張振華，吉 祥*，張勁松，羅軍德，路 融，李向東

（1.聯(lián)勤保障部隊(duì)第989 醫(yī)院放射診斷科，河南洛陽(yáng)471031；2.武漢火神山醫(yī)院放射診斷科，武漢430100；3.空軍軍醫(yī)大學(xué)第一附屬醫(yī)院放射科，西安710032；4.聯(lián)勤保障部隊(duì)第926 醫(yī)院放射診斷科，云南開(kāi)遠(yuǎn)661600；5.聯(lián)勤保障部隊(duì)第942 醫(yī)院放射診斷科，銀川750001；6.南部戰(zhàn)區(qū)總醫(yī)院

放射診斷科，廣州510010）

0 引言

新型冠狀病毒肺炎（以下簡(jiǎn)稱“新冠肺炎”）是因新型冠狀病毒感染而引起的一種急性呼吸道傳染病，具有極強(qiáng)的傳染性[1]。根據(jù)國(guó)家衛(wèi)生健康委員會(huì)2020 年第1 號(hào)文件，新冠肺炎為乙類傳染病，按甲類傳染病預(yù)防、控制[2]。截至2020 年4 月1 日，世界衛(wèi)生組織發(fā)布官方消息顯示，中國(guó)確診病例為82 631例，全球因新冠肺炎死亡病例為40 598 例[3]。CT 圖像在顯示肺部病灶方面具有天然優(yōu)勢(shì)，是肺部疾病診治及預(yù)后評(píng)價(jià)的重要手段。新冠肺炎患者肺部CT具有典型病毒性肺炎特點(diǎn)，主要表現(xiàn)為雙肺磨玻璃樣高密度影。AI 技術(shù)是近年來(lái)快速發(fā)展起來(lái)的診斷輔助技術(shù)，尤其在肺結(jié)節(jié)的篩查和結(jié)節(jié)良惡性判斷上具有較大優(yōu)勢(shì)，可以提高影像醫(yī)師的工作效率和診斷準(zhǔn)確率。本研究通過(guò)AI 技術(shù)來(lái)分析新冠肺炎的CT 影像特點(diǎn)，準(zhǔn)確描述新冠肺炎病灶位置并計(jì)算其病灶體積，為疾病的診療及預(yù)后評(píng)價(jià)提供幫助。

1 資料與方法

1.1 一般資料

回顧性分析武漢火神山醫(yī)院經(jīng)核酸檢測(cè)確診的957 例新冠肺炎患者的CT 影像資料，并經(jīng)聯(lián)影集團(tuán)uAI 新冠肺炎智能輔助分析系統(tǒng)計(jì)算其病灶分布、體積大小。其中男性486 例、女性471 例，年齡17～90 歲，平均59.11 歲。納入標(biāo)準(zhǔn)：新冠肺炎核酸檢測(cè)陽(yáng)性，CT 檢查無(wú)肺部腫瘤、結(jié)核等其他影響AI 計(jì)算的疾病。

1.2 檢查方法

1.2.1 胸部CT 檢查

胸部CT 檢查采用聯(lián)影uCT760 64 排螺旋CT進(jìn)行掃描?；颊卟扇⊙雠P位，頭先進(jìn)，掃描范圍從胸廓入口到雙側(cè)肋弓下緣；掃描參數(shù)為管電壓120 kV，自動(dòng)管電流，采用高分辨力CT（high resolution CT，HRCT）掃描模式，層厚及層間距均為0.625 mm。掃描完成后將原始數(shù)據(jù)導(dǎo)入聯(lián)影uAI 新冠肺炎智能輔助分析系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算。

1.2.2 圖像分析

由2 位10 a 以上工作經(jīng)驗(yàn)的放射診斷科主治醫(yī)師根據(jù)CT 影像特點(diǎn)和AI 計(jì)算結(jié)果對(duì)所有病例資料進(jìn)行分析，主要觀察新冠肺炎患者的CT 征象，包括病灶分布、影像特征等。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

