从SARS、MERS到COVID-19——以史为鉴——浅谈影像学在冠状病毒肺炎中的应用价值

侯 阳，郭启勇

（中国医科大学附属盛京医院，辽宁 沈阳 110004）

当下，新型冠状病毒肺炎（Coronary Virus Disease，COVID-19）成为全球最关注的突发公共卫生事件。作为新发现的冠状病毒科成员，其短期内爆发，导致人类对其流行病学特征、病理生理学机制、临床特点、生化检查及影像学特征等不甚明了。考虑到同种类型的病毒在其致病机制及病理生理学特征具有很大程度的相似性，本文回顾并比较COVID-19、严重急性呼吸道综合征（Severe acute respiratory syndrome，SARS）、中东呼吸道综合征（Middle East respiratory syndrome，MERS）的流行病学、临床、影像特征，探讨其影像学检查的应用价值及限度，以期为临床应用提出建议和指导。

1 21世纪流行性病毒性肺炎的疫情变迁

进入21世纪以来，随着病毒的变异进化及人类的大规模迁移，病毒在全球范围内的蔓延和爆发加剧。迄今为止，共导致4次病毒性肺炎的大流行，分别是SARS、甲型H1N1流感、MERS和COVID-19。除甲型H1N1流感属于正粘病毒科外，其他均属冠状病毒科。

在2003年SARS流行之前，已知仅有数量有限的冠状病毒在人体内传播，仅引起普通感冒等轻症疾病。然而在SARS大流行之后，研究者认识到冠状病毒显然可以越过物种壁垒并导致威胁人类生命的感染，且这些新发现的冠状病毒均具有广泛的传播力和高致病性[1]。

SARS从2002年11月开始，起源于中国广东省，其后在人与人之间大范围传播，并具有高死亡率，最终感染29个国家的8 098例患者，造成916人死亡[1]，从而将SARS确认为21世纪的第一种新型传染病。2004年SARS大流行宣布结束，当时没有再检测到患者感染。随后，在蝙蝠体内发现的某些疑似SARS-Cov病毒显示出在没有预先适应的情况下感染人类细胞的能力，这表明SARS-Cov或类似SARS-Cov病毒有可能再次出现。

2009年3月，墨西哥暴发甲型H1N1流感，疫情迅速在全球范围蔓延。此次流感为一种新型呼吸道传染病，其病原为新甲型H1N1流感病毒株。世界卫生组织（WHO）发布的官方数据显示，截至2009年8月19日，感染人数为182 166例，死亡人数达9 596人。

2012年9月沙特首次报告了2例临床表现类似于SARS的新型冠状病毒感染病例。2013年5月23日，WHO将这种新型冠状病毒感染疾病命名为“MERS”[2]。2018年WHO发布的官方数据显示，2012年至2018年9月16日MERS-CoV感染覆盖27个国家，实验室确认病例2 254例，至少造成800例死亡。

2019年12月以来，湖北省武汉市陆续发现不明原因肺炎患者，科研人员迅速确定这类病例的病原为新型冠状病毒，WHO确认并命名为2019-新型冠状病毒（2019-new coronal virus，2019-nCoV），该病原体感染所致的肺炎称为COVID-19。截止2020年2月12日12时，全国累计确诊59 883例，累计死亡1 368例。3种冠状病毒的流行病学特点见表1。

表1 SARS-CoV、MERS-CoV和COVID-19的流行病学和生物学特征

2 冠状病毒性肺炎中的影像方法选择及应用价值

2.1 影像学方法的选择

影像学方法的选择应充分考虑到影像技术显示病变特征的敏感性，疫情形势发展的需求和远期对受检人群产生的影响。COVID-19的主要靶器官为肺部。薄层高分辨率CT为其早期诊断的最佳影像技术。目前，推荐采用16层以上的容积CT扫描，机架转速0.5～0.8 s，薄层重建1.0～1.5 mm。常规的DR、厚层CT及低剂量CT检查容易遗漏病变早期的较淡的磨玻璃密度斑片影，不适用于早期病变的检查。当病变确诊后，结合既往防控SARS的影像应用经验，DR和低剂量CT可以作为病变演变动态观察的良好手段，用于判断病变的严重程度、治疗效果和评价预后。DR检查可作为不便移动危重患者的检查方法。

