雷禹，馮旭霞，呼甜，任園園，何思怡，李佳穎，黃曉旗，郭佑民

肺炎支原體(mycoplasma pneumoniae，MP)是兒童肺炎常見的重要致病菌，容易引起多種肺部疾病及肺功能改變[1]。肺炎支原體肺炎(mycoplasma pneumoniae pneumonia，MPP)在少數(shù)病例中可發(fā)展為嚴(yán)重威脅生命的疾病，如難治性支原體肺炎(refractory mycoplasma pneumoniae pneumonia，RMPP)、急性呼吸窘迫綜合征、壞死性肺炎和暴發(fā)性肺炎[2]。有研究表明，RMPP患兒在近年來(lái)越來(lái)越多[3]。因此，早期識(shí)別RMPP是臨床醫(yī)生面對(duì)的棘手問(wèn)題。胸部CT能提示MPP多種影像學(xué)表現(xiàn)，病變的部位及范圍。傳統(tǒng)通過(guò)影像學(xué)征象及視覺(jué)評(píng)分判斷疾病的嚴(yán)重程度，缺乏客觀依據(jù)[4]。本研究基于人工智能計(jì)算機(jī)肺部感染輔助診斷客觀地對(duì)兒童支原體肺炎CT數(shù)據(jù)進(jìn)行定量分析，尋找影像學(xué)定量分析的敏感指標(biāo)，提高早期識(shí)別RMPP的能力，為臨床提供客觀依據(jù)。

材料與方法

1．一般資料

回顧性收集2019年1月-2021年4月在延安大學(xué)附屬醫(yī)院確診的MPP患兒118例，男62例，女56例，年齡(4.26±2.74)歲。納入標(biāo)準(zhǔn)：①患兒近期出現(xiàn)如咳嗽、咳痰、氣喘等呼吸道癥狀；②血清學(xué)檢查MP-IgM抗體陽(yáng)性或鼻咽分泌物PCR檢測(cè)結(jié)果為陽(yáng)性；③患兒在入院后3天內(nèi)進(jìn)行CT檢查，發(fā)現(xiàn)肺炎改變。排除標(biāo)準(zhǔn)：①患者配合差，圖像偽影大；②CT檢查肺部層面不完整；③CT數(shù)據(jù)顯示肺炎分割失敗，不能進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。RMPP的診斷標(biāo)準(zhǔn)基于大環(huán)內(nèi)酯類抗生素治療7天或更長(zhǎng)時(shí)間后仍存在持續(xù)發(fā)熱，臨床表現(xiàn)及影像學(xué)惡化[5]。最終118例MPP患兒中，診斷為RMPP患兒30例，普通支原體肺炎(general mycoplasma pneumoniae pneumonia，GMPP)患兒88例。

2．儀器與方法

掃描設(shè)備為UCT-760 128層螺旋CT(上海聯(lián)影科技)。掃描時(shí)患兒呈仰臥位自肺尖至肺底全肺掃描。部分患兒檢查前服用水合氯醛(0.5 mL/kg，最大劑量不超過(guò)10 mL)。掃描參數(shù)：管電壓100 kV，自動(dòng)管電流，準(zhǔn)直40 mm，螺距1.0875，轉(zhuǎn)速0.5 s/r，最小層厚0.625 mm，矩陣512×512，標(biāo)準(zhǔn)算法重建。

3．圖像分析及觀測(cè)指標(biāo)

將CT掃描原始數(shù)據(jù)以“Dicom”格式導(dǎo)入人工智能計(jì)算機(jī)肺部感染輔助診斷分析軟件進(jìn)行分割處理。該軟件首先自動(dòng)識(shí)別出肺部邊界、支氣管和血管，在肺組織中去除支氣管和血管的部分，然后通過(guò)密度閾值和區(qū)域生長(zhǎng)法識(shí)別高密度的肺炎病灶[6]。記錄病變區(qū)域容積(lesion volume，LV)，病變占全肺體積的百分比(percentage of lesion，LV%)，病變平均密度(mean lesion density，MLD)，低于-300 HU的低密度區(qū)百分比(ground glass opacity percentage，GGO%)及病變質(zhì)量(lesion quality，LQ)。因?yàn)榉尾看蟛糠謪^(qū)域密度為負(fù)值，密度與體積的乘積即一定體積內(nèi)人體組織的重量。為了便于理解，將病變平均密度加1000后轉(zhuǎn)為正值得到，計(jì)算公式為：LQ=LV×(MLD+1000)/1000。GMPP患兒與RMPP患兒AI分割效果圖見圖1、2。

