Вступление

В декабре 2019 года штамм коронавируса (SARS-CoV-2) был выделен из образцов бронхоальвеолярного лаважа у группы пациентов с лихорадочным заболеванием. Эта болезнь распространилась по всему миру и была объявлена Всемирной организацией здравоохранения пандемией 11 марта 2020 года.

Эталонным стандартом для диагностики инфекции SARS-CoV-2 является полимеразная цепная реакция с обратной транскрипцией (ОТ-ПЦР) из-за высокой специфичности теста, несмотря на ограничения его чувствительности. Рентгенография грудной клетки имеет ограниченную чувствительность и специфичность для выявления пациентов с инфекцией SARS-CoV-2, но может помочь выявить пациентов с этим заболеванием.

Несколько исследований показали, что тяжесть поражения легких при рентгенографии органов грудной клетки при инфекции SARS-CoV-2 тесно связана со многими ключевыми исходами для пациентов, включая госпитализацию в отделение интенсивной терапии (ОИТ) и смерть. В литературе описано несколько систем оценки тяжести поражения легких при инфекции SARS-CoV-2. Наиболее широко используемые и изученные системы включают Brixia и рентгенографическую оценку отека легких (RALE/модифицированная RALE). Никакие крупные исследования не сравнивали эти системы с процентным затемнением.

Во время пандемии тяжесть заболевания и риск необходимости эскалации помощи можно было прогнозировать с помощью систем клинической оценки. В Англии двумя примерами являются Национальная шкала раннего предупреждения 2 (NEWS2) и оценка смертности Международного консорциума по тяжелым острым респираторным и новым инфекциям: Консорциум клинической характеристики коронавируса (ISARIC-4C). Полезность этих показателей была установлена независимо от радиологии органов грудной клетки в ранее опубликованных исследованиях.

Мы стремились оценить надежность, воспроизводимость и способность прогнозировать госпитализацию в отделение интенсивной терапии или смерть (неблагоприятные исходы) трех систем регистрации рентгенограмм грудной клетки (RALE, Brixia и процентное помутнение) у пациентов с инфекцией SARS-CoV-2. Мы также стремились изучить способность этих показателей прогнозировать неблагоприятные исходы инфекции SARS-CoV-2 как отдельно, так и в сочетании с двумя системами клинической оценки: NEWS2 и смертность ISARIC-4C.

Материалы и методы

Эта работа была одобрена группой клинической эффективности больниц Ноттингемского университета, Caldicott Guardian больниц Ноттингемского университета, оценкой воздействия на защиту данных и Управлением медицинских исследований Национальной службы здравоохранения. Справочное управление здравоохранения подтвердило, что индивидуальное согласие пациента не требуется.

Дизайн исследования и пациенты

Ретроспективное обсервационное когортное исследование было проведено в Национальном фонде здравоохранения Ноттингемского университета, Англия. Университетские больницы Ноттингема обслуживают примерно 2,5 миллиона человек и имеют 1500 стационарных коек. С помощью электронных медицинских карт в больницах Ноттингемского университета все пациенты, поступившие с подтвержденной ОТ-ПЦР инфекцией SARS-CoV-2 и прошедшие рентгенографию грудной клетки, были последовательно отобраны в период с февраля 2020 г. по июль 2020 г., как описано ранее. Пациенты, которые впервые подверглись рентгенографии грудной клетки после поступления в отделение интенсивной терапии, были исключены, поскольку они уже достигли конечной точки исследования. Дополнительных исключений не было, а расчет размера выборки показал, что для многомерной прогностической модели с более чем 10 параметрами требовалось более 500 пациентов. Мы получили последующие данные о выписке, последующей госпитализации в больницы Ноттингемского университета и смерти как в больнице, так и вне ее (службой демографии пациентов Национальной службы здравоохранения).

Рентгенография грудной клетки

В больницах Ноттингемского университета пациентам, госпитализированным с подтвержденной или подозреваемой инфекцией SARS-CoV-2, обычно выполняли рентгенографию грудной клетки в одной проекции задне-передней или передне-задней. Для анализа было выбрано первое рентгенографическое исследование органов грудной клетки, выполненное при поступлении в связи с ОТ-ПЦР.

