多排螺旋CT聯(lián)合多平面重建技術在新型冠狀病毒肺炎診斷中的應用

(陸軍軍醫(yī)大學第一附屬醫(yī)院放射科，重慶 400038)

新型冠狀病毒肺炎(coronavirus disease 2019，COVID-19)是一種新型的呼吸道傳染病，以發(fā)熱、乏力、干咳為主要臨床表現(xiàn)，嚴重病例可出現(xiàn)急性呼吸道窘迫綜合征、膿毒癥休克、代謝性酸中毒甚至死亡[1-3]。其主要傳播途徑為空氣飛沫和密切接觸傳播，傳染性極強。盡早確診、隔離傳染源是控制疫情發(fā)展的首要舉措。根據(jù)目前臨床探索，胸部影像學表現(xiàn)早于臨床癥狀，因此胸部CT檢查在臨床診治過程中至關重要。多排螺旋CT掃描所得原始橫軸位圖像能夠完成胸部影像的快速診斷，但遇到相似特征需要清晰顯示并鑒別診斷時，常規(guī)影像信息表現(xiàn)力不足。其采集的原始數(shù)據(jù)為容積數(shù)據(jù)，可以無限次重建不同層厚、不同算法的高分辨率CT(HRCT)圖像，同時強大的后處理軟件可以依托原始容積數(shù)據(jù)對影像進行任意方向的重組，彌補了橫軸位圖像對解剖關系顯示不全面的缺點，為分析病灶特征提供了更多信息。多平面重組技術(multiple plane reconstruction，MPR)是多排螺旋CT常用后處理軟件中的一種，其利用原始數(shù)據(jù)重建后的高分辨率橫軸位數(shù)據(jù)重組圖像，可以從任意角度觀察病變特征，作為橫軸位的影像補充，使得影像數(shù)據(jù)更充分，診斷描述更可靠[4]。本文通過分析疫情期間發(fā)熱門診COVID-19疑似病例的臨床及影像資料，研究多排螺旋CT聯(lián)合MPR對COVID-19早期CT影像特征鑒別診斷的應用價值，以期為疫情控制和精準治療提供更多的影像資料。

1 資料與方法

1.1 臨床資料

收集我院2020年1～2月發(fā)熱門診COVID-19疑似患者32例，參照《新型冠狀病毒感染的肺炎診療方案(第六版)》[5]制定納入標準:①有流行病學史中的任意1條，且符合臨床表現(xiàn)中任意2條。②無明確流行病學史，符合臨床表現(xiàn)中的3條(流行病學史：發(fā)病前14 d內(nèi)曾旅居武漢或有病例報告社區(qū)；與核酸檢測陽性確診患者有接觸史；曾接觸來自武漢市及周邊地區(qū)，或來自有病例報告社區(qū)的發(fā)熱或有呼吸道癥狀的患者；聚集性發(fā)病。臨床表現(xiàn)：發(fā)熱和/或呼吸道癥狀；具有上述肺炎影像學特征；發(fā)病早期白細胞總數(shù)正?；蚪档停馨图毎嫈?shù)減少)。其中男17例，女15例，年齡4～69歲，中位年齡39歲。本研究32例患者中，有輕微發(fā)熱癥狀28例(體溫37.5～38.2 ℃)，咳嗽4例，伴腹瀉2例。實驗室檢查：外周白細胞降低2例，淋巴細胞百分比降低8例，降鈣素升高5例，C反應蛋白升高17例，乳酸脫氫酶升高5例，D-二聚體升高4例。

1.2 原始圖像采集

發(fā)熱門診專用CT為SOMATOM Definition AS+128層螺旋CT機?；颊呔⊙雠P位，雙臂上舉，頭先進。掃描范圍為胸廓入口至膈肌以下水平，吸氣后屏氣掃描。掃描參數(shù)：管電壓120 kV，智能管電流(CARE Dose4D)調控。探測器128×0.6 mm，螺距1.2，層厚5 mm，層間距5 mm。肺窗窗寬為1 000～1 500 HU，窗位-600～-450 HU?？v隔窗寬為300～350 HU,窗位為35～40 HU。

1.3 HRCT橫軸位重建、MPR重組方法

掃描完成后重建HRCT橫軸位圖像：層厚1.0 mm，重建增量0.7 mm，開啟迭代重建技術，卷積核肺窗B70f very sharp，縱隔窗B30 medium smooth。

