新型冠状病毒肺炎的临床及CT表现研究进展

张凤艳,乔 英,张 辉(山西医科大学第一临床医学院CT影像科,太原 03000;山西医科大学;通讯作者,Email:zhanghuimr@63.com;共同通讯作者,Email:503469@63.com)

2019年12月份以来,湖北省武汉市爆发不明原因肺炎[1],实验室病原学检测感染者的呼吸道上皮细胞中分离出一种新型冠状病毒[2],国际病毒分类委员会将其命名为严重急性呼吸综合征冠状病毒2(severe acute respiratory syndrome coronavirus 2,SARS-CoV-2),WHO将该病毒引起的疾病命名为新型冠状病毒病(coronavirus disease 2019，COVID-19)，引起的肺炎命名为新型冠状病毒肺炎。国家卫健委发布2020年1号公告,将COVID-19纳入《中华人民共和国传染病防治法》规定的乙类传染病,采取甲类传染病的防控措施。胸部CT检查在此次疫情中发挥了重要的作用,目前人们对COVID-19胸部CT表现的认识仍处于初期阶段,值得深入研究和探讨,本文参照文献进行归纳、总结,旨在进一步加强临床及影像医师对COVID-19胸部影像表现的认识。

1 病原学特点

冠状病毒为有包膜的单股正链RNA病毒,根据基因表型可分为α、β、γ和δ属,SARS-CoV-2属于β属冠状病毒,颗粒呈圆形或椭圆形,常为多形性,直径50-200 nm[4]。通过S-蛋白与人血管紧张素转化酶2(ACE2)互相作用的分子机制,感染人的呼吸道上皮细胞[5],以飞沫及接触等方式在人群中传播,少数经气溶胶与消化道传播,人群普遍易感[6]。病毒序列比对分析表明蝙蝠可能是SARS-CoV-2的自然宿主,也可能存在未知的中间宿主。冠状病毒对热敏感,56 ℃环境中30 min、乙醚、75%乙醇、含氯消毒剂等脂溶剂均可有效灭活冠状病毒。

2 临床特征

COVID-19潜伏期一般为1-14 d,多数3-7 d出现症状,临床症状主要表现为下呼吸道感染,如发热、干咳、气短、进行性呼吸困难等。部分病例可以非呼吸系统为首发表现,如:纳差、恶心呕吐、腹泻、头痛、心慌、结膜炎等,少数患者早期无明显症状。多数患者预后良好,老年或有慢性基础疾病的患者预后较差[5]。病情严重者急速进展为急性呼吸窘迫综合征(acute respiratory distress syndrome,ARDS)、脓毒症休克、难以纠正的代谢性酸中毒和凝血功能障碍及多器官功能衰竭[7]。COVID-19患者实验室检查早期外周血白细胞总数正常或减低,淋巴细胞计数减少,部分患者可出现肝酶、LDH、肌酶和肌红蛋白增高(多为一过性)。部分危重症可见肌钙蛋白增高。多数患者血清C反应蛋白和血沉升高,降钙素原正常。严重者D-二聚体升高,外周血淋巴细胞进行性减少。呼吸道分泌物、血液、粪便等标本中新型冠状病毒核酸检测结果阳性者即可确诊感染[5],但临床上存在少数病例虽有接触史和典型临床、影像表现,新型冠状病毒核酸检测为阴性。

根据患者的临床表现COVID-19分为普通型、重型和危重型[8]。普通型:具有发热、呼吸道症状以及具有肺炎的影像学表现。在普通型的基础上,出现以下情况之一者为重型:①出现气促(RF≥30次/min);②静息状态下,指血氧饱和度≤93%;③动脉血氧分压(PaO2)/吸氧浓度(FiO2)≤300 mmHg。新型冠状病毒肺炎诊疗方案(试行第六版)增加了肺部影像学显示24-48 h内病灶明显进展>50%者按重型管理。符合以下任意一项者诊断为危重型:①呼吸衰竭,且需要机械通气;②出现休克;③合并其他器官功能衰竭需要ICU监护治疗。截止2020年2月11日中国内地全部报告确诊病例中大多数患者(80.9%)仅表现为轻症或普通型[9]。

