影像学检查在病毒性肺炎诊断中的应用

史张 李晶 蒋涛 刘崎 陆建平

海军军医大学第一附属医院影像医学科,上海200433

2020年伊始,新型冠状病毒肺炎 (coronavirus disease 2019,COVID-19)在武汉蔓延,随后席卷整个中国及全世界181 个国家。目前该病作为急性呼吸道传染病已纳入《中华人民共和国传染病防治法》规定的乙类传染病,并按甲类传染病管理。随着发病人数和死亡病例的增多,能够及时准确地诊断COVID-19至关重要,其中影像学检查成为初期最重要的手段之一。

病毒性肺炎的影像表现多样,与其他非病毒性肺炎的影像表现亦有重叠,如何鉴别是临床工作的主要难点,并且COVID-19与近年来爆发的其他新病毒肺炎,包括严重急性呼吸综合征 (severe acute respiratory syndrome,SARS)冠状病毒和中东呼吸综合征 (Middle East respiratory syndrome,MERS)冠状病毒感染等,具有很多相似表现[1]。在影像学模式的基础上,有许多指标可用于识别病毒病原体,这些指标与病毒感染的发病机制有关。虽然不是所有的病例都表现出典型的模式,但大多数典型的病毒性肺炎的影像学特征可以根据病毒类型进行分类,从而减少抗生素的使用。本文以临床中常见的病毒性肺炎为主要目标,就不同病原体 (包括新病原体)引起的病毒性肺炎的临床及影像学特点进行综述。

1 影像检查方法

病毒性肺炎常用的影像学检查手段是X 线和CT,两者各有特点,前者简单快捷,后者准确精细。虽然目前病原体检测依然是诊断的金标准,但在疾病发展的早期影像学检查已经成为重要的诊断手段之一。

1.1 X 线 通常发病早期无明显X 线表现,不易检出,可有支气管炎或细支气管炎表现,呈局限性斑片状或团块状阴影。进展期X 线表现为双肺斑片状高密度影,伴或者不伴有间质改变,以肺外带为主,亦可为单侧表现;可见多发斑片影合并散在磨玻璃结节 (ground glass opacities,GGO)。少数患者可合并气胸、胸腔积液等。

1.2 CT CT 是目前最主要的影像学检查手段,尤其是高分辨率CT,其有效率、准确率和检出率均较高。病毒性肺炎的CT 表现多与病毒感染的发病机制相关。例如,流感病毒弥漫性侵袭呼吸道上皮,引起坏死性支气管炎和弥漫性肺泡损伤,表现为肺实变;腺病毒累及末梢细支气管,引起细支气管炎,可伴有坏死性支气管肺炎,而单纯疱疹病毒 (herpes simplex virus,HSV)对气道和肺泡均有影响,这2种病毒引起的肺炎均可表现为多灶散在的空气支气管征和支气管周围实变影。在接受肺活检的HSV 肺炎患者中,CT 图像上的GGO 区域与病理弥漫性肺泡损伤相对应。

2 冠状病毒肺炎的临床及影像特征

人类冠状病毒被认为是导致少儿、老年和免疫缺陷患者感染的重要病原体,包括上呼吸道和下呼吸道感染,甚至出现ARDS[2]。目前,除COVID-19 外,引起人类大规模传播的冠状病毒还有SARS和MERS。

2.1 COVID-19肺炎 COVID-19 属于β属冠状病毒,与蝙蝠SARS样冠状病毒同源性达到85%以上,称为SARS冠状病毒-2[3-4]。目前,病毒感染的患者为主要传染源,传播途径是经呼吸道飞沫和接触传播,主要机制是冠状病毒与黏膜中内皮细胞的血管紧张素转换酶Ⅱ受体结合,从而进入人体细胞进行病毒RNA 转录和表达,并导致弥漫性肺泡损伤[4]。目前,该肺炎的潜伏期为14 d左右,年龄集中在40～60 岁,有基础疾病者居多,可家族性聚集传播[5]。以发热、乏力、干咳为主要表现;少数患者可无症状,或伴有鼻塞、咽痛和腹泻等症状[6]。轻型患者可仅表现为低热、乏力等,甚至可无肺炎表现。重症患者可在发病1周后出现呼吸困难、低氧血症、ARDS、休克以及难以纠正的代谢性酸中毒和凝血功能障碍等。核酸检测和病毒基因测序是实验室检查的主要确诊方法;而血液检查中多数患者早期可表现为白细胞总数正常或减少,淋巴细胞计数减少,C反应蛋白和血沉升高,部分危重患者可有肌钙蛋白增高。影像学检查中,COVID-19 在肺部的影像表现与SARS冠状病毒[7]和MERS 冠状病毒[8-9]相类似,但也有所区别。CT 主要用于早期疾病的判别,表现为双肺多发 (76%),病变沿支气管束走形分布,多位于外周带(33%),以局限性GGO (86%)和斑片状实变影 (29%)为主,其内肺纹理多呈网格状改变[1]。早期可见双肺多发小斑片状稍高密度影,分布相对局限,伴或者不伴有间质改变。进展期可表现为双肺多发GGO,累及多个肺叶,可见肺实质浸润影,严重者可出现双肺实变。胸腔积液及气胸少见。危重期双肺呈弥漫性实变影,伴或不伴条索影,可见支气管充气征[10-11]。

