摘要
简介在严重急性呼吸综合征2型冠状病毒(SARS-CoV-2)大流行的早期阶段,对于涉及呼吸分诊的患者的管理,胸部x线摄影或计算机断层扫描(CT)被用作一线诊断工具。本研究的目的是比较重建胸片和CT对疑似COVID-19患者的临床决策的分诊、诊断和预后的影响。
方法我们从高分辨率CT (HRCT)扫描重建了胸部x线片。5名临床观察员独立审查了300名疑似COVID-19肺炎受试者的临床图表,并在两个连续盲法和随机试验中结合重建胸片或HRCT报告:记录每个试验的临床决定。比较重建胸片与HRCT的敏感性、特异性、阳性预测值(PPV)、阴性预测值(NPV)及预后值。最好的放射学整合也被检查,以发展一个优化的呼吸分类算法。
结果观察者之间的协议是公平的(肯德尔的)W=0.365, p<0.001)重建胸片为基础的方案和良好(Kendall’sW=0.654, p<0.001)。重建胸片辅助NPV(31.4%)低于HRCT辅助NPV(77.9%)。在COVID-19肺炎影像学表现不确定或典型的情况下,重建胸片或HRCT上的疾病程度是调整后的多变量模型中与死亡率相似的两个影像学变量
结论目前的研究结果表明,临床分诊是安全的辅助胸部x线摄影。使用一线胸片和HRCT的综合算法可以帮助优化COVID-19的管理和预测。
摘要
该研究不支持常规使用CT对COVID-19肺炎的疾病程度进行分级,尽管观察者之间有较高的一致性,因为胸部x线摄影程度也是一个同样有效的预后决定因素https://bit.ly/3rdJuxj
简介
尽管全世界都在努力阻止其传播,但截至2020年9月底,严重急性呼吸综合征2型冠状病毒(SARS-CoV-2)已影响到3000多万人,造成近100万人死亡[1,2].在最初的疫情爆发后,大多数国家的卫生保健系统都做好了应对大流行的准备。尽管非常可取,但全球和共享的防备规划面临着政治、体制、社会、环境和技术挑战[3.,4].最近的一项国际调查报告称,各国内部和各大洲之间的COVID-19肺炎诊断方法存在很大差异[4].
迄今为止,分子检测用于有污染风险的有症状或无症状受试者。然而,成像的使用,特别是成像技术的选择,仍然是一个有争议的问题[5- - - - - -8].分子检测和成像检测在疾病的不同方面都有帮助,随着对疾病知识的提高,应采用动态协议来驱动它们的集成。real-time reverse转录- pcr (RT-PCR)的使用通过缩短反应时间(从而缩短报告时间)适应了大量的需求,但仍面临着相当大比例的假阴性的挑战[9].相反,在RT-PCR阴性但临床怀疑COVID-19的患者中,影像学可以显示肺炎迹象,从而为支持快速决策提供潜在作用[9,10].因此,无论RT-PCR结果如何,对于在分诊时表现为中重度COVID-19肺炎特征的患者,建议使用影像学检查[7].
目前已有不同的成像方法,并在最近的COVID-19文献中进行了讨论,包括胸部x线摄影和计算机断层扫描(CT)。关于综合使用胸片或CT对疑似COVID-19肺炎患者进行临床评估和管理,国际上尚无共识[4- - - - - -6,11- - - - - -17].大多数关注集中在这些检测的准确性、个人资源以及放射科技师和其他医护人员的感染风险。然而,科学辩论缺乏胸部x线摄影和CT对分诊决定和患者护理的影响的重要证据。
在本研究中,我们试图使用后处理成像技术从CT扫描中回顾性重建胸部x线片,并比较这两种成像工具对疑似COVID-19患者的初步临床分诊、诊断和预后的影响。
方法
研究人群
研究人群包括在帕尔马大学医院(意大利帕尔马)通过COVID-19呼吸分诊进行胸部高分辨率CT (HRCT)扫描评估的患者,该医院位于意大利北部受影响最严重的地区之一。简而言之,对患者进行了症状筛选(如。发烧和呼吸困难)和氧饱和度。中度至重度肺部受累的病人(如。血氧饱和度≤95%)行HRCT。鉴于SARS-CoV-2检测结果的周转时间(如。(从2小时到48小时),基于临床放射学结果的推定诊断被考虑以快速做出决定,如出院、建议家庭隔离或在不同的医院区域住院,包括专门的COVID-19馆或非COVID-19病房。有关临床分诊的详细资料以前曾有报道[8].
