Радиолог и эволюционный анатом LSU Health New Orleans объединились, чтобы показать, что те же методы, что и при исследованиях легких рептилий и птиц, могут быть использованы для подтверждения диагноза COVID-19 у пациентов. Их статья, опубликованная в BMJ Case Reports, демонстрирует, что трехмерные модели – это поразительно более четкий метод визуальной оценки распространения инфекции, связанной с COVID-19, в респираторной системе.
Эмма Р. Шахнер, к.D., Доцент кафедры клеточной биологии & Анатомия, и Брэдли Спилер, доктор медицинских наук, заместитель председателя отдела радиологических исследований и доцент кафедры радиологии, внутренней медицины и урологии, & Клеточная биология и анатомия в Медицинской школе LSU Health в Новом Орлеане создали трехмерные цифровые модели на основе компьютерной томографии пациентов, госпитализированных с симптомами, связанными с тяжелым острым респираторным синдромом, вызванным коронавирусом (SARS-CoV-2).
Трое пациентов с подозрением на COVID-19 прошли КТ грудной клетки с контрастным усилением, когда их симптомы ухудшились. Двое из них дали положительный результат на SARS-CoV-2, но один дал отрицательный результат на цепную реакцию обратной транскрипции (ОТ-ПЦР). Но поскольку у этого пациента были убедительные клинические данные и результаты визуализации, результат был признан ложноотрицательным.
"Сообщается о множестве чувствительности ОТ-ПЦР, варьирующейся от 30 до 91%," отмечает доктор. Spieler. "Это может быть результатом относительно более низкой вирусной нагрузки у людей, которые не имеют симптомов или испытывают только легкие симптомы при тестировании. Тесты, проведенные при исчезновении симптомов, также дали ложноотрицательные результаты, что, по всей видимости, было результатом в данном случае."
Учитывая диагностические проблемы в отношении ложноотрицательных результатов ОТ-ПЦР, золотого стандарта диагностического скрининга на COVID-19, КТ может быть полезна в установлении этого диагноза. Важно отметить, что эти особенности КТ могут варьироваться по форме и структуре и, по-видимому, коррелируют с прогрессированием заболевания. Это позволяет выполнять трехмерную сегментацию данных, в которых ткань легких может быть количественно определена объемным методом или модели воздушного потока могут быть смоделированы.
Все компьютерные томограммы были сегментированы в трехмерные цифровые модели поверхности с использованием программы научной визуализации Avizo (Thermofisher Scientific) и методов, которые лаборатория Шахнера использует для исследований эволюционной анатомии.
"Полное влияние COVID-19 на дыхательную систему остается неизвестным, но трехмерные цифровые сегментированные модели предоставляют клиницистам новый инструмент для оценки степени и распространения заболевания в одном инкапсулированном виде," добавляет Шпилер. "Это особенно полезно в случае, когда ОТ-ПЦР на SARS-CoV-2 отрицательный, но есть сильное клиническое подозрение на COVID-19."
На сегодняшний день нет хороших моделей того, что COVID делает с легкими. Таким образом, этот проект был сосредоточен на визуализации повреждения легких в трехмерных моделях по сравнению с предыдущими опубликованными методами – объемными моделями и прямыми двухмерными снимками экрана компьютерной томографии и рентгенограмм.
"Ранее опубликованные трехмерные модели легких с COVID-19 были созданы с использованием методов автоматизированной объемной визуализации," говорит доктор. Шахнер. "Наш метод более сложен и требует много времени, но в результате получается высокоточная и подробная анатомическая модель, в которой слои могут быть разделены, объемы количественно определены и ее можно распечатать в трехмерном формате."
Все три модели показывают разную степень инфекции, связанной с COVID-19, в респираторных тканях, особенно вдоль задней части легких и нижних отделах. Они более четко показывают инфекцию дыхательной системы, связанную с COVID-19, по сравнению с рентгенограммами (рентгеновскими снимками), компьютерной томографией или только тестированием RT-PCR.