有专家建议采用CT对疫区社区隔离人员进行大规模筛查，以早期发现潜在感染者，引起公众广泛关注。对于此项建议的应用应持审慎态度，原因如下：①冬春季节为病毒性肺炎高发期，各类病毒病原体在CT的表现上广泛存在 “同影异病” 现象，COVID-19无明确特异性征象，CT不能替代病原学诊断；②该病CT表现和临床症状严重性不平行，且与核酸检测结果可能不一致，不宜夸大CT的作用，以免造成对治疗的误导；③部分病情进展迅速，单次CT阴性不能排除诊断，筛检效能存疑；④应用CT筛查需注意群体的验前概率，以免造成不必要的公共辐射暴露。

2.2 影像学方法的价值

流行性疾病的防控重点是“早发现、早诊断、早隔离、早治疗”。对于新发的疫情在病原学检测不充分的情况下，影像学方法具有协助临床确定诊断和提示病变机制的重大价值。影像学检查在流行性肺炎中的应用价值具体体现在以下方面：①有助于早期诊断，以便早期隔离、早期治疗，从而限制疾病蔓延；②从影像表型推演潜在的病理生理学基础，有助于揭示发病机制；③动态追踪病情变化，评估疗效及预后；④总结征象，提升鉴别诊断能力，预警新的暴发流行。

3 冠状病毒感染性肺炎的CT诊断及鉴别诊断

3.1 冠状病毒感染性肺炎的CT诊断

任何影像学改变都是病原体对靶器官损伤状况的外在表征。SARS患者尸检报告显示，其肺部的病理学主要表现为弥漫性肺泡损伤，即肺充血、出血、水肿、透明膜形成和肺泡上皮增生，肺间质改变，并观察到血管炎和血管内纤维素性血栓形成[3-4]。与此相似，MERS在肺部的病理表现为肺充血、水肿、炎性渗出、双肺散在分布的结节和间质性肺炎[5]。对于COVID-19而言，尚未见到明确的病理改变报道，据现有有限的影像学资料及临床表现推测，应与同属于β 属冠状病毒的SARS和MERS来说，肺部的病理特征应当有一定程度的相似性。

3.1.1 SARS的胸部CT表现

SARS的影像表现类似于其他社区获得性肺炎，初始可正常，但迅速进展，显示多灶性气腔实变，主要集中在下肺。多数患者外周肺受累，磨玻璃密度影和实变为主要表现，2周后可见间质增生改变。空洞、淋巴结肿大和胸腔积液也常见。急进患者表现为ARDS改变[1]。

3.1.2 MERS的胸部CT表现

MERS主要表现为胸膜下和基底部气腔病变，伴广泛的磨玻璃密度影和实变，而空洞罕见。死亡患者常见胸腔积液和气胸发生。痊愈后，可遗留纤维化改变[6-8]。

3.1.3 COVID-19的胸部CT表现

COVID-19常表现为双肺多发的斑片状磨玻璃阴影，实变影，多沿支气管血管束和胸膜下分布，局部可见增粗的血管影（图1a～1f），可伴有小叶间隔增厚呈现“铺路石”征，部分可表现为肺结节，淡薄的磨玻璃密度斑片影。进展期病变范围扩大，出现大小、程度不等的实变，实变内可见“空气支气管”征（图2a～2f）。部分病人可短时间内出现纤维性病变。严重者则呈弥漫实变，出现“白肺”改变。可有少量胸腔积液[8]。