2.2 SARS肺炎 2003年SARS型肺炎首次被发现于中国广东省,60岁以上患者居多 (43%～50%),人畜均可感染。患者多表现为流感样症状,发热为主要临床表现。SARS的影像学特征与其他社区获得性肺炎相似。最初的胸片表现正常,但很快进展为多发性肺实变,主要分布于肺下段。大多数患者累及肺外周带。单发病灶较多发病灶更为常见[12]。CT 上可合并有多发GGO,2周后见网格样改变。空洞、淋巴结增大和胸腔积液少见[13]。

2.3 MERS肺炎 MERS病毒是β属冠状病毒的新成员,与SARS病毒不同,2012年发现于沙特阿拉伯地区,2015年又大规模流行于韩国。临床症状类似于其他下呼吸道疾病,包括发热、咳嗽、呼吸困难等[14]。感染后可迅速发展为ARDS、多器官衰竭,甚至死亡。MERS比SARS更容易发展为呼吸衰竭,并诱发急性肾损伤[14]。约20%的病例是在医务工作者和与骆驼有密切接触者中发现的。MERS型肺炎在CT 上表现为胸膜下和基底部磨玻璃密度影,伴弥漫多发GGO 和实变,空洞较少见[15]。早期可见于外周GGO 相关的淋巴结增大。胸腔积液和气胸常见于重症或死亡病例,而纤维化改变是康复患者最主要的并发症[15]。

3 非冠状病毒肺炎的临床及影像特征

3.1 流感病毒肺炎 流感病毒属于正黏病毒科,它们是单链RNA 病毒,可分为甲、乙、丙三型,是最常见的病毒性肺炎病因之一。其中,甲型和少部分乙型可引起流感病毒型肺炎。流感病毒是引起季节性上呼吸道感染的重要病原体,可以导致周期性、地方性和大范围流行性的气管和主支气管感染[16]。感染通常很轻微,局限于上呼吸道。但在慢性病患者、老年人和婴儿中,可出现甲型流感病毒感染的严重并发症,包括出血性支气管炎或暴发性肺炎[16]。感染通常以每年冬季暴发的形式发生。根据甲型流感病毒的2种表面蛋白,即血凝素和神经氨酸苷酶,可以将甲型流感病毒分为H 和N 2个亚型。甲型流感病毒引起的猪流感包括H1N1、H1N2、H2N1、H3N1、H3N2和H2N3亚型[17]。流感病毒型肺炎患者的X 线胸片和CT 可表现为双肺网状结节样磨玻璃密度影,伴有或不伴有局灶性肺实变,病灶通常位于双肺下叶。弥漫性肺泡损伤或继发感染可表现为边界不清的斑片状或结节性实变影,常在3 周内消失[18]。进展到弥漫性肺损伤的患者可以表现为ARDS,或者在H1N1病例中表现为组织肺炎[19]。胸腔积液很少见。有时也可见继发性细菌性肺炎发生,特别是肺炎链球菌的感染。肺小叶的实变有助于对重叠的细菌性感染的诊断[20]。

3.2 禽流感病毒肺炎 禽流感病毒是由甲型流感病毒的H5N1亚型引起的,大多数人类感染是在与受感染的禽类密切接触后发生的,其总死亡率高达60%[21]。禽流感病毒肺炎最常见的影像表现是多灶性肺实变影,CT 表现主要为局灶性、多灶性或弥漫性GGO 及肺实变影,也可见小叶中央性结节、肺大疱和淋巴结增大等征象[22]。随着疾病的进展,影像学上亦可见胸腔积液和空洞,患者通常表现为快速进展性肺炎,可导致ARDS。

3.3 腺病毒肺炎 腺病毒是一种双链DNA 病毒,有50多种血清型,占儿童呼吸道感染的5%～10%[23]。它可引起呼吸道上皮细胞溶解。临床表现为咽炎、支气管炎、细支气管炎或支气管肺炎。在大多数免疫功能正常的患者中,腺病毒肺炎多为轻度伴有上呼吸道症状,并在2周内消退。据报道,社区暴发性腺病毒感染主要由14型腺病毒引起,与年龄较大、慢性基础疾病和低淋巴细胞计数有关[24]。对于免疫缺陷的患者,腺病毒感染表现出更严重和致命的ARDS。腺病毒肺炎在CT 上表现为双侧多发性GGO,呈肺叶或节段性斑片状分布,与细菌性肺炎相似。恶性肺气肿和肺不张常见于婴幼儿。可合并长期腺病毒肺炎后遗症,如支气管扩张、闭塞性细支气管炎、Swyer-James-Macleod综合征[23]。