从2020年2月29日至2020年3月7日,在Parma分诊区连续接受HRCT检查的300名患者组成了研究来源队列,结果如下:连续接受分诊的前200名中-重度呼吸临床障碍患者与连续接受分诊的前100名轻度呼吸临床障碍患者(如。氧饱和度96-98%,体温过高或呼吸急促(图1).这一分组的增加确保了对COVID-19的所有严重程度进行评估。
该研究结果在一个104名患者队列(验证队列)中进行了外部验证,该队列在同一时间段内在邻近医院(意大利皮亚琴察的Guglielmo da Saliceto医院)连续评估,该医院采用了类似的诊断方案(补充材料).
本回顾性研究得到了当地审查委员会的批准。获得研究患者的知情同意。
成像技术
关于CT扫描仪和HRCT技术的细节在补充材料.HRCT扫描允许各种后处理重建算法,包括平均强度投影(AIP) [18].AIP图像表示x射线束穿过物体时遇到的每个分量衰减值的平均值。通过操纵冠状AIP成像的平板厚度,可以获得类似于正面胸部x光片的图像,以后称为重建胸部x光片补充材料而且图2- - - - - -4).从HRCT转换到重建胸片成像的进一步说明和技术细节,以及重建胸片与标准胸片的一致性评价在补充材料.
hrct前瞻性评分由一名高级胸部放射科医师(N.S.;16年间质性肺疾病影像学经验)。他记录了个别HRCT异常,并将HRCT分为四种诊断类别:正常、替代诊断(待定)、不确定或典型的COVID-19肺炎[8].肺部疾病的总程度评分接近5%。
为了与HRCT的视觉评分保持一致,两名放射学家观察员(c.m和ac;分别有11年和4年的胸部成像经验)记录了单个重建胸片异常,并将重建胸片分为:正常、可选诊断(待定)、不确定或典型的COVID-19肺炎。重建胸片上肺部疾病的总程度通过整体视觉印象进行评估,采用4分制评分:0=实质无异常,1=程度<20%,2=程度20-50%,3=程度>50%。诊断类别和疾病程度的观察者之间的差异通过一致意见得到解决。
在类似分诊的情况下进行临床评估
每个患者的临床数据由一名麻醉师(A.V.)和一名放射科医生(G.M.)在数据表中联合报告(表1).这些数据被组合成单独的临床图表,提供给本研究的每个临床观察者模拟临床管理。为了模拟周转时间较长的环境,RT-PCR检测结果没有包括在临床图表中。
来自三个不同国家的5名临床观察员参与了这项研究。其中包括三名医生(a.v.、I.C.和F.B.),他们的工作是hrct为基础的分诊,以及两名医生(P.S.和E.A.R.),他们的医院协议建议采用胸片为基础的分诊。关于研究观察者特征的细节在补充材料.每个临床观察员被要求根据两种不同的设置独立审查全套临床图表两次。
第一篇综述旨在模拟基于重建胸片的综合临床-放射学方案:每个临床观察员回顾每个患者的数据表和重建胸片报告。每个观察员被要求根据以下选项之一提供临床决定:出院、在非COVID-19地区住院、家庭隔离、在COVID-19地区住院或进一步通过胸部HRCT检查。
第二次复核旨在模拟基于HRCT的综合临床-放射学方案:第一次复核完成2天后,每个临床观察员开始对每个患者的数据表和HRCT报告进行第二次复核。每个观察员被要求根据以下选项之一提供临床决定:出院、在非COVID-19地区住院、家庭隔离或在COVID-19地区住院。
研究观察员被告知,分诊设置应该模拟大流行环境,大量疑似COVID-19肺炎的受试者涌入,并且可以在没有任何资源限制的情况下做出临床决定。
统计分析
研究分析比较了每个临床决策类别的频率及其在“基于重建胸片的方案”和“基于hrct的方案”之间的一致性,通过观察者内部和观察者之间的分析。采用χ 2检验或McNemar检验比较重建胸片和HRCT的诊断类别和RT-PCR结果。用加权κ系数(κ)比较重建胸片与HRCT的放射学资料w)来评估观察者之间的一致性。肯德W-test用于评估基于重建胸片或基于hrct方案的整体观察者间临床决策一致性。详情载于补充材料.