所有數(shù)據(jù)均采用SPSS 19.0 軟件進(jìn)行分析，計(jì)量數(shù)據(jù)以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示。左肺與右肺病灶體積比較及右肺下葉與左肺上葉、下葉和右肺上葉、中葉比較采用配對(duì)樣本t檢驗(yàn)，P＜0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

新冠肺炎CT 影像主要表現(xiàn)為雙肺彌漫分布磨玻璃密度影，部分病例可見(jiàn)索條影、片狀實(shí)變影，以下肺野外帶為著，如圖1 所示。

經(jīng)AI 計(jì)算后，新冠肺炎患者病灶分布情況及病灶體積均可清晰顯示于模式圖中，有病灶累及的肺段標(biāo)記為黃色，無(wú)病灶肺段標(biāo)記為藍(lán)色，如圖2 所示；此外AI 可以自動(dòng)對(duì)比前后檢查結(jié)果，量化評(píng)估病灶變化，如圖3 所示。

圖1 新冠肺炎患者胸部CT 圖像

圖2 新冠肺炎患者CT 圖像及AI 計(jì)算結(jié)果

圖3 新冠肺炎患者治療前后CT 圖像及AI 計(jì)算結(jié)果對(duì)比圖

本研究顯示新冠肺炎病灶多呈彌漫性分布，雙肺無(wú)病灶者17 例；左肺病灶929 例，左肺病灶體積均值（143.36±159.14）cm3；右肺病灶939 例，右肺病灶體積均值（207.49±210.45）cm3。左肺與右肺病灶體積差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），詳見(jiàn)表1。

左肺上葉病灶815 例，病灶體積均值（66.11±90.35）cm3；左肺下葉病灶880 例，病灶體積均值（77.26±81.48）cm3；右肺上葉病灶800 例，病灶體積均值（67.78±87.96）cm3；右肺中葉病灶666 例，病灶體積均值（27.39±40.36）cm3；右肺下葉病灶880 例，病灶體積均值（111.80±103.67）cm3。右肺下葉與右肺上葉、中葉和左肺上葉、下葉比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），詳見(jiàn)表2。

表1 左肺與右肺病灶體積比較

表2 右肺下葉與其他各葉病灶體積比較

3 討論

新型冠狀病毒是人類冠狀病毒的第7 種，為β屬病毒，其基因序列與之前暴發(fā)的SARS-CoV 和EMRSCoV 有所區(qū)別[4]?，F(xiàn)階段研究認(rèn)為人類是該冠狀病毒易感群體，其潛伏期一般為1～14 d，多為3～7 d[5-6]。新冠肺炎患者一般癥狀為發(fā)熱、干咳、乏力，也可有呼吸道或消化道癥狀，合并有基礎(chǔ)疾病的老年患者預(yù)后較差，病死率較高[7-8]。實(shí)驗(yàn)室檢查中白細(xì)胞計(jì)數(shù)可正常或下降，淋巴細(xì)胞計(jì)數(shù)下降[7]。