3.4 疱疹病毒肺炎 HSV 是一种大型DNA 病毒,可引起原发性 (急性)或非原发性 (慢性或潜伏)感染。严重致病性人疱疹病毒有HSV-1型和2型、水痘带状疱疹病毒、EB病毒、巨细胞病毒、疱疹病毒6型和7型。免疫无缺陷和免疫缺陷患者均可感染。HSV 肺炎主要由HSV-1 型引起,很少由HSV-2型引起[25]。HSV-1型肺炎通常为局灶性,健康人耐受性好。诱发的主要因素包括严重烧伤、获得性免疫缺陷综合征、恶性肿瘤、器官移植、插管创伤、吸烟和慢性吸烟。HSV 感染在病理诊断上可表现为3种肺部病变:坏死性支气管炎、坏死性肺炎或间质性肺炎。呼吸道感染患者可出现发热、咳痰、气短和气管溃疡相关的假膜引起的上呼吸道阻塞症状。HSV 肺炎在X 线胸片上通常表现为双肺斑片状实变影和散在多发GGO,呈小叶、节段或亚节段分布,也可见网格样改变[26]。CT 主要表现为多灶、节段或亚节段分布的GGO,胸腔积液较常见[23]。少数病例可见小叶中央型结节,可能是由病毒性肺炎本身、多发出血性结节或同时存在真菌肺炎而引起的[27]。

3.5 呼吸道合胞病毒 (respiratory syncytial virus,RSV)肺炎 人类RSV 的感染可导致无年龄差别的细支气管炎、肺炎和哮喘,婴儿、幼儿和免疫缺陷者很可能出现严重的呼吸道感染[28]。最近的一项前瞻性研究[29]表明,RSV 是美国社区获得性肺炎住院儿童中最常见的病毒病原体(28%)。在这项研究中,5 岁以下的儿童比较大的儿童更容易受到感染 (分别为37%和8%)。CT 可用于RSV 肺炎和腺病毒肺炎的鉴别[23]。RSV 肺炎表现为气道中心分布的树芽征和支气管壁增厚,伴或不伴沿着支气管束走形的实变。

3.6 副流感病毒 (human parainfluenza virus,HPIV)肺炎 HPIV 是一种单链RNA 病毒,属于副黏病毒科。HPIV 由4种血清型组成,它们通过与呼吸道纤毛上皮结合而导致呼吸道疾病。HPIV 感染的表现多种多样,包括中耳炎、结膜炎、咽炎、支气管炎和肺炎。HPIV 感染是造血干细胞移植受者和血液系统恶性肿瘤患者常见的疾病和死因[30],并且HPIV 是ICU 中患者感染病毒的第二常见病毒 (20.8%),合并细菌感染也较为常见。HPIV 的感染与季节可能有关,主要发生在6 月至9 月 (46.7%)。在CT 上,HPIV 肺炎多表现为多发性GGO 和实变影,与细菌性肺炎较难鉴别,约25%的患者表现为小叶中心性结节伴支气管壁增厚[31]。麻疹病毒也属于HPIV 的一种,是儿童感染的常见原因之一。在麻疹疫苗研制之前,许多麻疹患者出现发热、黄斑丘疹、咳嗽、鼻炎或结膜炎。严重的麻疹患者可表现为肺炎、失明、肠胃炎和脑炎。典型麻疹肺炎CT 上表现为支气管周围结节性浸润影和网格样改变,小叶间隔增厚,常伴有肺门淋巴结增大和胸腔积液[23]。随访CT 可见肺间质纤维化改变。

4 非病毒肺炎的临床及影像特征

非病毒肺炎包括细菌性肺炎、真菌性肺炎和其他类型肺炎,其中以细菌性肺炎最为常见。细菌性肺炎按照解剖部位可分为大叶性肺炎、小叶性肺炎和间质性肺炎;按照细菌类型又可分为肺炎链球菌、葡萄球菌、流感杆菌、肺炎杆菌、军团菌等肺炎。不同的细菌引起的肺炎影像表现有所不同,但X 线胸片和CT 上主要表现为多发斑片状磨玻璃密度影,多伴有支气管充气征。通常结合临床症状与实验室检查便可诊断[32]。

综上所述,影像学检查是早期发现病毒性肺炎的重要手段,尤其是高分辨率CT 检查率和准确率较高,并且对于早期实验室检查假阴性但有临床症状的患者CT 的检查尤为重要。然而,由于同一病毒家族的病毒具有相似的肺炎发病机制 (目前流行于全球的COVID-19 肺炎与SARS肺炎和MERS肺炎影像表现类似),其成像特点具有明显的相似性,因此在早期病毒性肺炎的影像表现上较难精准鉴别,但可引起人类大规模流行疾病发生,诊断时应该结合临床症状、实验室检查和影像表现做到早期诊断、及时治疗和严格隔离。

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