Сравнение частоты и характера внебольничных пневмоний до начала и во время эпидемии COVID-19 в многопрофильной больнице

Полный текст

ОБОСНОВАНИЕ

В декабре 2019 г. в Китае произошла вспышка пневмонии, вызванная новым коронавирусом, которая быстро распространилась по всему миру [1].

Коронавирусы относятся к числу вирусов, вызывающих простуду, а также более серьёзные респираторные заболевания, в частности тяжёлый острый респираторный синдром (severe acute respiratory syndrome, SARS) и ближневосточный респираторный синдром (Middle East respiratory syndrome, MERS), уровень смертности от которых достигает 10 и 37% соответственно [2, 3]. Установлено, что оба заболевания (SARS и MERS) являются зоонозными инфекциями. Новый коронавирус, названный Международным комитетом по таксономии вирусов коронавирусом 2 тяжёлого острого респираторного синдрома (severe acute respiratory syndrome-related coronavirus 2, SARS-CoV-2), вызвал коронавирусную болезнь (COronaVIrus Disease 2019, COVID-19) [4]. COVID-19 быстро распространился по всему Китаю, а затем и по другим странам мира. На данный момент объявлена пандемия COVID-19. Эта болезнь серьёзно затронула и Российскую Федерацию. Известно, что многие (до 80%) инфицированные пациенты могут не иметь очевидной истории заражения и клинических проявлений болезни [5]. Скорость распространения болезни подтверждает высокую контагиозность нового коронавируса, который передаётся от человека к человеку аэрозольным (воздушно-капельным и воздушно-пылевым) и контактным путями [6].

Отмечены сходства клинических проявлений инфекции SARS-CoV-2 с предыдущими инфекциями, вызванными бета-коронавирусами [7]. Лабораторная диагностика COVID-19 с помощью метода полимеразной цепной реакции (ПЦР) играет важную роль в выявлении инфицированных лиц и предотвращении распространения эпидемии. Однако стало очевидным, что результатов теста ПЦР приходится ждать достаточно долго (1−4 дня). Кроме того, установлено, что ПЦР может давать ложноотрицательные результаты у значительного (до 30−40%) числа пациентов, что негативно сказывается на эпидемиологической обстановке. В ряде исследований было показано, что чувствительность компьютерной томографии (КТ) грудной клетки в условиях эпидемии COVID-19 (при выявлении типичных для этой болезни паттернов поражения лёгочной ткани) может достигать 80−97% [8]. Точный диагноз вирусной пневмонии на основе КТ грудной клетки позволяет своевременно выявлять и изолировать инфицированных лиц, выбирать тактику их лечения и оценивать динамику болезни. Вследствие широкого распространения болезни в условиях эпидемии и частого асимптомного её течения такие пациенты могут попадать в многопрофильные лечебные учреждения (больницы) с подозрением на внебольничные пневмонии. От ранней и правильной диагностики COVID-19 зависит своевременная изоляция таких больных и их направление в профильные учреждения.

Цель исследования ― сравнение частоты внебольничных пневмоний и их характеристик по данным КТ в многопрофильной больнице г. Москвы до начала и во время эпидемии COVID-19 и изучение возможностей их своевременного выявления и дифференциального диагноза.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

Дизайн исследования

Проведён ретроспективный анализ результатов КТ грудной клетки пациентов Городской клинической больницы имени И.В. Давыдовского Департамента здравоохранения г. Москвы за период с 01.04 по 17.04 2020 г. (в период эпидемии COVID-19 в Москве).

Критерии соответствия

В исследование включены все пациенты, поступившие в приёмное отделение больницы с подозрением на внебольничную пневмонию. Основанием для госпитализации были повышение температуры выше 38,5°С, малопродуктивный сухой кашель, боль в грудной клетке, тахипноэ, слабость, головная боль и диарея.

Описание медицинского вмешательства

Всем пациентам в первый день госпитализации выполняли тестирование грудной клетки методами ПЦР и КТ. Исследования проводились на компьютерном томографе Philips Inguenity (Нидерланды) без внутривенного введения контрастного препарата, с использованием стандартных клинических протоколов (толщина среза 1 мм, ток на трубке 120 кВ, mAs [произведение силы тока и времени] устанавливались автоматически).

