Чувствительность и специфичность КТ грудной клетки в диагностике COVID-19

В 2019 году в Китае был выявлен новый коронавирус, получивший название коронавирус 2 тяжелого острого респираторного синдрома (SARS-CoV-2). Заболевание, вызванное высококонтагиозным вирусом, называется коронавирусной болезнью 2019 (COVID-19). Он распространился по миру за пару месяцев, вызвав высокую смертность и огромную нагрузку на медицинских работников. Идентификация инфицированных пациентов имеет большое значение для борьбы с болезнью. Однако клиническая картина может быть бесполезной, так как у подавляющего большинства пациентов симптомы отсутствуют или проявляются только легкие симптомы. Даже если у пациента были симптомы, они довольно неспецифические (жар, кашель, одышка). Следовательно, эффективность различных диагностических инструментов, таких как молекулярно-биологические тесты и визуализация, находится в центре внимания современных ученых. На сегодняшний день, один из самых больших вопросов заключается в том, какое место занимает КТ грудной клетки в процессе скрининга и диагностики по сравнению с тестом полимеразной цепной реакции в реальном времени (ОТ-ПЦР). В этой статье мы пытаемся обобщить результаты, доступные на данный момент в этой теме. Мы оцениваем имеющиеся данные о чувствительности, специфичности и точности КТ грудной клетки.

SARS-CoV-2 является членом семейства Coronaviridae и вызывает системные инфекции и / или инфекции дыхательных путей, редко – острый респираторный дистресс-синдром или полиорганную недостаточность. Его клеточным входом является рецептор ангиотензинпревращающего фермента 2, который частично экспрессируется на альвеолярных клетках эпителия легких [ 1 ].

КТ-проявление этой вирусной пневмонии неспецифично, но имеет характерные особенности, на основе которых опытные радиологи могут диагностировать заболевание. Результаты аналогичны другим вирусным пневмониям, но локализация признаков довольно типична (см. Рис. 1 ). Наиболее частой и самой ранней картиной является помутнение матового стекла (GGO), которое сначала может быть однофокальным, но обычно мультифокальным, двусторонним и периферическим распределением с преобладанием в задней части, особенно в нижних долях. В области GGO часто наблюдаются расширение сосудов и тракционные бронхоэктазы [ 2 ].

Появление COVID-19 на КТ . a , b Мужчина 35 лет обратился через 13 дней после появления симптомов с непродуктивным кашлем, утомляемостью и аносмией. Легкие признаки CT: GGO только в одной доле. c , d 60-летний мужчина с симптомами в течение 7 дней: мышечная боль, слабость, лихорадка и одышка при напряжении. Двусторонние многодольные GGO и знак ореола (небольшое уплотнение, окруженное GGO) в нижней части. e , f 73-летняя женщина, страдающая слабостью, мышечной болью, отсутствием аппетита и легкой одышкой.

e Двусторонние ГГО, утолщенные сосуды и тракционный бронхоэктаз справа. жЧерез 4 дня аномалии стали более обширными, и в GGO появилась безумная тротуарная плитка. g , h 82-летний мужчина, у которого в течение недели наблюдаются симптомы: сухой кашель, лихорадка, слабость, отсутствие аппетита и низкая сатурация кислорода при обращении. На КТ видны несколько особенностей: GGO, консолидация, организация пневмонии с обратным знаком ореола.

Полноразмерное изображение

КТ может быть положительным на ранней стадии, через несколько дней после появления симптома вскрытия (0–4 дня). Со временем результаты КТ характерно меняются. В прогрессирующей стадии (5–8 дней) пораженные участки обычно разрастаются и иногда внутри GGO появляются утолщенные междольковые и внутрилобулярные линии. Такой комбинированный узор называется сумасшедшим брусчаткой. Это не характерно для других вирусных пневмоний; следовательно, это может помочь в дифференциальной диагностике [ 3 ].

Пиковая стадия (9–13 дней) приходится примерно на 10-й день. Консолидация часто выглядит смешанной с GGO или после него. Это можно рассматривать как ранний признак у пожилых пациентов. Наиболее тяжелым клиническим статусом является острый респираторный дистресс-синдром, который радиологически эквивалентен диффузному поражению альвеол.

После этого, в фазе абсорбции, появляется паттерн организующей пневмонии, и видны фиброзные полосы с обратным знаком гало и умеренными архитектурными искажениями [ 3 ]. Аномалии разрешаются примерно через 1 месяц.