4．統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS 24.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。計(jì)量資料以中位數(shù)(四分位數(shù)間距)表示，RMPP組與GMPP組的臨床一般資料與CT定量參數(shù)采用χ2檢驗(yàn)或Mann-WhitneyU檢驗(yàn)比較。采用受試者操作特征(receiver operating characteristics，ROC)曲線下面積(area under curve，AUC)分析CT定量指標(biāo)對(duì)RMPP的預(yù)測(cè)價(jià)值。采用多因素logistic逐步回歸分析RMPP的獨(dú)立危險(xiǎn)因素。以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié) 果

1．一般資料

RMPP組患兒年齡稍大于GMPP組，RMPP組患兒體溫、平均住院時(shí)間大于GMPP組患兒(P<0.01)。共有61名患兒出現(xiàn)了發(fā)熱的癥狀，RMPP組發(fā)熱率高于GMPP組；RMPP組喘息發(fā)生率明顯低于GMPP組；兩組之間咳嗽發(fā)生率差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(表1)。

表1 支原體肺炎患兒RMPP組與GMPP組的一般資料差異

2．CT定量指標(biāo)

RMPP組與GMPP組各CT定量指標(biāo)的差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。RMPP組病變范圍廣、病變密度高、病變質(zhì)量大，磨玻璃密度病變占比低(表2)。

表2 RMPP組與GMPP組CT定量指標(biāo)的差異

3．RMPP組患兒ROC曲線分析

將GMPP組及RMPP組之間存在明顯差異的CT定量指標(biāo)行ROC曲線分析，得出LV、LV%、MLD、GGO%及LQ可以鑒別RMPP組與GMPP組(P<0.01)，見表3，圖2。AUC由高到低依次為：LQ、LV、LV%、GGO%和MLD，具體敏感度、特異度及可信區(qū)間見表3。

圖1 女，8歲，GMPP患兒。a)橫軸面CT示左肺上葉片狀實(shí)變影；b)冠狀面CT示左肺上、下葉病灶，邊緣模糊(病灶紅線內(nèi))；c)肺區(qū)三維分割圖，較為清楚地顯示病灶在三位空間內(nèi)的分布情況(紅色部分)。圖2 男，10歲，RMPP患兒。a)橫軸面CT示左肺下葉大片狀實(shí)變及磨玻璃影；b)冠狀面CT示病灶邊緣模糊矢狀面(病灶紅線內(nèi))；c)肺區(qū)三維分割圖顯示病變范圍較大(紅色部分)。

表3 CT定量指標(biāo)各變量ROC曲線分析

4．對(duì)預(yù)測(cè)RMPP的CT指標(biāo)進(jìn)行多因素逐步logistic回歸分析

對(duì)118例患兒進(jìn)行多因素逐步logistic回歸分析得，LV%>4.2、MLD>-296.36 HU、LQ>21.6 g是兩組間有預(yù)測(cè)價(jià)值的指標(biāo)(P均<0.05)，OR值分別為11.8、6.9、10.7，調(diào)整了患兒的年齡、性別、體溫后OR值分別為11.8、7.1、10.5(表4)。

表4 RMPP相關(guān)因素的多因素逐步logistic回歸分析

討 論

MP是引起兒童尤其是兒童社區(qū)獲得性肺炎的主要病原體之一。雖然傳統(tǒng)上認(rèn)為肺炎支原體感染是一個(gè)自限性的過(guò)程，但近年來(lái)大環(huán)內(nèi)酯類藥物治療7天或更長(zhǎng)時(shí)間后出現(xiàn)臨床和放射學(xué)進(jìn)展的RMPP病例越來(lái)越多地被報(bào)道[7]。目前臨床實(shí)際工作中對(duì)于MPP缺乏早期快速診斷技術(shù)，影像學(xué)表現(xiàn)復(fù)雜多樣，實(shí)驗(yàn)室檢查敏感性差等問(wèn)題[8]。因此，一種高效的早期診斷與嚴(yán)重程度評(píng)估MPP患兒的檢查方法是目前亟待解決的緊迫任務(wù)。既往研究已經(jīng)證實(shí)計(jì)算機(jī)肺部感染輔助診斷能夠?qū)Ψ蝺?nèi)病變部位快速檢出、定量評(píng)價(jià)病變范圍和病變演變過(guò)程定量分析評(píng)估[9-12]。隨著人工智能定量分析軟件不斷優(yōu)化，為客觀評(píng)估病灶性質(zhì)提供了一種可能的方法。