В начале пандемии отчетность не была единообразной, и не использовалась какая-либо конкретная система подсчета баллов. Таким образом, все рентгенограммы грудной клетки были повторно оценены с использованием шкалы RALE, Brixia и процентного затемнения. Рисунок 1 описывает эти системы подсчета очков.

Рентгенограммы грудной клетки расшифровывались с использованием монитора Jusha (Nanjing Jusha Commercial and Trading) с системой передачи и архивирования изображений (GE Healthcare). Рентгенографию выполняли с использованием двухдетекторной системы (DigitalDiagnost; Philips), цифровой системы (Ysio Max; Siemens) и системы FDR Nano Mobile (Fuji).

Рисунок 1: Определение различных систем подсчета очков. (A) Переднезадняя рентгенограмма у 78-летней женщины показывает классические изменения пневмонии COVID-19, которые заключаются в помутнении периферического и базального распространения (стрелки). (B) Рентгенограмма показывает расчет рентгенографической оценки отека легких (RALE). Рентгенограмма разделена на четыре квадранта. Каждому квадранту присваивается показатель интенсивности и показатель помутнения. Они перемножаются для каждого квадранта, и все четыре балла складываются вместе. У пациента 21 балл по шкале RALE. (C) На рентгенограмме показан расчет шкалы Brixia. Легкие разделены на шесть зон, и степень затемнения оценивается следующим образом: интерстициальные затемнения, интерстициальные и альвеолярные затемнения (преобладают интерстициальные) и интерстициальные и альвеолярные затемнения (преобладают альвеолярные), оцениваемые как 1, 2 и 3 соответственно. У пациента оценка Brixia 11 (1 + 2 + 2 + 1 + 2 + 3). Наивысший возможный балл по шкале Brixia равен 18. (D) Рентгенограмма показывает процент затемнения, простая визуальная оценка общего процента затемнения легочной паренхимы.

Внедрение подсчета очков в когорте

Оценка надежности интерридера и интраридера. Рентгенограммы грудной клетки первых 50 пациентов в хронологическом порядке оценивались по всем трем системам оценки независимо всеми тремя консультантами-радиологами, участвовавшими в исследовании (с 16, 15 и 10-летним стажем). Три радиолога измерили время, необходимое для оценки изображений (суммарно по нескольким рентгенограммам грудной клетки) с помощью секундомера. Для проверки надежности внутреннего ридера каждый радиолог выполнял второе чтение каждой рентгенограммы грудной клетки, независимо от первого чтения, по крайней мере, через 1 неделю.

Оценка эффективности баллов при прогнозировании тяжести. После того, как была установлена надежность оценок, вся группа последовательных пациентов с тестами ОТ-ПЦР, которые были положительными на SARS-CoV-2, была разделена таким образом, чтобы каждая рентгенограмма грудной клетки оценивалась по одному из рентгенологов. Таким образом, каждый радиолог применял все три балла примерно к одной трети рентгенограмм грудной клетки. Рентгенологи знали о статусе ОТ-ПЦР, но были слепы ко всей другой клинической информации.

Сбор других данных. Сбор данных помимо оценки рентгенограмм грудной клетки был полностью описан ранее. Вкратце, данные были извлечены из электронных записей и включали демографические характеристики, клинические решения при наличии права на эскалацию (оценка, которая не имела фиксированных правил и была основана на оценке врачом слабости пациента, сопутствующих заболеваний и предпочтений), тип отделения ( стандартное стационарное отделение или отделение интенсивной терапии) и все другие данные, необходимые для расчета смертности по ISARIC-4C и NEWS2. Данные были извлечены с даты соответствующей госпитализации (или даты подозрения на SARS-CoV-2, если она предшествовала дате поступления из отделения неотложной помощи) до поступления в отделение интенсивной терапии, выписки из больницы или смерти в больнице. Также рассчитывали время между самым ранним предполагаемым диагнозом и самым ранним подтвержденным диагнозом, а также время рентгенограммы грудной клетки. Эти данные были анонимизированы перед доставкой исследовательской группе и использовались для расчета смертности NEWS2 и ISARIC-4C.

Статистический анализ

Значение P менее 0,05 указывало на статистическую значимость, где это уместно.

