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第二章
结核病影像学诊断

【摘要】 医学影像学在结核病的诊断和治疗中发挥着举足轻重的作用。1年来,国内专家发布了肺结核的影像诊断标准及专家共识,有学者对肺结核非典型CT征象进行了总结,也有学者就肺结核、肺结核合并真菌感染、肺结核合并肺癌、糖尿病合并肺结核、HIV合并肺结核、耐药肺结核、气管结核的影像学特点进行了深入的研究与探讨,还有学者对循环一致生成对抗网络(CycleGAN)深度学习方法重建的超低剂量胸部CT(ULDCT)图像质量在肺结核的应用中提出独到的见解。此外,不同发病部位的肺外结核也得到了国内学者的关注和报道。随着人工智能在结核病领域的广泛应用,结核病影像诊断能力得到了进一步的提升。

【关键词】 肺结核;气管及支气管结核;耐多药肺结核;人工智能;肺外结核

近一年,中华医学会放射学分会传染病放射学组等组织相关学会并召集国内专家发布了《肺结核影像诊断标准》《获得性免疫缺陷综合征相关肺结核影像诊断标准专家共识》,为肺结核影像诊断制定了具体的行业标准。2021年,随着科学技术的进一步发展,人工智能在结核病影像领域的应用更加广泛,同时,国内同道也就肺结核及肺外结核的影像学征象进行了深入的研究,相继发表了诸多文章,极大地丰富了现有的影像知识体系,提高了广大影像医师的理论水平,为结核病影像事业贡献了宝贵的学术资源。

一、指南与共识

(一)肺结核影像诊断标准

2021年,中华医学会放射学分会传染病放射学组等组织相关学会并召集国内专家发布了《肺结核影像诊断标准》 [1] ,包括各型肺结核的影像表现、疑似病例、影像诊断病例、确诊病例诊断标准及影像学鉴别诊断等,为临床医师及放射科医师制定了行业标准,同时提高了肺结核影像诊断水平及诊断正确率。

(二)获得性免疫缺陷综合征相关肺结核影像诊断标准专家共识

由于获得性免疫缺陷综合征相关肺结核患者免疫力低下,临床表现不典型,诊断存在一定困难,而影像学在其诊断中发挥着至关重要的作用。基于此,中华医学会放射学分会传染病学组等继续组织相关学会及国内专家发布了《获得性免疫缺陷综合征相关肺结核影像诊断标准专家共识》 [2] ,指出具有肺部感染临床症状的患者如果人类免疫缺陷病毒(HIV)检测结果阳性,进一步行胸部X线或CT检查发现有肺内病变和/或肺门、纵隔淋巴结肿大,为疑似AIDS相关肺结核;若肺内影像表现为纵隔或肺门多区淋巴结肿大,两肺随机分布弥漫粟粒、大小不等结节,渗出性病变为主的多形态、多叶、多段病灶或胸腔积液影像表现之一,影像诊断为AIDS相关肺结核。对疑似或影像诊断病例进一步行实验室或病理学相关检查,若有一项阳性则确诊为AIDS相关肺结核。

二、肺结核病的影像学诊断

(一)肺结核征象

影像诊断学在结核病的诊断中发挥着重要的作用,特别是对微生物学结果阴性的结核病患者的诊断和治疗。Zeng等 [3] 阐述了肺结核(PTB)的一些非典型计算机断层扫描(CT)表现,包括:①簇状小结节(CMN)征;②反晕征(RHS);③结核性气囊肿;④血行播散出现以弥漫性毛玻璃样阴影为主要表现;⑤血行播散性PTB伴随机分布的非粟粒性结节;⑥PTB改变以肺气肿或间质性肺炎蜂窝状改变为背景;⑦表现为机化性肺炎的PTB。虽然全球PTB的总体发病率正在下降,但非典型结核病的发病率正在上升。了解活动性PTB的不典型CT影像学改变有助于肺结核的诊断和鉴别诊断。