AI 技術(shù)是近年來(lái)隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)的進(jìn)步而興起的一門(mén)新興技術(shù)，廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，尤其在肺結(jié)節(jié)的發(fā)現(xiàn)及良惡性判斷方面具有較大進(jìn)展[9]。既往工作中，無(wú)論是臨床醫(yī)師還是影像醫(yī)師，均關(guān)注于病灶直觀表現(xiàn)，如病灶的大小、形態(tài)、密度及周圍組織關(guān)系等，并據(jù)此來(lái)判斷病灶的良惡性。然而影像數(shù)據(jù)內(nèi)部還隱藏著大量不易被醫(yī)師直觀發(fā)現(xiàn)的信息，其對(duì)于提示病灶性質(zhì)有重要意義。AI 技術(shù)可實(shí)現(xiàn)高速、并行地提取影像數(shù)據(jù)信息，并結(jié)合患者的其他臨床特征，從整體特征、邊緣特征、內(nèi)部特征與周圍組織的關(guān)系特征等方面更加全面、詳細(xì)地分析病灶性質(zhì)。2018 年Huang 等[10]將計(jì)算機(jī)輔助診斷技術(shù)應(yīng)用于肺小結(jié)節(jié)篩查，通過(guò)訓(xùn)練集和驗(yàn)證集從優(yōu)勢(shì)結(jié)節(jié)內(nèi)部和外部提取圖像特征，其團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出的AI 算法提升了肺癌早期診斷的陽(yáng)性預(yù)測(cè)值并降低了假陽(yáng)性率。2019 年郝兵[11]通過(guò)單階段和雙階段模型訓(xùn)練，基于Retinanet 和Mask-RCNN 的肺炎檢測(cè)算法，提取出了肺炎圖像特征，有利于提高肺炎檢測(cè)性能。

CT 檢查具有檢查速度快、準(zhǔn)確率高、重復(fù)性好等特點(diǎn)，在新冠肺炎的診斷及治療效果評(píng)價(jià)上具有重要意義。臨床治療后影像學(xué)好轉(zhuǎn)是新冠肺炎患者一項(xiàng)重要的出院指征[2]。以本研究為例，新冠肺炎患者CT 陽(yáng)性率為98.2%。新冠肺炎患者胸部CT 主要表現(xiàn)為雙肺多發(fā)斑片狀及片絮狀密度增高影，多呈磨玻璃密度影，雙肺彌漫分布，以兩肺野外帶為著，常累及肺間質(zhì)，部分病例伴有索條影，重癥患者合并肺泡滲出，肺組織實(shí)變并伴有肺纖維化，甚至出現(xiàn)“白肺”[12]。本研究中絕大多數(shù)肺組織病灶為磨玻璃密度影（＞95%），對(duì)病灶部位及體積進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，顯示右肺病灶體積總體大于左肺，兩者差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，下肺又重于上肺，其中又以右肺下葉感染最為嚴(yán)重，與龔曉明等[12]、傅鋼澤等[13]的研究一致。病毒性肺炎往往表現(xiàn)為右肺下葉較其他部位嚴(yán)重，目前尚無(wú)明確的理論來(lái)解釋這一現(xiàn)象。筆者推測(cè)可能因?yàn)橛曳蜗氯~與實(shí)性臟器肝臟相鄰，肺組織所承受壓力較其他肺葉大，導(dǎo)致右肺下葉肺間質(zhì)病灶不易吸收。本研究中研究對(duì)象均是經(jīng)過(guò)核酸檢測(cè)確診的新冠肺炎患者，AI 技術(shù)主要用于對(duì)肺炎病灶進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別和標(biāo)記，區(qū)分病灶分布和密度差異，自動(dòng)計(jì)算病灶磨玻璃密度影體積和實(shí)變體積。本研究中筆者發(fā)現(xiàn)，AI 技術(shù)不僅能明確各肺葉、肺段病灶分布情況，還可以自動(dòng)比較新冠肺炎患者治療前后CT 影像差異，準(zhǔn)確判斷病灶吸收好轉(zhuǎn)或病情加重的程度，該技術(shù)應(yīng)用于臨床評(píng)價(jià)治療效果得到了武漢火神山醫(yī)院臨床醫(yī)生的一致認(rèn)可。

綜上所述，新冠肺炎患者胸部CT 圖像具有特征性表現(xiàn)，CT 對(duì)于新冠肺炎患者的診斷及預(yù)后評(píng)價(jià)具有重要意義。AI 技術(shù)可以明確病灶所處肺段解剖位置，并可以快速計(jì)算病灶體積，客觀反映病灶真實(shí)大小。采用AI 技術(shù)分析新冠肺炎的CT 影像，可以了解肺炎病灶分布特點(diǎn)，判斷肺炎嚴(yán)重程度，具有重要的臨床意義。