Один автор исследовал надежность между и внутри наблюдателей, используя коэффициент внутриклассовой корреляции для показателей RALE, Brixia и процентного затемнения. Коэффициент внутриклассовой корреляции для согласия между врачами был рассчитан с использованием модели двусторонних случайных эффектов для абсолютного согласия и отдельных оценщиков. Аналогичная модель со смешанными эффектами использовалась для оценки согласия каждого рентгенолога.

Один автор провел когортный анализ. Последующее наблюдение началось в день пересмотренной рентгенограммы грудной клетки и продолжалось в течение 60 дней с полным последующим наблюдением на случай смерти или госпитализации в ОИТ.

Исходные демографические характеристики в день рентгенографии грудной клетки были сопоставлены с наихудшим исходом, наблюдавшимся в течение периода наблюдения, и были стратифицированы в соответствии с первоначальным решением о соответствии пациента критериям для эскалации, поскольку эта оценка изменяет потенциальные исходы для пациента.

Медиана и межквартильный диапазон (IQR) для каждого показателя рентгенограммы грудной клетки были сведены в таблицу и классифицированы:

для процентного затемнения 0 = нет, 1 ≤ 25%, 2 = 26–50%, 3 = 51–75%, 4 = 76%–100%;
по шкале RALE 0–12, 13–24, 25–36 и 37–48
по шкале Brixia 0–5, 6–10, 11–15 и 16–18

Кривые выживаемости Каплана-Мейера были построены и стратифицированы по категориям каждой оценки. Были рассчитаны 95% доверительные интервалы и представлены оценочные медианы времени выживания, где это было правдоподобно для каждой категории. Различия в общей выживаемости по квантилю оценки непрозрачности проверяли с помощью логарифмического рангового теста.

Результаты

Надежность и скорость чтения интерридера и интраридера.

Первые 50 выбранных рентгенограмм грудной клетки были получены у 50 различных пациентов в период с 22 февраля по 27 мая 2020 г. Возраст пациентов варьировался от 40 до 95 лет (в среднем 74 года ± 16) и 28 из 50 (56%) были мужчины.

Межэкспертная надежность была хорошей для всех трех показателей, с коэффициентами внутриклассовой корреляции 0,87 (95% ДИ: 0,80, 0,92) для показателя RALE, 0,86 (95% ДИ: 0,76, 0,92) для показателя Brixia и 0,72 (95% ДИ: 0,48, 0,85) для процентного помутнения.

Внутригрупповая надежность также была хорошей, с коэффициентами внутриклассовой корреляции 0,86 (95% ДИ: 0,75, 0,92) для оценки RALE, 0,86 (95% ДИ: 0,75, 0,92) для оценки Brixia и 0,88 (95% ДИ: 0,82, 0,91) для процентного помутнения. В исследованиях, рассчитанных тремя читателями, оценка исследований заняла в среднем 58 секунд для RALE, 37 секунд для Brixia и 33 секунды для процентного помутнения.

Описание когорты для оценки результативности баллов при прогнозировании тяжести.

В общей сложности 787 последовательных пациентов были госпитализированы в больницы Ноттингемского университета с положительным результатом ОТ-ПЦР на SARS-CoV-2 и рентгенографией грудной клетки, доступной для просмотра в период исследования. Для нескорректированного анализа выживаемости у 751 пациента (95,4%) была доступна рентгенограмма грудной клетки до любой эскалации в отделение интенсивной терапии; средний возраст в этой группе составлял 76 лет (межквартильный интервал 59–84 года), и 419 из 751 (56%) были мужчинами. Эта когорта была стратифицирована по решению об эскалации; 329 пациентов имели право на эскалацию в отделение интенсивной терапии, а 422 пациента не имели права на эскалацию. Для дальнейшего скорректированного анализа выживаемости по показателям смертности ISARIC-4C или NEWS2 у 628 пациентов были все необходимые данные для расчета баллов. Скорректированный анализ также был стратифицирован по решению об эскалации с 266 подходящими пациентами и 362 не подходящими пациентами.

