1024矩阵超高分辨CT靶重建显示新型冠状病毒肺炎典型征象的价值

吕绍茂，林 禹，康江河，段少银,张伟国，王金岸

(1.厦门大学附属中山医院影像科，福建厦门 361004；2.陆军军医大学大坪医院放射科，重庆 400042)

由新型冠状病毒(severe acute respiratory syndrome coronavirus 2，SARS-CoV-2)导致的新型冠状病毒肺炎(novel coronavirus disease 2019，COVID-19)迅速波及多个国家和地区，引发了全球广泛关注[1]。COVID-19传播速度快、临床症状不典型，易漏诊误诊，确诊依赖病毒核酸检测，但其假阴性率较高[2-3]。高分辨率CT(HRCT)具有方便、准确、快捷的特点，对病变大小、范围、密度等显示精确，在COVID-19早期筛查、诊断和分诊中起到关键作用[4-6]。COVID-19患者胸部HRCT特征性表现为磨玻璃病灶及病灶内小叶间隔增厚、血管束增粗及铺路石改变等，病灶内细微结构的显示对于COVID-19诊断尤为关键，常规HRCT显示磨玻璃病灶内部细微结构存在缺陷和不足[7-8]。

1024矩阵超高分辨CT(ultra high resolution CT,U-HRCT)相对512矩阵常规高分辨CT(C-HRCT)，在相同FOV内，能使单位体积内有效像素提高4倍左右，不仅能显示亚毫米级磨玻璃病灶，还能对病变的范围和程度进行精准定量，已经在内耳等微小结构及3 cm以下磨玻璃结节取得了应用[9-13]。基于此，本研究采用二元 logistic回归分析诊断COVID-19的典型影像证据，对照U-HRCT与C-HRCT在病灶细节显示的差别，探讨U-HRCT靶重建显示COVID-19典型征象的价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料

回顾性分析2020年1月22日至2月15日厦门大学附属中山医院行CT检查的63例COVID-19疑似患者，其中男35例，女28例，年龄 6～69岁，平均(35.0±10.6)岁；COVID-19确诊病例13例，其他肺炎44例，磨玻璃结节6例。

1.2 方法

1.2.1仪器

采用Philips Ingenuity CT扫描仪(荷兰Philips Healthcare公司)。嘱患者仰卧，扫描时屏气，头先进，扫描范围自肺尖到肺底。扫描参数：管电压120 kV，mAs：剂量指数15～20，准直64×0.625 mm，螺距1.2，扫描速度0.75 s/rot， 扫描层厚2 mm，重建层厚2 mm，间隔2 mm，FOV 35 cm。将所获原始数据分为A组(C-HRCT)、B组(U-HRCT)，在相同的小FOV下，每组采用iDose4-3、iDose4-5迭代重建进行1 mm层厚及间隔进行重建，得到4组数据。

1.2.2图像分析

1.2.2.1典型征象分析

由2名具有10年以上工作经验的放射科医师在不知道其他结果的情况下对所有患者的CT资料进行评估。评估的内容包括：(1)病灶的密度(单纯磨玻璃、混杂磨玻璃、实变)、分布(单发或多发、胸膜下距离)；(2)病灶内支气管充气征(支气管管壁是否光整)；(3)病灶内血管增粗、小叶间隔显示、铺路石征象等(有无此征象)。

1.2.2.2图像质量客观评分

将图像传输至Philips IntelliSpace Portal工作站，关闭相关信息，在固定肺窗(窗宽1 600 HU、窗位-600 HU)，对两组iDose4-3、iDose4-5图像进行重建测量和评价。于气管隆突水平、左心房水平在肺组织内(避开肺纹理及病变区)分别选取感兴趣区域(ROI，面积约50 mm2),测量标准差，同时记录其平均CT值，计算信噪比(SNR)。每一个ROI测量3次取其平均值。SNR=CTn/SDn，其中CTn、SDn为肺组织平均CT值和噪声(SD)值。

1.2.2.3图像质量主观评分

图像在同样放大比例情况下，由2名具有10年以上工作经验的放射科医师对图像质量进行量化评估，意见不同时，协商达成一致。以5分制对图像质量进行评分，评价内容包括图像噪声、近胸膜2 cm血管支气管显示情况、病灶及病灶内部结构显示情况、诊断可行性等。5分：病变和血管结构清晰、无伪影；4分：病变和血管结构显示尚可，有少量伪影;3分：病变和血管结构较模糊，有较多伪影，但不影响诊断;2分：病变和血管结构较显示不清，有明显伪影，无法满足诊断；1分：病变和血管结构较显示模糊，有各种伪影，无法诊断。

1.3 统计学处理

2 结 果

2.1 基本情况

入组病例共计63例，部分患者有复查CT资料，共获得75组CT资料进行分析统计，COVID-19确诊患者基本为输入性病例或接触史(12/13)。

2.2 CT特征

COVID-19的磨玻璃病灶以单纯为主(75.00%)，其他病变病灶以混杂密度为主(64.41%)；COVID-19病灶分布以胸膜下2 cm内为主(87.50%),病灶内血管增粗、支气管充气征、小叶间隔显示、铺路石征象常见，分别为87.50%、81.25%、81.25%、93.75%。除病灶分布外，其余征象二者比较差异均有统计学意义(P<0.05)，见表1。