图1 男，57岁，间断咳嗽12 d入院，确诊为新型冠状病毒肺炎。图1a，1b：首诊HRCT表现为左肺下叶基底段及左肺舌叶大小不等磨玻璃密度影,内伴少许实变、小叶间隔增厚、小血管增粗及细支气管管壁增厚 。右肺下叶背段胸膜下斑片状磨玻璃密度影。图1c，1d：3 d后复查HRCT，显示病变进展，原有左肺下叶基底段斑片影消散，局部残余纤维索条，舌叶及右肺下叶病变增大，左下叶基底段及双肺新增多发大小不等磨玻璃密度影，伴少许实变。双侧斜裂略增厚。图1e，1f：入院9 d后病变进一步进展，CT显示病变范围明显增大，以双肺胸膜下病变明显，且密度增高，双肺多发磨玻璃影内见小网格影，小叶间隔增厚，病变局部血管增粗。Figure 1.Male,57 years old,admitted to hospital due to intermittent cough for 12 days,with confirmed novel coronavirus pneumonia.Figure 1a,1b:The initial HRCT showed different sizes of ground-glass opacities (GGO) in the basal segments of lower lobe and lingual segment of upper lobe of left lung,with little solid changes,thickening of the lobular septum,thickening of the small vessels and thickening of the wall of bronchioles.GGO was also found in the posterior segment of lower lobe of the right lung.Figure 1c,1d:Three days later,the HRCT showed the lesions progressed.Although the original opacities in the basal segment of the left lower lobe were dissipated,with only local residual fibers left,the lesions in the lingual segment of the left lobe and basal segments of the right lobe progressed,new GGOs appeared in the basal segment of left lung and in other parts of both lungs,accompanied with little consolidation and slight thickening of bilateral oblique fissures.Figure 1e,1f:After 9 days of admission,the lesions progressed further.CT showed enlarged and denser lesions,particularly in the subpleural areas in both lungs,accompanied,accompany with multiple GGOs with meshes in both lungs,thickening of lobular septum and thickening of local blood vessels.

3.2 COVID-19的CT鉴别诊断

在疫情肆虐的当下，在肺炎的诊断中要把除外COVID-19作为首要任务。建立科学正确的鉴别诊断的思维非常重要。必须清醒的认识到以下几点：①COVID-19的影像学符合病毒性肺炎的一般特征，但不具备独立于其他病毒性肺炎的特异性。在其诊断时必须注重紧密结合流行病学、临床病史、症状及实验室检查，依靠上述手段通常与影像表现相似的非感染性疾病及冬春季常见的细菌性肺炎不难鉴别。②应将鉴别的重点集中到发热、白细胞计数不高、淋巴细胞计数减低，肺内出现磨玻璃片状影像及抗炎治疗无效的病人。鉴别诊断的疾病主要包括支原体肺炎及其他病毒性肺炎。③认识COVID-19的一些相对常见的影像表现有助于缩小鉴别诊断的范围。④及时掌握关于COVID-19最新的研究成果，加深对疾病的理解，动态地观察影像的变化，紧密结合临床和实验室检查，作好病变影像改变的阶段性总结，这样才能举一反三，不断提高甄别能力。

3.2.1 与支原体肺炎的鉴别

支原体肺炎的常见征象有多叶段分布的磨玻璃密度影，磨玻璃密度斑片影中夹杂实变影，或病变进展呈融合实变影，且以下肺为主，胸水少，纵隔淋巴结不大等特征，极易与COVID-19感染性肺炎混淆（图3a～3d）。但是支原体肺炎的易感人群以儿童及青年为主，中年以上仅占15%左右。且由于支原体肺炎早期症状轻微，多不会进行CT检查，因而单纯磨玻璃阴影的显示较COVID-19少，支原体肺炎的实变和肺不张更为多见。此外，临床症状较重而影像表现轻微也是其特点之一，最终鉴别需依赖病原学诊断。

3.2.2 与其他病毒性肺炎的鉴别

病毒性肺炎的CT表现主要受宿主的免疫状态和病毒病原体的病理生理学机制的影响，不同病原体之间CT特征存在极大的相似性，同一类患者肺内表现呈现出多样性、多变性的特点（图4a～4f，5a～5d）。此外，合并细菌感染也很常见。上述情况增加了鉴别诊断的难度。应充分重视流行病学史，确诊需要病原学检查[9]。各种常见病毒性肺炎的临床特点及CT征象见表2。