Пациенты находились под наблюдением в течение 60 дней с даты их первичного рентгенографического исследования органов грудной клетки. Средняя продолжительность между абсолютным временем рентгенографии грудной клетки и самым ранним предполагаемым диагнозом составила 6 часов 40 минут (IQR, от 72 минут до 69 часов). Среднее время между подтвержденным диагнозом и рентгенограммой грудной клетки составило 10 часов 43 минуты (IQR, от 1 часа 38 минут до 60 часов).

Среди пациентов, не подходящих для эскалации, которые в конечном итоге умерли, средний процент затемнения составил 20% (IQR, 4–45%); среди тех, кто выжил, средний процент помутнения был ниже, на уровне 10% (IQR, 0–30%). Общий медианный процент затемнения был выше среди пациентов, которым была назначена эскалация (медиана процентного затемнения 20 %; IQR 5–30 %), среди тех, кому не требовалось эскалации, и 40 % среди тех, кто был эскалирован и переведен в отделение интенсивной терапии(IQR, 22–62 %), или умерли (IQR, 10–65 %).

Кривые выживания

На рисунке 2 показана приблизительная выживаемость в течение 60 дней после проведения рентгенографии грудной клетки для 751 пациента с рентгенографией грудной клетки во время поступления до поступления в ОИТ. Графики Каплана-Мейера показывают каждую процентную оценку помутнения, стратифицированную по категориям (рис. 2).

Каждая классифицированная оценка разделяла общую выживаемость пациентов. Медиана выживаемости без эскалации составила 7,6 дня (95% ДИ: 5,4, 23,7) при процентном затемнении 51–75% и 2,6 дня (95% ДИ: 1,5, 16,6) при затемнении 76–100% (P < 0,001, логарифмический критерий).

Соответствующее среднее время выживания составило 7,5 дня (95% ДИ: 5,4, 22,4) для категоризированного показателя Brixia 11–15 и 1,15 дня (95% ДИ: 0,7, 4,8) для показателя Brixia 16–20 (P < 0.001, тест логарифмического ранга). Точно так же медиана выживаемости составила 5,18 дня (95% ДИ: 2,9, 11,4) для оценки RALE 25–36 и 1,21 дня (95% ДИ: 0,6, 4,8) при оценке RALE 36–48 (P < 0,001).

Рисунок 2

В общей сложности 628 пациентов имели данные о необходимых анализах крови и наблюдениях в день рентгенологического исследования грудной клетки, чтобы можно было рассчитать эти показатели. По сравнению с затемнением 0–25 %, риск госпитализации или смерти в ОИТ увеличивался более чем в два раза (отношение рисков 2,17; 95 % ДИ: 1,57, 2,77) при затемнении 51–75 % и более чем в четыре раза (отношение рисков , 4,04; 95% ДИ: 3,4, 4,69) с помутнением 76–100%.

Дискриминация увеличилась для процентного помутнения, оценки Brixia и оценки RALE. Например, процент помутнения, показатель Brixia и показатель RALE, скорректированные на смертность по ISARIC-4C, увеличили статистику C с 0,58 до 0,65, 0,65 и 0,66 соответственно и улучшили соответствующее качество соответствия по сравнению со значением R2, равным 0,06. до 0,13, 0,15 и 0,15 соответственно.

Это также наблюдалось, когда результаты были стратифицированы по критериям для эскалации. Например, у пациентов, имеющих право на эскалацию, для каждого балла, скорректированного на смертность по ISARIC-4C, статистика C улучшилась с 0,63 до 0,72, 0,72 и 0,71 соответственно, а соответствующее значение R2 улучшилось с 0,07 до 0,19, 0,20 и 0,21 соответственно.

Модели и показатели плотности имели большую дискриминацию и точность соответствия у пациентов, подходящих для эскалации, чем у тех, кто не соответствовал критериям; например, при сравнении пациентов, не подходящих для эскалации с поправкой на показатель смертности ISARIC-4C, показатель C улучшился с 0,56 до 0,60, 0,60 и 0,61 соответственно для каждого показателя, а соответствующее значение R2 улучшилось с 0,03 до 0,07. , 0,09 и 0,11 соответственно. Самая высокая дискриминация была среди пациентов, подходящих для эскалации по шкале RALE и NEWS2 (статистика C, 0,77; R2 = 0,27).

Источник