采用Spearman秩相关系数评价重建胸片程度与HRCT病变程度的相关性。
对照RT-PCR计算重建胸片和HRCT诊断类别的敏感性、特异性、阳性预测值(PPV)和阴性预测值(NPV),将COVID-19肺炎诊断类别分别分为正常至可选诊断和不确定至典型诊断。
采用非调整和多变量logistic回归分析来确定临床和放射学变量对死亡率预测的贡献。多变量模型包括年龄、性别、分诊时症状持续时间和0-4分的共病评分,这是通过对既往报告中与不良结果一致相关的个体共病(糖尿病、高血压、心血管疾病和肥胖)的存在(每1分)求和得出的。模型的分类性能由接受者工作特征曲线(AUC)下的面积来评价。
基于这些模型,我们构建了一个用户友好的CT和胸部x线摄影五分制量表,综合了成像上的年龄和疾病程度(这是唯一两个作为死亡的强大独立决定因素出现的变量)。这些量表在验证队列中进行了外部测试。
p值<0.05为差异有统计学意义。使用Stata版本14(计算资源中心,Santa Monica, CA, USA)进行分析。
结果
研究人群
衍生队列包括300例患者(男性188例,女性112例;均值±sd年龄66.8±15.8岁,范围23.1-97.6岁)。临床和实验室特征总结在表1在补充材料.均值±sd从症状出现到分诊评估(以及HRCT扫描)的时间间隔为6.3±4.4天。共有248例患者接受了RT-PCR检测。248名受试者中有162人(65.3%)在最初的RT-PCR检测中呈阳性。如果第一次RT-PCR结果为阴性,则进行重复RT-PCR检测,确定另外28例阳性病例,因此,在248例RT-PCR阳性病例中,总共190例(76.6%)。300名受试者中有295人(98.3%)确定生命状态。所有患者随访至死亡或至少30天(随访范围为1-153天)。
推导和验证队列的特点总结在表1.
临床决策的观察者之间和观察者内部一致
根据重建胸片为基础的方案或hrct为基础的方案的临床决定总结在表2而且3..基于重建胸片协议的观察者之间的总体协议是公平的(Kendall’sW=0.365, p<0.001),基于hrct的治疗方案(Kendall’sW= 0.654, p < 0.001)。即使在对氧饱和度的类别进行分层后,这也是正确的(补充表S1).值得注意的是,在预先指定的氧饱和度范围内,观察到了相反的趋势:氧饱和度越低,基于重建胸片协议的一致性越差,而基于hrct协议的一致性越好(补充表S1).
成对观察者之间的一致性从差(κw= 0.17;观察者1与5)要适中(κw= 0.51;观察2与4)以重建胸片为基础的方案和从公平(κw= 0.23;观察者1与5)要好的(κw= 0.75;观察2与4) hrct协议(补充表S2).
在重建胸片或HRCT的临床决策上,观察者内部的一致意见从公平(κw=0.37)到good (κw= 0.71) (补充表S3).
在重建胸部x线摄影中,研究观察员要求8-46%的患者进行HRCT进一步检查。一旦提供了HRCT扫描,该组最常见的决定是COVID-19住院(41.7-73.2%)(表3).特别是,总共224例(74.7%)患者中至少有一名观察员要求进行HRCT检查,而76例(25.3%)患者中所有观察员都表示没有要求进行HRCT检查(仅为临床重建胸片检查结果)的管理决定(补充表S4).在后者的亚组中,重建胸片之间的观察者之间的一致性相似(Kendall’sW=0.763, p<0.001)和HRCT (Kendall’sW= 0.725, p < 0.001)。当重建胸部x光片被所有观察者认为足以做出决定时,与任何观察者要求进行HRCT的患者相比,患者的氧饱和度更高,报告的与covid -19感染者的社会接触史更频繁(补充表S4).
重建胸片与HRCT
重建胸片及HRCT资料总结于表1.