Одна из крупнейших серий случаев корреляции КТ грудной клетки и ОТ-ПЦР при COVID-19 доступна в эпицентре вспышки в Ухане [ 4 ]. 1014 пациентов были разделены на три группы: первые две группы состояли из пациентов с типичными клиническими симптомами и положительной КТ грудной клетки с типичными динамическими изменениями или без них (81%). В третьей группе (19%) у пациентов была только одна положительная компьютерная томография и предположительно клинические симптомы (таблица 1 ).

У восьмидесяти восьми пациентов была положительная исходная КТ грудной клетки. С другой стороны, из всех 1014 пациентов только 601 (59%) имели положительные результаты ОТ-ПЦР. У этих пациентов КТ грудной клетки была положительной почти во всех случаях (97%). У тех пациентов, у которых был отрицательный результат ОТ-ПЦР, КТ грудной клетки была положительной в 75%. Если авторы считали ОТ-ПЦР золотым стандартом, чувствительность, специфичность и точность КТ грудной клетки, указывающие на инфекцию COVID-19, составляли 97%, 25% и 68% соответственно.

В другой группе пациентов, также из Ухани, были обследованы 80 пациентов с клиническими симптомами и положительной ОТ-ПЦР. КТ грудной клетки была положительной у 76 (чувствительность 95%) пациентов [ 5 ].

В исследовании, проведенном в Шанхае, Китай, на 38 пациентах с подозрением на COVID-19 (предположительно все с симптомами) КТ грудной клетки показала чувствительность 100%, специфичность 25% и точность 47% [ 7 ].

В исследовании, проведенном в Японии с невысокой эпидемией, были проанализированы результаты 21 пациента с подозрением на COVID-19 при компьютерной томографии, по крайней мере, через 3 дня после появления симптомов [ 6 ]. Шесть пациентов из 21 имели положительный результат ОТ-ПЦР, а у 15 были выявлены другие причины симптомов (Moraxella, Legionella, пневмоцистис и т. Д.). Чувствительность двух оценщиков составила 67% и 83%, а специфичность – 93% и 80%.

Исследование, проведенное в Риме, Италия, также показало высокую чувствительность (97%), но умеренную специфичность (56%) КТ грудной клетки по сравнению с ОТ-ПЦР у пациентов с симптомами [ 8 ]. Чтобы усилить их результаты, ОТ-ПЦР была повторена в течение 24 часов, если первый раз отрицательный.

Давно представленные данные были из города Ичан, Китай. В исследовании из 87 пациентов с симптомами, которым выполнялись как ОТ-ПЦР, так и КТ грудной клетки, тест ОТ-ПЦР был положительным только в 36 случаях. Из 36 пациентов КТ грудной клетки была нормальной только у одного (чувствительность 97%) [ 9 ].

Недавний метаанализ, основанный на шестнадцати исследованиях, подсчитал, что совокупная чувствительность составляет 92%. В своем обзоре авторы выявили только два исследования [ 4 , 10 ], сообщающих о специфичности (25–33%). Другой метаанализ показал совокупную чувствительность 94% и специфичность 37% [ 11 ].

В недавней рукописи (представленной, не принятой на момент составления этой рукописи) было показано, что эффективность ОТ-ПЦР из различных респираторных образцов является скромной. В течение первых 2 недель после появления симптомов 74–88% образцов мокроты являются положительными и только 53–73% мазков из носа. Следовательно, можно спросить, можно ли считать ОТ-ПЦР золотым стандартом. В следующем разделе мы повторно оценим вышеупомянутые исследования, как если бы КТ грудной клетки с типичной клинической картиной была эталоном (Таблица 2). Этот подход, безусловно, недооценивает чувствительность ОТ-ПЦР и переоценивает специфичность КТ грудной клетки из-за того, что не учитываются другие заболевания, имеющие очень похожие клинические и КТ-проявления. Однако традиционная оценка, рассматривающая ОТ-ПЦР как золотой стандарт (см. Предыдущую главу), может пострадать из-за того, что не учитывается скромная чувствительность ОТ-ПЦР.

Начиная с крупнейшего исследования из Ухани, если рассматривать КТ грудной клетки как золотой стандарт, чувствительность ОТ-ПЦР составляет 65%, специфичность – 83%, а точность – 67%.

