明肺部超聲在新冠肺炎疾病轉(zhuǎn)歸方面是肺部HRCT的可行替代方案[19]，不但減少新型冠狀病毒的暴露，也降低隔離病區(qū)對HRCT的依賴程度。研究中有1例新冠肺炎重型病例，是從普通型演變而來的，當時因病重不宜轉(zhuǎn)運復(fù)查肺部CT，而臨床醫(yī)生利用超聲探查發(fā)現(xiàn)LUBS短期內(nèi)明顯增多，快速判斷肺部病變的性質(zhì)、范圍和臨床病程，及時調(diào)整治療方案才使患者轉(zhuǎn)危為安，這與甘露等[20]研究結(jié)果是相一致的。但是，因本研究樣本量少，無法完成回歸方程擬合優(yōu)度的檢驗過程，今后尚需開展類似的前瞻性研究。

在新冠肺炎疫情爆發(fā)初期，臨床針對新冠肺炎開展的治療尚處于摸索階段，且該病毒具有異質(zhì)性、易變性等特點，因此，密切監(jiān)測新冠肺炎療效是不可或缺的環(huán)節(jié)。在肺部超聲與HRCT的配對研究中發(fā)現(xiàn)，新冠肺炎標準治療方案有助于10例患者縮小CT上肺部病灶的體積和范圍，也有助于降低LUBS。然而，有1例治療無效病例無法完成肺部HRCT，卻有賴于動態(tài)△LUBS才能快速甄別臨床分型的轉(zhuǎn)變。由此可見，△LUBS可作為評估新冠肺炎治療方案療效性的直接指標，為制定和調(diào)整診療方案提供重要參考依據(jù)，這也就揭示了肺部超聲在新冠肺炎診療中的優(yōu)勢。針對妊娠新冠肺炎患者的研究[21]同樣顯示，肺部超聲與肺部CT影像表現(xiàn)基本一致，應(yīng)用肺部超聲評估病情可使部分妊娠患者避免CT輻射損傷。為此，有學者認為肺部超聲可指導新冠肺炎患者的分層管理[22]，應(yīng)用BLUE-PLUS方案可發(fā)現(xiàn)大部分肺部CT所示的肺外周和胸膜病變[23]，可及時獲取新冠肺炎患者的病情資料，便于指導臨床調(diào)整治療方案。遺憾的是，研究中△V總與△LUBS的關(guān)聯(lián)性分析無統(tǒng)計學意義，也無法建立優(yōu)化的回歸方程，或許是因為本研究中新冠肺炎重型和危重型病例數(shù)太少，以至于肺部超聲對輕型和普通型患者的診斷價值不高[24]。

針對新冠肺炎易出現(xiàn)胸膜線受累和肺實變影像學變化，研究中以肺部HRCT為金標準，發(fā)現(xiàn)肺部超聲在胸膜線形態(tài)和肺實變定性診斷的效能基本一致。其中，肺部超聲在胸膜線形態(tài)和肺實變的靈敏度分別為87.5%、80.0%，特異度分別為64.71%、75.00%，略低于姚玉龍等[18]研究結(jié)果。不過，肺部超聲在肺實變定性診斷的Kappa值小于0.4，假若按照統(tǒng)計學專家所言[25]，提示肺部超聲和肺部HRCT在肺實變方面的診斷一致性差，不能可靠反映真實水平，后續(xù)需在受試對象、檢測人員和檢測方法三個方面深入探討其中的影響因素。

盡管肺部超聲在新冠肺炎病情評估方面有許多優(yōu)勢所在，但本研究尚存在一些局限性：①納入的新冠肺炎病例量少，無法剔除年齡、性別、臨床分型、免疫狀態(tài)等分層因素的干擾；②對于分布在肺部中內(nèi)帶的病灶，以及皮下氣腫、重度肥胖等情況，肺部超聲的探查能力有限；③對于細菌性肺炎、ARDS等合并癥，肺部超聲鑒別診斷能力有限；④肺部超聲對專業(yè)人員的技術(shù)水平要求高，在結(jié)果評判方面存在一定主觀性。

綜上所述，肺部超聲可在床旁、真實反映新冠肺炎患者在肺部CT的影像信息，在胸膜線形態(tài)和肺實變方面具有類似肺部CT的診斷效能，有助于實時、安全而便捷地評估診療效果，可作為CT 檢查的有力補充手段。