(二)继发性肺结核

张怡等 [4] 探讨超声造影定量分析在胸膜下肺病灶良恶性鉴别中的诊断价值。选择2019年1至6月在同济大学附属上海肺科医院就诊并行超声引导下经皮肺穿刺术的胸膜下肺病灶患者299例,回顾分析该组病例肺穿刺术前的超声造影资料,对照病理结果分析良恶性病灶的超声造影始增时间、始增强度、病灶的达峰时间及达峰强度、病灶的净增强度、病灶的减半强度及强度减半时间、病灶-肺组织始增时间差、胸壁-病灶始增时间差、时间比例等参数,绘制受试者工作特征曲线,计算曲线下面积及最佳截断点。结果超声造影定量参数中,病灶始增强度及时间、病灶达峰时间、病灶减半强度及强度减半时间、病灶-肺始增时间差、胸壁-病灶始增时间差、时间比例在良恶性组间差异均有统计学意义( P < 0.05),而病灶达峰强度、病灶净增强度在良恶性组间差异无统计学意义( P < 0.05);时间比例的曲线下面积最大(0.845),且当时间比例 ≥ 51.89%时,诊断胸膜下恶性病灶的灵敏度为86.2%,特异度为79.3%,准确度为84.3%,阳性预测值为92%,阴性预测值68%。本研究认为,超声造影定量分析的多项参数在胸膜下肺病灶的良恶性鉴别中差异明显,特别是时间比例参数,可为临床鉴别诊断提供依据。

徐建平等 [5] 探讨灰阶超声(GSU)、超声造影(CEUS)及超声引导下经皮肺穿刺在周围型肺结核诊断中的应用价值,建立周围型肺结核的logistic回归诊断模型。回顾性分析2018年1月至2019年12月在浙江大学医学院附属杭州市胸科医院就诊并经病理及Gene X-pert MTB/RIF检查证实的周围型肺结节患者61例,共61个结节。将患者分为结核病组43例,非结核病组18例。所有患者均行GSU、CEUS、超声引导经皮肺穿刺术,记录病灶形态、内部回声、支气管征、造影到达时间(AT)、造影剂到达病灶与邻近肺组织时间差、灌注模式、增强程度等超声特征及活检组织完整性,并进行单因素分析。然后将各项参数纳入logistic多因素回归分析,建立周围型肺结核的logistic回归诊断模型,并绘制ROC曲线,计算该模型预测周围型肺结核的诊断效能。结果:结核病组与非结核病组的病灶形态( χ 2 =6.811, P < 0.05)、造影剂 AT( χ 2 =5.770, P < 0.05)、造影剂到达时间差( χ 2 =5.960, P < 0.05)、灌注模式参数( χ 2 =5.728, P < 0.05)比较,差异均有统计学意义。二分类 logistic回归分析显示,年龄、结节形态、造影剂到达时间差、灌注模式4个变量进入logistic回归模型,回归方程式为:Logit( P )=-3.565+1.868 X 2 +2.469 X 3 +1.734 X 7 +2.650 X 8 。回归模型预测周围型肺结核的ROC曲线下面积为 0.911,以 Logit( P )≥ 0.50 为截断值,其预测准确性为 87.3%,灵敏度、特异度、阳性预测值、阴性预测值分别为94.6%、72.2%、87.5%、86.7%。本研究发现,以周围型肺结节患者年龄、病灶形态、造影剂到达病灶与邻近肺组织时间差、灌注模式为纳入因素的logistic回归模型有助于诊断周围型肺结核。

Wang等 [6] 评价痰抗酸杆菌涂片(AFB)阳性和AFB阴性肺结核(PTB)患者的临床特征和胸部CT表现,探讨AFB阳性与临床放射学表现的关系。对2018—2020年224例住院结核病患者进行回顾性分析。根据AFB涂片结果,分为AFB阳性肺结核组和AFB阴性肺结核组,并分析患者的胸部CT和实验室检测结果。结果显示共入组224例PTB患者,分为AFB阳性( n =94,42%)和AFB阴性( n =130,58%)。AFB阳性组与AFB阴性组胸部CT影像特征性表现对比显示,实变(AFB阳性患者77.7%,AFB阴性患者53.8%, P < 0.01)、空洞(AFB 阳性患者55.3%,AFB阴性患者 34.6%, P < 0.01)、钙化(AFB阳性患者 38.38.3%,AFB阴性患者 20%, P < 0.01)、支气管扩张(AFB 阳性患者 7.5%,AFB 阴性患者 1.5%, P < 0.05)、支气管畸形(AFB阳性患者6.4%,AFB阴性患者0.8%, P < 0.05)和右上叶受累(AFB阳性患者 57.5%,AFB 阴性患者 33.1%, P < 0.01)、左上叶受累(AFB 阳性患者 46.8%,AFB 阴性患者33.1%, P < 0.05)和淋巴结病变(AFB 阳性患者 58.5%,AFB 阴性患者 37.7%, P < 0.01)。本研究发现,当肺结核患者胸部CT上有实变、空洞、上叶受累及淋巴结病变时,AFB阳性出现的风险较高。