MPR重組：用重建后的HRCT橫軸位數(shù)據(jù)重組圖像信息，得到冠狀面、矢狀面或任意徑向平面的影像信息，以顯示病變特征最佳為宜。

1.4 觀察標準

所有影像資料由本科室兩位高年資影像診斷醫(yī)師獨立閱片，先在原始橫軸位上觀察，然后再用HRCT橫軸位結合MRP重組冠狀位、矢狀位圖像逐層觀察并對病灶分布、數(shù)目、密度、形態(tài)學特征、邊界及受累情況進行統(tǒng)計[6]。

1.5 統(tǒng)計學分析

應用SPSS 17.0軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析,采用χ2檢驗，以P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義，P<0.01表示差異有極顯著性統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 影像分析

本組32例患者原始橫軸位肺窗圖像均有不同程度的斑片狀密度改變，病灶呈單側肺野分布22例，雙側肺野分布10例；磨玻璃狀密度病灶13例，磨玻璃伴實變密度病灶19例；合并條索狀病灶10例，合并鈣化3例，合并胸腔積液4例，伴空洞形成1例。由于原始橫軸位層厚較厚，容易產(chǎn)生容積效應，對較小病灶及病灶內(nèi)部的改變顯示不夠清晰。因此重建薄層、高分辨率的HRCT橫軸位后發(fā)現(xiàn)病灶內(nèi)小葉間隔增厚12例，胸膜凹陷征10例，分葉征21例，毛刺征11例，空泡征6例，結合MRP重組技術觀察到跨葉段病灶28例，支氣管空氣征32例，血管束增粗征22例(圖1)。

a：5 mm原始橫軸位圖像;b：重建后薄層高分辨1 mm橫軸位圖像

2.2 原始橫軸位與HRCT橫軸位聯(lián)合MPR重建后圖像對比分析

本組病例采用HRCT橫軸位聯(lián)合MPR重建后圖像觀察發(fā)現(xiàn)跨葉段病灶28例，比原始橫軸位多16例；發(fā)現(xiàn)支氣管充氣征32例，比原始橫軸位多12例；發(fā)現(xiàn)血管束增粗征22例，較原始橫軸位多17例。HRCT橫軸位聯(lián)合MPR重建后圖像對觀察長徑類血管、支氣管病變有很大優(yōu)勢，與原始橫軸位對比差異具有極顯著性統(tǒng)計學意義(P<0.01)。小葉間隔增厚和胸膜凹陷征在HRCT橫軸位聯(lián)合MPR重組后圖像觀察中的檢出率分別為37.5%和31.25%，與原始橫軸位檢出率相比，差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)，見表1、圖2。經(jīng)隨訪實驗室檢查、臨床表現(xiàn)診斷、病原學核酸試劑檢測綜合判斷后，確診甲型流感病毒感染2例，乙型流感病毒感染2例，結核陽性1例，COVID-19 4例。HRCT橫軸位聯(lián)合MPR重建后圖像能夠作為原始橫軸位圖像的補充，充分顯示肺部病灶形態(tài)及特征，在COVID-19早期診斷中提示是否存在肺部病變，病變程度、范圍及典型影像學征象，鑒別診斷后與病原學和血清學檢查相互佐證從而提高檢測效率。

表1 患者胸部HRCT影像學特征對比分析[n=32,例(%)]

a:重建薄層高分辨1 mm橫軸位圖像;b:重建高分辨1 mm冠狀圖像;c:重建高分辨1 mm矢狀圖像

3 討論

COVID-19是一種新型的呼吸道傳染病，該病起病急、傳播快、傳染性強。早期CT影像表現(xiàn)易與其他病毒性感染和炎癥性肺部疾病影像表現(xiàn)重疊，但也存在一些特征差異。多排螺旋CT臨床應用已經(jīng)非常成熟，具有掃描速度快、亞毫米級容積數(shù)據(jù)的優(yōu)勢，可將原始數(shù)據(jù)反復重建成不同層厚、不同算法的圖像。HRCT即是利用多排螺旋CT的容積數(shù)據(jù)進行薄層高分辨率算法重建后得到的圖像。其優(yōu)點是只需要一次掃描，通過改變重建參數(shù)即可獲得一組HRCT圖像，用于橫軸位圖像觀察以及后處理軟件的圖像重組，且無需增加患者輻射劑量。Schoepf等[7]認為通過螺旋CT容積數(shù)據(jù)重建得到的HRCT,能夠在一個掃描計劃中同時獲得厚層圖像和高分辨率圖像，有利于疾病的診斷，同時可減少患者的輻射劑量。因此，利用現(xiàn)有檢查手段，細致全面地顯示病灶特征，有助于快速鑒別診斷，切斷傳染源。