观察者间分析数据在补充材料.85例重建胸片被分类为正常,与HRCT扫描相比,85例中49例(57.6%)为假阴性,其中30例(35.3%)显示与COVID-19肺炎一致的HRCT异常(30例中26例(86.7%)为磨玻璃影,HRCT上的平均病变范围为23%(范围5-65%)。相反,40例HRCT扫描正常的患者中有4例(10%)报告了提示非covid -19疾病的不确定重建胸片结果或重建胸片结果,因此代表了假阳性重建胸片。
在190例RT-PCR结果阳性的患者中,156例(82.1%)HRCT扫描阳性,133例(70%)重建胸片阳性。58例RT-PCR阴性的受试者中,28例(48.3%)HRCT扫描阳性,31例(53.4%)重建胸片阳性。HRCT诊断新冠肺炎感染的敏感性、特异性、PPV和NPV分别为95.2% (95% CI 91.2 ~ 97.8%)、32.8% (95% CI 21 ~ 46.3%)、82.2% (95% CI 79.4 ~ 84.7%)和67.9% (95% CI 50.3 ~ 81.5%)。重建胸片诊断新冠肺炎感染的敏感性、特异性、PPV和NPV分别为81.6% (95% CI 75.3 ~ 86.8%)、27.6% (95% CI 16.7 ~ 40.9%)、78.1% (95% CI 75.0 ~ 80.9%)和31.4% (95% CI 21.5 ~ 43.3%)。
在重建胸片检查结果与COVID-19肺炎一致的患者中,死亡率与核心临床和影像学变量之间的未调整的关联在表4.两个模型检验了死亡率与重建胸片或HRCT扫描疾病程度的关系,使用相同的四点分类分级系统(表4).在重建胸片的logistic回归模型中,死亡率与疾病程度相关(OR 2.38, 95% CI 1.61-3.50;p < 0.001)。在HRCT的logistic回归模型中,死亡率与疾病程度相关(OR 2.62, 95% CI 1.67-4.10;p < 0.001)。重建胸片和HRCT与年龄(也与死亡率密切相关)、性别、症状持续时间和共病评分(补充表S5).
进一步建立了第三个模型,以探索风险分层的两点分级系统:疾病程度按条件类别分类为有限(重建胸片程度<20%;或重建胸片20-50%,HRCT范围0-50%)或广泛(重建胸片范围>50%;或重建胸片20-50%,HRCT范围>50%)。局限性疾病和广泛性疾病之间的区别与死亡率密切相关(OR 5.24, 95% CI 2.69-10.22;P <0.001),在调整年龄、性别和共病评分(补充表S5).
使用重建胸片和HRCT的预后评分系统
对于上述三种模型,当多变量分析仅限于年龄和影像学上的疾病程度时,AUC值下降最小(补充表S5).因此,基于这两个变量构建了重建胸片和HRCT的简化评分系统。年龄分为<60岁(评分0),60 - 74岁(评分1)和>74岁(评分2),将队列分为大约三分(OR 2.79, 95% CI 1.80-4.31;p < 0.001)。影像学程度评分分为<20%(评分0),20-50%(评分1)和>50%(评分2)(图2- - - - - -4).年龄和影像学评分相加,为年龄/重建胸片和年龄/HRCT评分系统提供5分制评分(0-4)。死亡率与年龄/重建胸片和年龄/HRCT评分的关系显示在图5而且补充表S6.
在logistic回归模型中,年龄/重建胸片评分与死亡率相关(OR 2.85, 95% CI 2.00-4.06;p<0.001) (AUC 0.77)。验证队列中也出现了这一发现(OR 2.48, 95% CI 1.47-4.17;p<0.001) (AUC 0.73)。在一个独立的逻辑回归模型中,年龄/HRCT评分与死亡率相关(OR 2.71, 95% CI 1.92-3.84;p<0.005) (AUC 0.76)。验证队列中也出现了这一发现(OR 4.23, 95% CI 2.11-8.48;p<0.001) (AUC 0.80)。
讨论
在这一模拟COVID-19大流行分诊中,使用重建胸片来确定肺炎的形态和程度,为临床管理提供了良好的观察者间一致意见;然而,中等疾病程度的重建胸片显示出有限的成活率,可与HRCT结合辅助。当使用HRCT时,观察员间的一致性大大增加,这导致了推荐住院人数的增加。由于观察员来自不同的国家,在日常工作中使用不同的COVID-19分诊策略,并且有不同的亚专业兴趣,因此这一观察结果具有特别的相关性。