图2 女，53岁，发热8 d，干咳、气短4 d入院，确诊为新型冠状病毒肺炎。图2a，2b：首诊CT表现为双肺多发大小不等斑片状磨玻璃密度影，左肺上叶病变内见实变，支气管血管束增粗。图2c，2d：治疗5 d后，HRCT表现为病变进展，新增病变、原病灶范围扩大。双肺胸膜下多发大小不等斑片状渗出，实变为主伴少量磨玻璃密度，支气管血管束增粗、扭曲，右下肺见实性小结节，右肺中叶见淡薄磨玻璃密度小斑片影。双侧叶间裂略增厚。图2e，2f：治疗10 d后，复查胸部CT表现为大片实变吸收、消散，转为磨玻璃密度影，且部分病变区内可见纤维化形成。Figure 2.Female,53 years old,admitted to hospital due to fever for 8 days,dry cough and shortness of breath for 4 days,with confirmed novel coronavirus pneumonia.Figure 2a,2b:The initial CT showed different sizes of ground-glass opacities (GGO) in both lungs,consolidation in the left upper lobe and thickening of bronchovascular bundles.Figure 2c,2d:After 5 days of treatment,HRCT showed the lesions progressed,new lesions appeared and the original lesions were enlarged.Multiple difference sizes of patch-like exudation and consolidation with little GGO,and thickening and distortion of bronchovascular bundles were found in the subpleural areas in both lungs,solid nodules were found in the right lower lobe and small patches of GGO were found in the right middle lobe,bilateral interlobular fissures were slightly thickened.Figure 2e,2f:After 10 days of treatment,CT showed that most of the consolidations were absorbed and dissipated,and turned into GGOs,and fibrosis were found in this area.

图3a～3d 女，35岁，咳嗽2月，发热3 d就诊，确诊为支原体肺炎。胸部CT表现为主要累及右肺下叶，磨玻璃影内伴较多实变，小叶间隔增厚，“铺路石”征，支气管血管束增粗，少量胸腔积液。Figure 3a～3d.Female,35 years old,admitted to hospital due to cough for 2 months,fever for 3 days,diagnosed as mycoplasma pneumonia.Chest CT showed that lesion was mainly found in the right lower lobe,GGO with large areas of consolidation,thickening of lobular septum,“paving stone” sign,thickening of bronchovascular bundles,and a small amount of pleural effusion.

图4 男，44岁，间断咳嗽1周，发热伴气短3 d，确诊为甲型H1N1流感肺炎。图4a，4b：首诊CT表现为双肺多发磨玻璃密度影，以背侧及胸膜下为主，部分合并实变。图4c，4d：1 d后复查胸部CT显示双肺磨玻璃影及实变较前增多、加重。图4e，4f：入院治疗10 d后，CT显示双肺磨玻璃影及实变部分吸收，双肺可见新增的索条影及蜂窝状影。Figure 4.Male,44 years old,admitted to hospital due to intermittent cough for 1 week,fever with shortness of breath for 3 days,diagnosed as influenza A (H1N1) pneumonia.Figure 4a,4b:The initial CT showed multiple GGO in both lungs,mainly in the dorsal and subpleural areas,with partial consolidation.Figure 4c,4d:Chest CT after 1 day showed that the GGO and consolidation of both lungs increased and aggravated.Figure 4e,4f:After 10 days of treatment,follow-up CT showed partial absorption of GGO and consolidation in both lungs,with newly-formed fibrosis and honeycomb opacity.

图5a～5d 女，65岁，发热、咽部不适5 d入院，确诊为甲型H1N1流感肺炎。胸部CT表现为右肺上叶磨玻璃影及左肺下叶的模糊斑片影，其内部分实变。病变区小血管增粗。Figure 5a～5d.Female,65 years old,admitted to hospital due to fever and pharynx discomfort for 5 days,with confirmed influenza A (H1N1) pneumonia.Chest CT showed GGOs in the right upper lobe and patchy opacities in the left lower lobe,with partial consolidation.Thickening of small vessels was also found in the lesion area.

表2 常见病原体（病毒为主）引起的肺炎影像学征象比较

4 COVID-19带给肺炎影像研究的思考

每次疾病爆发都有助于我们学习如何更好地应对未来的潜在危机。作为影像工作者，我们应更为关注肺部感染性疾病的影像学研究，加强临床、流行病学、微生物学和影像学之间跨学科知识的融通，加强肺炎诊治的MDT协作，合理发挥影像技术的价值。积极利用疫情的影像资源进行大数据挖掘，利用人工智能和影像基因组学等先进手段，更好的认识疾病特征和演变规律，更好地甄别并提升效率、效能，应对未来的挑战。

放眼未来，各种潜在的病毒流行仍会越来越多地考验我们恰当应对的能力。只有以史为鉴，以影为鉴，因时制宜，因人制宜，科学合理的应用，才能更好地发挥影像学的价值。当下，在党和政府的强有力地领导下，科研人员和医务人员共同努力，万众一心，共度时艰，定能取得抗击COVID-19的最终胜利。最后，祈祷阴霾早些散去，祝福祖国繁荣昌盛！ 祝福人民健康平安！