Учитывая исследование Ченга, если бы КТ грудной клетки была эталоном, чувствительность ПЦР была бы скромной (47%) и, очевидно, специфичностью высокой (100%). Аналогичным образом, в итальянском образце ОТ-ПЦР имела умеренную чувствительность и высокую специфичность [ 8 ].

Исследование Химото предлагает более глубокое понимание эффективности КТ грудной клетки [ 6 ]. В этом исследовании у пациентов с отрицательным результатом ОТ-ПЦР был установлен альтернативный диагноз. К сожалению, не все пациенты прошли ОТ-ПЦР-тест на COVID-19, и только у шести из 15 пациентов без COVID был подтвержден инфекционный агент, отличный от SARS-CoV-2.

Сотрудничество радиологов из Чанша (провинция Хунань в Китае) и провинции Род-Айленд, США, дает картину, вероятно, более близкую к истине [ 12 ]. Авторы собрали компьютерную томографию грудной клетки у 219 пациентов с COVID-19 из Китая и 205 пациентов с положительной панелью респираторных патогенов на вирусную пневмонию из провинции, Род-Айленд, за период времени с 2017 по 2019 год, когда в США не было сообщений о COVID-19. Чувствительность к COVID-19 китайских радиологов колебалась от 72 до 94%, специфичность от 24 до 94% и точность от 60 до 83%. В меньшей подвыборке пациентов американские радиологи имели чувствительность от 70 до 93%, специфичность от 93 до 100% и точность от 84 до 97%.

Отчет Фанга из Восточного Китая показал, что чувствительность ОТ-ПЦР может быть не оптимальной в начале болезни. Первый тест ОТ-ПЦР, проведенный в первые 3 (± 3) дня после появления симптомов, был положительным только у 36 из 51 пациента. Еще 12 пациентов имели положительный тест ОТ-ПЦР во втором случае (24–48 ч после первого), 2 пациента – по трем тестам (2–5 дней) и один пациент – по четырем тестам (7 дней). С другой стороны, 98% пациентов имели положительный результат КТ грудной клетки в первый раз (36 пациентов с типичными и 14 с атипичными КТ-проявлениями) [ 13 ].

Точно так же в отчете Лонга было 36 пациентов с положительной ОТ-ПЦР из 87, которые были включены в исследование [ 9]. Однако 6 случаев были пропущены при первой презентации с помощью ОТ-ПЦР. Повторный тест ОТ-ПЦР через 48–72 часа выявил еще 3 пациентов, а повторный тест в третий раз (через 5–8 дней после первого) выявил 3 пациентов. Важно отметить, что первоначальная компьютерная томография была положительной у всех, кроме одного пациента. Таким образом, чувствительность КТ грудной клетки при первичном обращении составила 97,2%, а ОТ-ПЦР – только 84,6%. Важность множественных тестов ОТ-ПЦР подчеркивал и Се [ 14 ].

Также необходимо отметить, что развитие признаков заболевания на КТ грудной клетки является динамичным и достигает пика примерно на 10-й день после появления первых симптомов [ 3 ]. Кроме того, это также важный вопрос, когда следует оценивать КТ грудной клетки положительным. Опыт читающего радиолога также может повлиять на результат диагностики COVID-19. Вероятно, это не бинарное решение, а скорее спектр, по которому можно определить границу [ 15 ]; поэтому уже сообщенные значения чувствительности и специфичности могут быть значительно завышены или занижены. Точно так же определение положительной КТ грудной клетки также может повлиять на эффективность ОТ-ПЦР.

Скромные результаты тестирования ОТ-ПЦР подняли вопрос, можно ли его использовать на ранней бессимптомной стадии заболевания и может ли КТ грудной клетки иметь дополнительную ценность. На сегодняшний день данные по этой теме представлены лишь в нескольких отчетах. Hu и его коллеги показали, что 50% бессимптомных пациентов, инфицированных SARS-CoV-2, имели типичное помутнение в виде матового стекла и еще 20% атипичных КТ-представлений [ 16 ]. У половины пациентов с положительной реакцией на КТ симптомы никогда не появлялись. Линь и его коллеги сообщили о пациенте, имеющем несколько GGO в правом легком и не имеющем клинических симптомов [ 17]. Позже, когда у пациента появились легкие симптомы, внешний вид компьютерной томографии изменился соответствующим образом. В ранней публикации Shi и его коллег из Ухани 93% из 15 доклинических пациентов имели GGO на КТ грудной клетки [ 18 ].