Все КТ-изображения оценивались в соответствии с международными рекомендациями по формированию стандартизованных заключений КТ лёгких в условиях эпидемии COVID-19 [9]. Критериями, на основании которых пациенту выставлялся диагноз пневмонии бактериального генеза, были отсутствие зон уплотнения по типу матового стекла, наличие зон консолидации, одно- или двустороннее поражение с наличием гидроторакса и без него. Критериями для постановки диагноза вирусной пневмонии при КТ органов грудной клетки (ОГК) являлись такие характерные рентгенологические паттерны, как участки уплотнения лёгочной ткани по типу матового стекла, преимущественно периферической локализации, ретикулярные изменения по типу булыжной мостовой, наличие или отсутствие зон консолидации. При описании изменений в грудной клетке рассчитывались вероятность COVID-19-пневмонии (высокая, средняя, низкая) и степень выраженности изменений в паренхиме лёгких по 4-балльной шкале в соответствии с последними рекомендациями по дифференциальной диагностике изменений ОГК вирусной этиологии [10].

Нами также проанализированы результаты ПЦР-тестирования у пациентов с диагнозом вирусной пневмонии, установленным по КТ, за 2020 г.

В качестве группы сравнения ретроспективно проанализированы данные КТ ОГК пациентов, поступивших в больницу с подозрением на пневмонию за такой же временной промежуток 2019 г., с целью оценки динамики общего количества вирусных пневмоний и выявления морфологических отличий пневмоний вирусной этиологии при КТ-исследованиях, выполненных год назад. Сравнение КТ-данных пациентов с вирусными пневмониями за 2020 и 2019 гг. проводилось по частоте встречаемости таких паттернов, как симптом матового стекла, симптом булыжной мостовой, консолидация, характер поражения (одно- или двустороннее).

Внутри группы пациентов, перенёсших вирусные пневмонии в период пандемии 2020 г., нами оценены такие вторичные рентгенологические феномены, как гидроторакс (наличие жидкости в плевральных полостях), гидроперикард (жидкость в полости перикарда), лёгочная гипертензия (расширение ствола лёгочной артерии более чем на 30 мм), лимфаденопатия (увеличение размера лимфатического узла более чем на 10 мм по короткой оси, количественная).

Статистический анализ

Для статистической обработки данных нами был использован пакет программ SPSS Statistics 23.0 (США). Количественные данные представлены в виде средних значений со стандартным отклонением. Сравнительный анализ групп проводился с использованием таких статистических критериев, как критерий Фишера и Хи-квадрат для таблиц сопряженности.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Объекты (участники) исследования

С 1 по 17 апреля 2020 г. в ГКБ им. И.В. Давыдовского проведено 476 исследований ОГК методом КТ. Пневмония диагностирована в 140 случаях, из них по данным КТ классифицированы как вирусные 65 (46,4%), как бактериальные ― 75 (53,6%). За тот же период 2019 г. проведено 309 КТ ОГК: пневмонии выявлены у 68 пациентов, из них 7 (10,3%) случаев классифицированы как вирусные, 61 (89,7%) ― как бактериальные.

Таким образом, отмечено явное увеличение количества случаев вирусных пневмоний, зарегистрированных в апреле 2020 г., по сравнению с тем же периодом 2019 г. (значение точного критерия Фишера 5,723; р < 0,01), что говорит о значительном увеличении числа вирусных пневмоний за счёт пневмоний, вызванных COVID-19, в апреле 2020 г.

Основные результаты исследования

Анализ результатов КТ в условиях пандемии COVID-19

Большинство пациентов (95,4%), которым по данным КТ был поставлен диагноз вирусной пневмонии, были в срочном порядке изолированы и переведены в профильные учреждения, перепрофилированные под лечение больных COVID-19. Исключение составили лишь пациенты (3,1%), которые не могли быть переведены в профильные учреждения по ряду причин (сопутствующая патология, тяжёлое состояние и др.).

Из 65 пациентов с установленным по результатам КТ диагнозом вирусной пневмонии у 34 (52,3%) был получен положительный результат ПЦР-теста на COVID-19, у 22 (33,8%) ― отрицательный; у 9 (13,9%) больных тест по независящим от нас причинам (отказ, обращение в лечебное учреждение по месту жительства) не выполнялся (рис. 1).

 

Рис. 1. Результаты ПЦР-тестирования пациентов с диагнозом вирусной пневмонии, установленным методом компьютерной томографии.

ПЦР ― полимеразная цепная реакция.

