结合 3D 渲染模型和像素化定量 CT 快速评估受 COVID-19 影响...

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结合 3D 渲染模型和像素化定量 CT 快速评估受 COVID-19 影响的肺部和氧合需求
描述
一名 35 岁男性，有呼吸困难、心动过速和咳嗽、发烧和头痛病史，被转诊至医院心脏中心。初步诊断提示肺栓塞，但 COVID-19 也在鉴别诊断中。临床化学和血液学实验室测试显示 C-反应蛋白 (128.10 mg/L)、铁蛋白 (272 ng/mL)、D-二聚体 (600 ng/mL)、WBC (9.2×10 9 /L)、红细胞沉降率升高(5 毫米/小时) 和正常淋巴细胞 (2.61×10 9/L)。在胸部 X 光片上，在左下肺 (LLL) 区域看到了一个面纱区域。用于排除肺栓塞的对比多排 CT 血管造影显示正常，无肺结节、肿块、胸膜或心包积液、实变或磨玻璃影。然而，实时 PCR 对 COVID-19 呈阳性。使用量身定制的 Matrix Laboratory 制作了定量彩色像素化 CT 图 (QCT)，以显示受 COVID-19 影响的患者肺部的整个 CT 图像的 Hounsfield 单位数，以设置准确的阈值以生成三维 (3D) ) 受损肺的体积模型：总肺容积（-1024 到 100）、空气（-1024 到 -820）、健康组织（-1025 到 -500）和 COVID-19 区域（-500 到 100）。据报道，GGO 与肺窗 CT 图像上肺衰减的适度增加有关。 QCT 图像清楚地显示了各种升高的密度水平（图 1A-C）。根据当时的医院方案，该患者一直处于观察状态，并接受了阿奇霉素、维生素 C 和 D、Zink 和 Xarelto10（作为预防措施）的治疗。后续临床检查报告呼吸困难改善，无咳嗽，但体温升高（39.5°C），高分辨率 CT 图像显示 LLL 中出现毛玻璃样外观和肺不张带（图 1D-F）。没有支气管扩张，也没有胸膜或心包积液。

图1
一名 35 岁男性患者在治疗前后两个时间点受 COVID-19 影响的定量 CT 肺部分析。(A) 入院时胸部增强 CT 报告正常。（B，C）胸部图像的彩色轴向 CT 显示两个肺叶的密度分布升高（Hounsfield 单位）。(D,E) 治疗后上肺的对比高分辨率 CT 轴向图像显示正常外观，没有间质线、结节、大光泽不透明或空气滞留证据。(F) 注意到左肺下叶的毛玻璃面纱外观和肺不张带。（G，H）像素化定量 CT 图（使用 Matrix Laboratory）定量显示左叶所选区域治疗前后疾病的严重程度。
Materialise Mimics Care Suite 建模（研究版）用于在虚拟现实概念中生成患者肺部的 360° 观察模型，用于参考局部和全球肺体积对 COVID-19 进行快速评估和量化一个封装视图。生成已知身体体积的初始 3D 模型，误差为 -1%。测得的感染 COVID-19 体积与总肺体积之比为 4%，表明轻度基于体积的感染，无需氧合（图 2H-I）。两个时间点的 3D 肺显示出治疗后空气和组织体积的显着改善（图 2A-F）。为了识别任何空气滞留，比较了彩色呼气和吸气 CT。最近的几篇出版物描述了 COVID-19 CT 图像的特征和演变虽然，目前病毒 RT-RNA 仍然是金标准，但无法评估疾病的严重程度，假阴性结果并不常见。我们将左右肺治疗前后的空气与软组织肺容积量化为 4.3%、1.5% 和 77.8%、72.0%，作为氧合支持的预测指标。测量的 SpO 2为 93% 和 96%，在治疗前后计算出的 PaO 2 /FiO 2比率分别为 256 mm Hg 和 360 mm Hg。

图 2COVID-19 肺的三维 (3D) 定量分段体积模型表明 GGO 的相对比率。(A-C) 一名 35 岁男性患者入院后早期的空气、组织和综合容积显示肺通气不良。左肺和右肺的空气组织体积比分别为 4.3% 和 1.5%。(D-F) 治疗后患者肺的相关改善体积。空气对组织的体积增加到 77.8% 和 72.0%。(G,H) 冠状视图显示 LL 叶中的 GG 面纱和 3D 透视分段体积，包括后视图中的 COVID-19 区域。(I) 单个分段的肺体积，包括 GG 面纱体积及其与总肺体积的相关比率。LLL，左下叶；RL，右肺；CC，立方厘米；RLL，右下叶；RUL，右上叶；RML，右中叶；LUL，左上叶；二，左叶；GGO，毛玻璃不透明度。
学习点

• 定量 CT 结合三维 (3D) 肺容积提供了 COVID-19 的新指标，被视为可以预测哪些患者很快需要氧合或机械呼吸机或不再需要的理想工具，尤其是在以下情况下医院资源有限。
• 生成的 COVID-19 肺 3D 360 视觉渲染模型以及 3D 打印模型可以在移动和可访问的有效平台（例如，iPhone）上提供，用于培训和教育患者和公众，以促进更广泛的医疗保健。