В однородной когорте круизного лайнера Princess Diamond у 73% из 104 инфицированных пациентов не было симптомов. У пятидесяти четырех процентов этих бессимптомных пациентов было помутнение легких на КТ грудной клетки. В бессимптомных случаях GGO было больше, чем у пациентов с симптомами, у которых наиболее частой находкой была консолидация [ 19 ].

Пандемия COVID-19 распространяется по миру с беспрецедентной скоростью. В этой ситуации важно проанализировать имеющиеся данные, чтобы дать рекомендации. Из исследований, которые мы рассмотрели выше, ясно, что КТ грудной клетки имеет высокую чувствительность для обнаружения COVID-19. Однако кажется, что, хотя идентификация вирусной РНК является единодушным доказательством болезни, подход ОТ-ПЦР не может обнаружить все инфекции, особенно на ранней стадии болезни. Более того, некоторые исследования показывают, что КТ грудной клетки может быть более чувствительной в этой фазе.

С другой стороны, большинство исследований до сих пор предполагало, что специфичность КТ грудной клетки невысока. Но его сравнивали с производительностью ОТ-ПЦР, которая, как известно, имеет скромную чувствительность. При выборе несоответствующей основной истины и, следовательно, количество истинных положительных и отрицательных результатов неизвестно, расчет производительности будет ошибочным. На эту ошибку в литературе указали те исследования, которые показали, что множественные тесты RT-PCR увеличивают частоту выявления заболевания. Более высокую специфичность КТ грудной клетки также показали исследования, в которых эксперты-радиологи оценивали COVID-19 и другие вирусные пневмонии [ 12 ].

Также должно быть видно, что специфичность КТ грудной клетки не так высока, как это показано нашим приведенным выше обратным расчетом, потому что достоверная информация не известна. Но ожидается, что это будет между значениями, представленными ранее, и значениями из нашего обратного расчета.

Чтобы судить о возможности проведения КТ грудной клетки при скрининге на COVID-19, необходимо учитывать другие факторы. При использовании КТ грудной клетки в качестве инструмента скрининга первой линии в большой популяции следует учитывать соотношение риска и пользы. Медицинская визуализация – самый крупный антропогенный источник облучения, который составляет около 0,6 мЗв / год [ 20 ]. Стандартная доза КТ грудной клетки находится в диапазоне 1,8 мЗв, но протокол с низкой дозой оказался эффективным для выявления инфекции COVID-19 с дозой около 0,2 мЗв [ 21 ]. Широкомасштабное внедрение компьютерной томографии грудной клетки при диагностике COVID-19 значительно увеличит радиационное облучение населения.

Также необходимо учитывать, может ли КТ грудной клетки увеличить риск передачи заболевания. При использовании специальных защитных устройств риск проведения обследования для медицинского персонала не должен быть выше, чем риск во время мазка. При тщательной очистке и соответствующей скорости воздухообмена можно избежать внутрибольничной передачи болезни.

Важно отметить, что костюмам CT с обычными заменами воздуха 6–8 в час требуется 35–45 минут для удаления загрязняющих веществ по воздуху с эффективностью 99%. Аналогичное время требуется для очистки, в результате чего пропускная способность КТ-костюма составляет 1-2 пациента в час.

Важно отметить, что в регионах, где распространенность заболевания низкая, включение КТ грудной клетки в протокол скрининга может быть неоправданным, поскольку относительно высокая специфичность может быть верной только для регионов с высокой распространенностью заболевания. Более того, это, безусловно, может увеличить ненужное облучение населения.

После тщательного рассмотрения чувствительности, специфичности, риска радиационного воздействия и производительности КТ грудной клетки и ОТ-ПЦР:

• Мы не рекомендуем использовать КТ грудной клетки в качестве единственного метода диагностики инфекции COVID-19.
• Однако мы считаем, что использование КТ грудной клетки у пациентов с типичными клиническими симптомами в сильно инфицированных регионах или в тесном контакте с пациентами, инфицированными COVID-19 и получившими отрицательный результат ОТ-ПЦР, является оправданным.
• Риск радиационного облучения, вероятно, превышает чувствительность КТ грудной клетки у бессимптомных пациентов.