 

Диагноз вирусной пневмонии, основанный на КТ, был установлен в среднем на 2−3 дня раньше, чем по результатам ПЦР. Таким образом, КТ имеет высокую точность в диагностике COVID-19 и может использоваться в качестве метода диагностики COVID-19 в условиях непрофильного стационара.

КТ-паттерны изменений лёгких при пневмониях, связанных и не связанных с COVID-19

У всех 65 пациентов с COVID-19 на КТ ОГК наблюдался типичный признак вирусной пневмонии, характерный для этого заболевания, ― обширные двусторонние зоны или очаги «матового стекла» с преимущественным периферическим расположением и наличием или отсутствием зон консолидации.

По мере развития тяжёлых инфекционных заболеваний SARS-аномалии паренхимы лёгких в итоге распространяются на центральную область и верхние доли обеих сторон [11,  12]. В нашем исследовании прогрессирование COVID-19 на КТ-изображениях (13,8%) подтвердило эти данные (рис. 2).

 

Рис. 2. Компьютерная томография органов грудной клетки пациента, первично поступившего в стационар с жалобами на сухой кашель и температуру: a ― в нижней доле правого лёгкого определяется единичная зона уплотнения лёгочной ткани по типу матового стекла; b ― на контрольном изображении, полученном через 5 дней, на фоне общего ухудшения состояния и появления выраженной одышки отмечается двустороннее поражение с вовлечением >75% паренхимы лёгких, что соответствует крайне тяжёлому течению заболевания.

 

В группе пациентов с COVID-19 заболевание было преимущественно периферическим (субплевральным) и ограничивалось средней и нижней зонами лёгкого на начальной КТ ОГК. Дальнейшие исследования показали, что лёгочная консолидация и слияние инфильтратов по мере развития заболевания проникают в верхние доли органа и поражают их: у некоторых пациентов были затронуты все пять долей обоих лёгких, при этом на КТ наблюдались «белые» лёгкие. В нашей исследовательской группе увеличение количества изменений по типу матового стекла и плотности консолидации указывало на прогрессирование заболевания, тогда как появление фиброза и разрешение зон «матового уплотнения» или консолидации указывали на улучшение состояния. Однако деформация бронха из-за фиброза может привести к необратимым изменениям и повлиять на дыхательную функцию пациента. Эти данные говорят о том, что поражения лёгких при COVID-19 могут присутствовать до того, как симптомы станут очевидными для пациентов, и что КТ должна быть выполнена незамедлительно даже при бессимптомном течении заболевания.

При проведении КТ у некоторых пациентов отмечалось затруднённое дыхание, поэтому в данном случае получение идеальных изображений во время конечного вдоха может быть проблематично. Таким образом, врачам-рентгенологам при чтении КТ-изображений следует обратить особое внимание на различение зон уплотнения лёгочной ткани по типу матового стекла, а также на изменения паренхимы, вызванные дыхательными артефактами.

КТ в дифференциальном диагнозе вирусных пневмоний

КТ-паттерны вирусной пневмонии связаны с патогенезом вирусной инфекции. Большинство вирусных пневмоний имеют сходный патогенез [13]. Следовательно, вирусная пневмония, вызванная различными вирусами, демонстрирует сходную картину на КТ-изображениях грудной клетки, что было показано нами при сравнении КТ-изображений ОГК вирусных пневмоний до пандемии COVID-19 (апрель 2019 г.) с таковыми во время пандемии (апрель 2020 г.); рис. 3.

 

Рис. 3. Компьютерная томография органов грудной клетки при сравнении изображений вирусных пневмоний до и во время пандемии COVID-19: a ― множественные субплеврально расположенные участки уплотнения лёгочной ткани по типу матового стекла (апрель 2019 г.); b ― аналогичная картина атипичной пневмонии вирусного генеза (апрель 2020 г.).

 

При сравнении частоты обнаружения на КТ паттернов вирусной пневмонии у пациентов за одинаковый промежуток времени в 2019 и 2020 гг. удалось выяснить, что такой симптом, как матовое стекло, присутствовал у 100% пациентов в обеих выборках; ретикулярные изменения по типу булыжной мостовой в выборке пациентов за 2020 г. наблюдались у 40% пациентов, в выборке за 2019 г. ― у 42%, консолидация ― у 27 и 14%, двустороннее поражение лёгких ― у 86,4 и 71,4% соответственно.