3 影像学表现

影像学检查是诊断COVID-19快捷、方便的手段之一,胸部X线检查对于病变处于早期,或磨玻璃密度为主改变的漏诊率较高。CT尤其是高分辨CT(high resolution computed tomography,HRCT)可以清晰显示病灶细节,并可对图像进行量化评估,已成为COVID-19患者筛查、诊断及疗效随访的重要手段之一。新型冠状病毒肺炎的CT表现依据病灶的范围和演变分为早期、进展期、重症期、恢复期。

3.1 早期

表现为磨玻璃样密度影、棉团状及晕状小结节影,边缘较清晰锐利,双肺外侧胸膜下分布为主,与肋胸膜间可见透亮线影。管汉雄等[8]认为可能与病毒性肺炎早期易累及终末细支气管和呼吸细支气管周围肺实质,进而累及整个肺小叶有关。磨玻璃密度影内可见细小网格,与累及小叶内间质有关,病理提示双肺间质内淋巴细胞为主的单核炎细胞浸润[10]。部分病灶内可伴有血管影增粗,推测可能是血管周围间质增生的表现。部分肺实质的透亮度增加,与周围高密度影镶嵌存在形成“马赛克”样改变,可能是由于炎性反应激发血管收缩引起远端肺泡换气不足,致使空气潴留于肺泡内所致[11]。纵隔淋巴结肿大和胸腔积液则少见。极少数患者在病程早期CT表现为阴性,复查时出现阳性表现。

3.2 进展期

进展期病灶增多、范围增大,逐渐融合累及双肺多个叶段[12],长轴与胸膜面平行,磨玻璃影密度增高,可合并实变影。小叶间隔由于间质水肿而增厚,重叠于磨玻璃影上出现“铺路石”征。实性结节周围可环绕磨玻璃样渗出影而呈“晕征”改变,部分表现为“反晕征”,可合并纤维化,支气管牵拉性扩张。病变周围的胸膜(包括叶间胸膜)增厚、牵拉。

3.3 重症期

表现为双肺弥漫性分布的病变,GGO合并实变,有纤维条索影,双肺弥漫性病变较严重时可呈“白肺”表现,同时还可出现肺叶或肺段不张,常见支气管充气征及血管穿行,可伴有胸腔积液,胸膜粘连[12]。姬广海等[13]报道的45例患者中,3例重症患者可见少量胸腔积液。

3.4 恢复期

双肺病灶可逐渐吸收好转,范围减少、密度减低,实变影逐渐变为磨玻璃密度影,病灶可完全消失或残留纤维条索影。病变邻近胸膜可增厚受牵拉,胸腔积液吸收[12]。

4 病理特点

对新冠肺炎死亡患者病例解剖报道,其肺部表现为弥漫性肺泡损伤,伴纤维黏液性渗出和肺透明膜形成,符合ARDS表现,双肺中均可见到间质内以淋巴细胞为主的单个核细胞炎性浸润,其肺部总体病理学表现与SARS和MERS相似[10]。

5 鉴别诊断

5.1 冠状病毒科

严重急性呼吸综合征(severe acute respiratory syndrome,SARS)主要临床表现为流感样症状、呼吸困难和反复或持续发烧,组织病理学表现为急性弥漫性肺泡损伤,伴有肺泡腔和间隔水肿、炎性细胞浸润和细支气管损伤,胸部CT主要表现为GGO合并实变,淋巴结肿大或胸腔积液并不常见[14]。中东呼吸综合征(Middle East respiratory syndrome,MERS)也是β属冠状病毒,临床症状类似于其他下呼吸道疾病,包括发烧、咳嗽、呼吸困难和肺炎。MERS进展到呼吸衰竭的速度比SARS更快,并导致急性肾损伤。在死亡的患者中胸腔积液和气胸常见[15]。