重建胸片协议的主要分歧来源是要求进行HRCT扫描的频率,这在8%到46%的病例中不等。当任何研究观察员都不建议进行HRCT检查时,协议与基于HRCT的协议获得的协议相似。尽管我们观察到,对于肺功能较轻、重建胸片异常和暴露风险较高的患者,有充分考虑重建胸片的倾向,但要求HRCT扫描的多样性仍然没有明显的原因(如。重建胸片上的年龄疾病程度等。).这样的观察强调,当分诊工作流程依赖胸片作为第一成像方式时,需要定义CT扫描的临床指征。事实上,不明确的标准可能会不合理地增加胸片后CT扫描的数量,对工作流程和医护人员的安全有潜在的不利影响。
为了评价两种成像方式的临床意义,我们比较了重建胸片和HRCT的敏感性、特异性和预后价值。重建胸片的敏感度水平与先前的研究结果一致[9,16,17,19].重建胸片的敏感性、特异性和PPV略低于HRCT,而NPV由于重建胸片假阴性的比例显著,差异较大。
COVID-19分诊方案的任何优化过程都应考虑死亡率数据和资源利用预测[20.].首先,正常重建胸片患者的死亡比例(12%)高于正常HRCT(5%)。通过比较重建胸片和基于hrct的预后评分系统(图5).此外,对于重建胸片和HRCT来说,区分典型的COVID-19肺炎和不确定结果并不值得,因为它们与相似的结果相关。这表明,在大流行情况下,不确定的胸片或CT结果可能代表COVID-19肺炎的迹象。因此,在对不确定和典型的COVID-19类别进行分组后,我们发现诊断类别对重建胸片和HRCT的预后都有相当大的意义。这一发现非常重要,因为本研究使用的诊断类别在很大程度上重叠了co - rad (COVID-19报告和数据系统)类别和北美放射学会提出的类别[8,21].
我们的研究结果并不表明,HRCT程度评分与胸片评分相比,对预后评估有很大的增加,这与胸片评分一线方法的需求相一致,以优化放射科资源的使用,并最大化患者和医护人员的安全。然而,另一种策略,即。当胸部x线片显示的程度为中等时,HRCT是补充的,可以将疾病分为局限性和广泛性,并有主要的预后分离。提出的条件分期算法显示预后价值最高,其中重建胸片1级(<20%)和3级(>50%)被接受,并用HRCT判定重建胸片2级(21-50%)。分离为高/低风险二分法可能具有重要的临床价值,但我们建议,如果在选定的病例中,当胸片检查结果不确定时,将CT纳入常规预后评估,则需要进一步探索这一观察结果。
在重建胸片正常的受试者中,较高的死亡人数仍然代表了该分期系统的主要局限性。尽管重建胸片分级为1级,但在死亡的患者中,三分之二的病例HRCT分级为中度或重度。这些数据表明,胸部x线摄影一线入路在灵敏度方面需要一些改进。否则,HRCT的一线方法将为临床决策和预测提供很大的信心,因此可以在将污染风险最小化的当地后勤背景下考虑该方法(如。在分诊室附近安装一个专用扫描仪)。
这项研究有一定的局限性。值得强调的是,我们的观察结果来自一个高峰前的地方病环境(如。当RT-PCR需求超过能力时),而分诊过程正在随着地方病的变化而调整。尽管如此,研究结果在流行病情况下可能仍有帮助;在数小时内便可取得化验结果,可进一步纾缓胸部x光检查的限制(如。与CT相比,其诊断准确率较低),这鼓励了它的使用。此外,研究观察者首次解读胸部x线片时要求HRCT扫描的异质性可能被高估为模拟分诊设置,不太可能反映常规临床背景,多学科讨论(如。)可以更好地整合现有数据,支持其他临床决策。由于在COVID-19环境下不可能在胸片和CT之间进行两臂随机对照试验,因此胸片来自HRCT数据,但我们对该方法与原始胸片进行了测试(补充材料).
总之,该研究表明,在COVID-19大流行分诊环境中,临床医生通常认为重建胸片检查结果信息不足。这一观察结果表明,在相当大比例的疑似COVID-19肺炎患者进行胸部x线摄影后,应考虑进行胸部CT,因此在缺乏预先确定的诊断工作标准的情况下,可能会造成不利影响。尽管如此,目前的研究结果表明,临床医生可以依赖阳性胸片显示肺炎的低或高程度,而中等程度的胸片应辅以CT,以最佳地将肺炎分为高和低风险组。
补充材料
补充材料
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脚注
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- 收到了2020年11月2日。
- 接受2021年1月27日。
- 版权所有©作者2021。
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