Нами обнаружено также, что все особенности вирусной пневмонии, которые наблюдались при первичном КТ-исследовании у пациентов с COVID-19 (преимущественно периферическое уплотнение лёгочной ткани по типу матового стекла, расширение сосудов, утолщение междолькового и внутридолькового интерстиция, знак воздушной бронхограммы), похожи на особенности КТ при острой респираторной вирусной инфекции. При этом все перечисленные рентгенологические характеристики вирусного поражения лёгких можно отнести к повреждению альвеол и интерстиция органа, его отёку.

Механизмы повреждения лёгких при COVID-19-ассоциированной пневмонии

По данным зарубежных исследований, у пациентов с тяжёлой пневмонией, ассоциированной с COVID-19, могут наблюдаться признаки системного гипервоспаления, обозначаемого общим термином «синдром активации макрофагов» (macrophage activation syndrome, MAS), или цитокиновый шторм, также известный как вторичный гемофагоцитарный лимфогистоцитоз (hemophagocytic lymphohistiocytosis, sHLH) [14].

Предполагается, что тяжёлое диффузное альвеолярное и интерстициальное воспаление распространяется и на близкорасположенную сосудистую сеть лёгких, вызывая MAS-подобный внутрилёгочный воспалительный ответ, который способен приводить к тяжёлой форме локальной сосудистой дисфункции, включая микротромбозы и кровоизлияния как проявления лёгочной внутрисосудистой коагулопатии.

Повышенный уровень С-реактивного белка и гиперферритинемия являются основными показателями в диагностике MAS/sHLH и наблюдаются при многих тяжёлых случаях COVID-19-ассоциированной пневмонии [15]. Другие маркеры MAS/sHLH ― коагулопатия и нарушение функций печени ― могут также встречаться в подгруппе пациентов с пневмонией, вызванной COVID-19, что позволяет предположить у больных с сочетанием таких параметров развитие цитокинового шторма [16].

Предположения о возможном наличии MAS/sHLH у пациентов с COVID-19-ассоциированной пневмонией частично подтверждаются нашими наблюдениями. Так, у нескольких включённых в исследование пациентов с тяжело протекающей COVID-19-пневмонией при проведении бронхоскопии наблюдалась повышенная контактная кровоточивость на фоне гиперемированной слизистой оболочки, что частично может свидетельствовать как об активном воспалении (у большинства больных увеличен С-реактивный белой), так и о коагулопатии на фоне нарушенных функций печени.

Патогенетические механизмы повреждения лёгких при COVID-19 требуют более детального изучения и сопоставления КТ-изображений у больных COVID-19 с результатами бронхоскопии, данными коагулограммы и биохимическими показателями крови, что позволило бы объяснить механизм образования участков уплотнения лёгочной ткани по типу матового стекла, а также быстрые изменения по результатам КТ ОГК.

Вероятность и тяжесть COVID-19

Вероятность COVID-19 по КТ-картине ОГК вирусных пневмоний (65 случаев) оценена как средняя для 13,8% исследований и как высокая для 86,2% (рис. 4).

Тяжесть вирусной пневмонии по данным КТ ОГК: лёгкая ― 38,5% (рис. 5, а), среднетяжёлая ― 46,2% (рис. 5, b), тяжёлая ― 12,3% (рис. 5, c), крайне тяжёлая ― 3,1% (рис. 5, d ).

 

Рис. 4. Распределение пациентов с высокой и средней вероятностью COVID-19 по данным КТ ОГК в зависимости от тяжести заболевания.

 

Рис. 5. Тяжесть вирусной пневмонии по данным компьютерной томографии органов грудной клетки: а ― лёгкая степень изменений (КТ-1), вовлечение паренхимы лёгкого ≤25%; b ― среднетяжёлая (КТ-2), вовлечение паренхимы лёгкого 25−50%; c ― тяжёлая (КТ-3), вовлечение паренхимы лёгкого 50–75%; d ― крайне тяжёлая, критичная (КТ-4), вовлечение паренхимы лёгкого ≥75%.

 

Отмечены сопутствующие морфологические феномены, такие как:

• лимфаденопатия у 7,7%, в том числе только количественная у 24,6%, отсутствует у 66,2%;
• гидроторакс односторонний у 7,7%, двусторонний у 13,8%, отсутствует у 78,5%;
• гидроперикард у 4,6%, отсутствует у 95,4%;
• лёгочная гипертензия у 21,5%, отсутствует у 78,5%.