本研究中發(fā)現(xiàn)RMPP患兒年齡明顯高于GMPP患兒，這與以往文獻(xiàn)結(jié)果一致[13-14,19]。年齡較大的兒童免疫系統(tǒng)相對(duì)成熟，MP感染后反應(yīng)更重，這可能也是RMPP發(fā)生的原因之一[3,15]。RMPP組患兒的體溫及平均住院時(shí)間均大于GMPP組，說(shuō)明RMPP組患兒病變程度重，臨床病程長(zhǎng)，因此早期診斷與治療至關(guān)重要。

本研究通過(guò)定量CT得出RMPP組患兒病變范圍廣、病灶密度高及病變質(zhì)量大，表明CT定量指標(biāo)可以用于判斷MP的感染程度，提示在RMPP時(shí)，強(qiáng)烈的炎癥反應(yīng)導(dǎo)致細(xì)支氣管及肺泡腔內(nèi)有大量中性粒細(xì)胞及組織液滲出[15]，導(dǎo)致肺內(nèi)病變范圍及密度增加。李婭等[16]認(rèn)為RMPP患兒胸片或胸部CT的肺部浸潤(rùn)范圍越廣，MPP患兒疾病嚴(yán)重程度越重，預(yù)后不良，與本研究結(jié)果類似。Saraya等[17]使用HRCT視覺(jué)評(píng)分系統(tǒng)計(jì)算肺總受累面積與患者的嚴(yán)重程度呈顯著正相關(guān)，從側(cè)面印證了本研究的結(jié)論。ROC曲線分析顯示，預(yù)測(cè)MPP患兒發(fā)生RMPP的AUC由高到低依次為L(zhǎng)Q、LV、LV%、GGO%、MLD。多因素二元逐步Logistic回歸顯示LV%>4.2、MLD>-296.36 HU、LQ>21.6 g為兩組間有預(yù)測(cè)價(jià)值的指標(biāo)，這表明LV%>4.2、MLD>-296.36 HU、LQ>21.6 g對(duì)鑒別RMPP與GMPP患兒具有臨床價(jià)值。有研究表明[18-19]，出現(xiàn)大面積肺實(shí)變(面積超過(guò)肺葉的2/3)是RMPP的預(yù)測(cè)因素，這與本研究結(jié)果相似，LV%、MLD及LQ更為客觀的表示了以往視覺(jué)評(píng)估中大面積肺實(shí)變的概念，從而提供更為具體的截?cái)嘀涤脕?lái)鑒別RMPP患兒。

本研究的局限性：①本組數(shù)據(jù)屬于回顧性研究，且研究樣本量較少，數(shù)據(jù)結(jié)果可能產(chǎn)生一定偏倚。②可能有一些患者合并MP和其他病原體感染而無(wú)法檢測(cè)到，這可能導(dǎo)致RMPP。③兩組患者分布不匹配，可能會(huì)影響統(tǒng)計(jì)結(jié)果。因此，需要納入大量的MPP患者，并進(jìn)行前瞻性研究。

總之，本研究采用人工智能計(jì)算機(jī)肺部感染輔助診斷對(duì)兒童支原體肺炎進(jìn)行影像學(xué)CT定量研究，研究發(fā)現(xiàn)能夠客觀、精確地對(duì)于病變的嚴(yán)重程度進(jìn)行評(píng)估。臨床醫(yī)生可以根據(jù)定量CT指標(biāo)鑒別RMPP患兒，尤其是LV%>4.2、MLD>-296.36 HU、LQ>21.6 g來(lái)預(yù)測(cè)兒童RMPP的發(fā)生。