COVID-19早期典型征象為肺密度的改變，表現(xiàn)為磨玻璃樣密度或磨玻璃伴肺實變，多發(fā)或單發(fā)[8]。本研究病例以磨玻璃伴肺實變密度病灶為主(19例)，其次是磨玻璃密度病灶(13例)。磨玻璃密度的形成主要是肺小葉內(nèi)間質結構受到病毒攻擊和自身免疫反應水腫增厚,肺泡塌陷及局部毛細血管血容量增加，肺泡腔被部分填充所致[5，9]。CT影像中正常間質不顯影，當間質增厚超出了CT的分辨能力即表現(xiàn)為磨玻璃密度，HRCT空間分辨率高對于觀察病灶內(nèi)部變化具有顯著優(yōu)勢。本組病例中原始橫軸位圖像為5 mm，雖然可以觀察到密度變化，但是對于病灶內(nèi)部結構顯示欠佳。因此，重建HRCT時選用1 mm薄層，重疊30%重建，卷積核選擇極度銳利，可提高圖像空間分辨率[10]，重建后的圖像能夠很清晰地看到病灶內(nèi)有細小網(wǎng)格狀的改變，分葉征和毛刺征顯示清晰，比原始橫軸位圖像多發(fā)現(xiàn)3例病灶內(nèi)小葉間隔增厚和2例胸膜凹陷，但兩種方法差異不顯著，分析原因可能與病例數(shù)過少有關，且小葉間隔增厚多見于纖維化、水腫或間質性肺炎，在實變病變中不常見，而胸膜凹陷征則多見于腫瘤或炎性病變。本組病例跨葉、段病變在原始橫軸位上僅顯示12例，分析其原因為橫軸位僅能觀察到Z軸方向的病灶，對周圍解剖結構顯示欠佳，而肺部解剖分段復雜，僅從一個方向很難準確評估病灶范圍。MPR技術是利用薄層橫軸位數(shù)據(jù)將層面內(nèi)的體素重組，得到感興趣區(qū)內(nèi)的一組二維圖像，空間體素增加，能夠清楚顯示斜裂、水平裂及肺葉分段，對于橫軸位觀察到的病灶，結合MPR冠狀位、矢狀位觀察就能準確描述病灶范圍[11-13]。本組支氣管充氣征和血管束增粗征在HRCT橫軸位結合MPR重組圖像中顯示較原始橫軸位圖像診斷更明確，因為支氣管和血管走行在橫軸位上顯示為長軸的斷面，而支氣管充氣征是因為病原體侵犯支氣管上皮細胞，造成支氣管壁增厚、腫脹，但不完全阻塞細支氣管。因此單一斷面診斷支氣管充氣征顯示欠佳，利用MPR任意方向重組圖像的優(yōu)勢，沿支氣管、血管長徑觀察氣管壁厚度能夠有效支持氣管壁增厚的診斷。

本研究發(fā)現(xiàn)有部分患者無法控制呼吸，為此我們通過增加螺距來縮短掃描時間，掃描方向改為從足到頭，這樣可以減少或避免呼吸運動造成的偽影。多排螺旋CT掃描的容積數(shù)據(jù)及經(jīng)重建得到的HRCT圖像不僅提高了圖像質量，同時也減少了掃描時患者的輻射劑量。

綜上所述，COVID-19早期CT表現(xiàn)既有個體化特征，又有與其他肺部感染疾病影像表現(xiàn)的交叉點。在利用多排螺旋CT做早期篩查診斷工作時，應該盡量使用薄層、高分辨率算法的橫軸位圖像結合MPR重組技術觀察影像相關特征，實現(xiàn)對病灶的立體構象，為COVID-19的準確分析和鑒別診斷提供更加客觀的影像資料。