Динамика вирусной пневмонии не отслеживалась у 86,2%, отрицательная ― у 13,8%.

Исход вирусной пневмонии: улучшение (выписка) ― 1,5%, перевод в COVID-стационар ― 95,4%, летальный исход ― 3,1%.

Хочется отметить, что статистически значимо в более тяжёлых случаях вирусной пневмонии встречались такие обнаруживаемые на КТ ОГК рентгенологические феномены, как гидроторакс (двусторонний или односторонний) и лёгочная гипертензия (критерий Краскела−Уоллиса, где p = 0,031 и p = 0,026 соответственно). При попарном сравнении групп с вирусной пневмонией разной степени тяжести и данных феноменов в тесте Фишера рассчитана статистически более частая встречаемость лёгочной гипертензии уже между лёгкой (0 из 25) и среднетяжёлой (11 из 30) рентгенологической картиной пневмонии (p < 0,01), а гидроторакс чаще обнаруживался между среднетяжёлой (8 из 30) и тяжёлой (4 из 8) картиной по КТ (р < 0,01).

Наконец, тяжесть вирусной пневмонии статистически значимо влияет на течение заболевания: отрицательная динамика чаще встречается в случае тяжёлой (4 из 8) пневмонии в сравнении со среднетяжёлой (2 из 30; критерий Фишера, р < 0,01) и лёгкой (3 из 25; критерий Фишера, р < 0,05).

ОБСУЖДЕНИЕ

Количество вирусных пневмоний, выявленных в апреле 2020 г., оказалось достоверно больше, чем за тот же период 2019 г., что связано с появлением нового вирусного агента (COVID-19).

У 1/3 пациентов с характерной КТ-картиной вирусной пневмонии ПЦР-тесты показали отрицательные результаты, что свидетельствует о возможных ложноотрицательных результатах тестирования и необходимости проведения КТ ОГК в тандеме с тестированием ПЦР.

Результаты КТ в условиях пандемии COVID-19 2020 г. частично совпадают с результатами КТ других вирусных пневмоний, выявленных в апреле 2019 г. На 65 случаях вирусной пневмонии удалось показать, что более тяжёлая КТ-картина при поступлении определяет бÓльшую вероятность развития заболевания по неблагоприятному сценарию (отрицательная динамика): так, в группе тяжёлого поражения лёгких было зафиксировано два летальных исхода. Кроме того, достоверно чаще при тяжёлых вариантах течения вирусной пневмонии на КТ обнаруживались такие рентгенологические феномены, как гидроторакс (двусторонний или односторонний) и лёгочная гипертензия. Тем не менее возможности КТ для идентификации поражения лёгких конкретными вирусными агентами ограничены, поскольку рентгенологическая КТ-картина поражения лёгких при COVID-19 частично совпадает с результатами КТ ОГК у лиц, инфицированных другими респираторными вирусами.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Наше исследование показало, что КТ в совокупности с клинико-анамнестическими данными, ПЦР-тестированием может быть полезным в качестве стандартного метода диагностики COVID-19, особенно в условиях непрофильного стационара. КТ-диагностика COVID-19, характеризуемая относительной скоростью проведения исследования и интерпретации полученных результатов, даже при ложноотрицательных результатах ПЦР-тестов позволяет вовремя изолировать пациента с подозрением на COVID-19, своевременно назначить лечение и предотвратить дальнейшее распространение вирусной инфекции в условиях пандемии, что способствует оптимизации ведения пациентов.

Об авторах

Степан Андреевич Яременко

ГБУЗ «Городская клиническая больница имени И.В. Давыдовского»; ФГБОУ ВО «Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова»

Автор, ответственный за переписку.
Email: yaremenkosa@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-7709-977X

аспирант

Россия, Москва

Наталья Александровна Ручьёва

ГБУЗ «Городская клиническая больница имени И.В. Давыдовского»

Email: rna1969@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-8063-4462

к.м.н.

Россия, Москва

Кирилл Николаевич Журавлёв

ГБУЗ «Городская клиническая больница имени И.В. Давыдовского»

Email: kir232@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-1733-267X

MD

Россия, Москва

Валентин Евгеньевич Синицын

ФГБОУ ВО «Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова»

Email: vsini@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-5649-2193

д-р мед. наук, проф.

Россия, Москва

Список литературы

Дополнительные файлы