2.3 二元logistic回归分析

病灶分布、病灶内血管增粗及小叶间隔显示、铺路石征象对诊断COVID-19具有一定的价值(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)，病灶密度及支气管充气征的预测价值不高(P>0.05)，见表2。

表1 COVID-19与其他病变CT特征分析

2.4 ROC曲线分析

病灶分布、病灶内血管增粗及小叶间隔显示、铺路石征象的AUC分别为0.887、0.870、0.813、0.926，敏感性和特异性分别为84.8%、90.1%，85.1%、85.4%，77.9%、81.4%，92.5%、91.5%，见图1。

表2 CT征象的logistic回归分析

图1 ROC曲线分析

2.5 C-HRCT与U-HRCT图像质量评分

除病灶边缘、病灶内铺路石征象外，其余主观评分的差异均有统计学意义(P<0.05)，见表3。随着迭代等级的提高，SD下降，SNR升高；同一迭代等级，U-HRCT的SD高于C-HRCT,SNR低于C-HRCT，差异有统计学意义(P<0.05)。iDose4-5迭代等级的U-HRCT与iDose4-3条件下C-HRCT图像质量差异无统计学意义(P>0.05)。在显示病变结构及肺组织血管结构方面，iDose4-5迭代等级的U-HRCT评分最高。在有些病灶内部结构显示方面高迭代等级的C-HRCT评分低于低迭代等级，但差异无统计学意义(P>0.05)。

表3 C-HRCT与U-HRCT图像质量评分及对病灶内显示情况

2.6 典型病例

女性，43岁，C-HRCT可以显示支气管管壁及铺路石征象，但没有U-HRCT显示清晰，见图2。男性，38岁，U-HRCT可以清晰显示铺路石征象及小叶间隔、病灶内支气管充气征，支气管边缘光整，见图3。男性，36岁，U-HRCT可以清晰显示病灶内支气管充气征，支气管边缘光整，血管增粗，见图4。

A：C-HRCT;B:U-HRCT。

A：C-HRCT;B:U-HRCT。

A：C-HRCT;B:U-HRCT。

3 讨 论

COVID-19具有较强的传染性，且病情发展迅速，严重者会出现急性呼吸窘迫综合征、呼吸衰竭等疾病，甚至可能会导致死亡[14]。诊断主要依靠流行病学、临床表现、影像学及实验室数据综合诊断。胸部CT，尤其是HRCT在COVID-19疑似病例及确诊病例诊断中都具有重要的价值[8,15]。虽然COVID-19的影像表现与其他病毒性肺炎相似，鉴别诊断较为困难，但仍表现出一定的特征性影像，尤其在磨玻璃病灶表现时候。目前文献报道[16-17]提示了这些典型征象，比如磨玻璃病灶的分布、密度改变，磨玻璃病灶内的典型铺路石征象，小血管增粗，支气管壁的结构改变等。

本研究资料中确诊COVID-19的患者，病灶以胸膜下分布及磨玻璃表现为主，病灶内血管增粗、支气管充气征、小叶间隔显示、铺路石征象常见。采用的小样本二元logistic回归分析结果论证了磨玻璃病灶分布、病灶内血管增粗及小叶间隔显示、铺路石征象对诊断COVID-19具有一定的价值，可以更准确地诊断COVID-19，这与文献报道基本一致[18]。

磨玻璃病灶的内部结构显示对于诊断COVID-19有重要价值[19]。然而在实际扫描工作中，这些病灶内部细节的显示与扫描技术有关。U-HRCT采用了1024×1024矩阵，使得单位面积内所包含的有效像素提高4倍，可以更好地显示病灶的形态学特点[9-13]。因此，本研究对常规扫描的图像进行回顾性U-HRCT重建，并与C-HRCT图像进行对比，以期更为准确地显示磨玻璃病灶的内部结构，提高COVID-19诊断的准确性。U-HRCT相对于C-HRCT的图像SD升高，SNR下降，迭代重建技术可以降低SD，提高SNR[20-21]。但是迭代等级过高，除了重建速度慢之外，病变边缘、病变区及正常肺组织区的密度有被均匀化的趋势，影响病变内部结构的观察，因此选择合适的迭代等级比较重要[22-23]。本研究对比分析了iDose4-3、iDose4-5迭代等级U-HRCT与C-HRCT图像质量，笔者认为选用iDose4-5迭代重建既可以降噪改善图像质量，又可以提高图像空间分辨率和密度分辨率，重建速度适合临床工作。在显示病变结构及肺组织血管结构方面，iDose4-5迭代等级的U-HRCT评分最高，特别是病灶内部结构对诊断有重要价值的征象包括血管增粗、小叶间隔显示优势明显。但在显示铺路石征象方面，二者差异无统计学意义，可能在小叶间隔显示与铺路石征象判读存在主观人为因素。

本研究的局限性：(1)纳入样本量少，统计学分析可能出现偏差；(2)所有病例采取的是回顾性靶重建，没有对比大矩阵U-HRCT靶扫描图像差异；(3)图像质量评估时，没有把体重指数及辐射剂量考虑进去等。

综上所述，U-HRCT在诊断COVID-19较C-HRCT有优势，特别是在显示病灶关键细节方面，可以帮助放射科医师精准评估磨玻璃病灶的内部结构，结合患者的流行病学史可以及时、准确、快速诊断COVID-19，对疾病进行诊断分期及治疗疗效评估。