5.2 流感病毒

属于正黏病毒科的单链RNA病毒。甲型流感病毒(H1N1)主要以接触飞沫传播。临床首发症状为发烧,通常是38-39 ℃,并伴肌痛、头痛、嗜睡以及干咳等,病情发展迅速,部分患者1周内可发展为ARDS,甚至死亡。主要薄层CT表现为磨玻璃样阴影、实变、小叶中心结节和分支线状阴影,重症患者可出现“白肺”。禽流感是由甲型流感病毒亚型引起的,大多数受感染者与禽类有密切接触史,体征和症状包括发烧、咳嗽、腹泻、呼吸急促、淋巴细胞减少和血小板减少。最常见的CT表现包括局灶性或弥漫性磨玻璃样阴影或实变区,可见假性空洞、气肿形成,淋巴结病变和小叶中心结节在禽流感中较为常见,重症患者可见胸腔积液[16]。

5.3 其他类型病毒感染的肺炎

腺病毒是一种双链DNA病毒,CT表现为双侧多灶性GGO,并可显示类似细菌性肺炎的肺叶或节段性分布[17,18]。巨细胞病毒主要的影像学表现为双侧不对称GGO、界限不清的小叶中心小结节和实变,小叶间隔增厚[19]。呼吸道合胞病毒感染可见沿支气管血管束分布的实变影,病灶呈小叶中央型分布,伴有“树芽征”和支气管壁增厚[20]。

5.4 支原体肺炎

肺炎支原体是一种没有细胞壁的多形性有机体,潜伏期为2-3周,临床症状包括发烧、咳嗽和咳痰,并常伴有乏力、不适和肌痛。最常见的胸部CT表现是泛发性支气管壁增厚,97%的患者可以见到,支气管壁增厚伴小叶中心结节是支原体肺炎较为有特征性的征象[21]。

5.5 细菌性肺炎

细菌性肺炎主要症状是发热、咳嗽、咯血及胸痛,急性肺炎以发热为主,体温可达39-40 ℃,慢性肺炎则以咳嗽、咳痰及咯血为主要症状,实验室检查白细胞计数增高。CT表现肺段或肺叶实变影,多发片状密度增高影,其内可见含气支气管影。

5.6 非感染病变

隐源性机化性肺炎(BOOP)其病理特征是在远端肺间隙内出现大量肉芽组织,由纤维母细胞和肌纤维母细胞与松散的连接基质混合而成。病因未明情况称为隐源性机化性肺炎,表现为磨玻璃样到实变影,呈外周性或支气管周围分布,双肺下叶更易受累,有游走性特点,抗生素及激素治疗有效[22]。

6 人工智能在COVID-19中的应用

近年来人工智能(artificial intelligence,AI)技术在肺结节检出、肺癌筛查方面得到了临床认可。COVID-19患者肺部影像表现变化快,病灶多,并且需要短期内多次复查,显著增加了影像诊断医师的负荷。AI技术的辅助诊疗系统可全自动、快速、准确地为医生提供诊疗意见,分担一线医护的重负,缓解医务人员紧缺的困难局面。并且可以高效客观准确地进行肺炎严重程度的量化评估,有助于临床分诊及疗效评价。

7 总结

虽然,COVID-19患者胸部CT改变具有一定的特征性,但与其他类型病毒性肺炎甚至其他病原体引起的肺部感染征象存在一定的交叉。此外,部分患者CT检查与病原学检查结果不匹配,如核酸检测阳性,CT检查无明显异常。也有部分病例核酸检测多次阴性,而CT检查有典型肺炎表现,数日后复查核酸呈阳性。因此,CT或核酸检查仅一项阳性的患者,需要谨慎对待,建议对阴性结果进行复查,以减少漏诊。新冠肺炎的确诊需密切结合患者流行病学史,临床表现、影像学表现及实验室检查来做出正确诊断。智能技术的辅助诊疗平台较成熟,其在新冠肺炎定量分析中的应用有助于辅助临床进行更加科学精准的防控。