陈珊珊等 [7] 总结和分析动脉栓塞介入治疗肺结核相关肺动脉假性动脉瘤(pulmonary artery pseudoaneurysms,PAP)伴大咯血的临床特征,对南京市第二医院行动脉介入栓塞治疗的3例肺结核并发PAP伴大咯血患者的临床表现、治疗及预后进行报道。并以“pulmonary tuberculosis”和“pulmonary artery pseudoaneurysms”或“Rasmussen's aneurysm”为检索词检索PubMed数据库,检索时间为2011年1月至2020年12月,剔除综述类文献、重复发表及资料不全等文献,纳入肺结核并发PAP患者临床资料完整的文章,收集患者的临床特征、影像学表现、PAP分型、诊治方法及预后,并进行文献复习。结果病例1~3均确诊为肺结核并发大咯血,影像学提示肺结核空洞性病灶,且经胸部CT血管造影(CTA)及肺动脉造影均发现PAP继发于结核空洞壁上的肺动脉血管。其中,病例1,男,24岁,以“痰中带血7d,加重3d(咯血量 > 500 ml/d,意识不清)”为主要表现,行支气管动脉栓塞术后再次大咯血,再行左胸廓内动脉和左胸外侧动脉、左侧肺动脉栓塞术后咯血停止;病例2,女,65岁,以“咯血5d(100ml/次,2次/d)伴胸闷”为主要表现,行支气管动脉栓塞术后再次大咯血,再行右侧肺动脉栓塞术后咯血停止;病例3,男,58岁,以“咳嗽、胸闷、盗汗4个月,咯血3d(300ml)”为主要表现,行双侧支气管动脉栓塞术后仍有咯血,再行左右支气管动脉、右上肺动脉栓塞术后咯血停止。通过筛选共获得21篇文献,42例肺结核并发PAP患者,与本文3例患者共计45例,其中男性36例,女9例,中位年龄为52.0(35.0~63.0)岁。45例患者均进行了CTA,PAP的检出率为100.0%;41例进行了肺动脉造影,PAP的检出率为75.6%(31例)。41例患者接受了血管介入治疗,其中26例行肺动脉栓塞治疗,7例行支气管动脉栓塞治疗,8例接受了支气管动脉栓塞+肺动脉栓塞治疗,术后有效止血40例,l例患者因大咯血窒息死亡。术后40例获得随访,2例复发,分别经外科切除术和再次行支气管动脉栓塞而治愈。结论:PAP是导致肺结核大咯血的主要原因之一,肺动脉介入栓塞治疗仍是PAP并发大咯血的首选干预措施。当支气管动脉栓塞效果不佳或咯血近期复发时,应及时进行胸部CT检查,以排除PAP可能。

孙浩等 [8] 分析肺结核空洞合并真菌感染患者的CT影像特点。采用抽签法随机选择2017年7月至2020年7月本院临床确诊的肺结核空洞合并真菌感染患者74例作为观察组,以同时期收治的97例肺结核空洞未合并真菌感染患者作为对照组。两组患者均进行CT检查并分析其影像学特点。采用Kappa一致性分析CT诊断肺结核空洞合并真菌感染的一致性,ROC分析CT诊断该疾病的诊断价值。结果:观察组真菌培养率为100.0%,主要为白念珠菌占37.8%(28/74)。观察组累及单个肺叶的患者比例显著低于对照组( P =0.023),累及2个肺叶的患者比例显著高于对照组( P =0.012),出现支气管播散、胸腔积液的患者比例明显高于对照组( P < 0.05)。观察组肺结核空洞病灶 31.0%(23/72)在左侧,47.3%(35/74)在右侧,21.6%(16/74)在双侧;按照边缘与形状来看,出现多发小斑片状影17例(22.9%)、大叶性肺炎型16例(21.6%)、支气管肺炎型16例(21.6%)、粟粒型9例(12.1%)、局灶型9例(12.2%)、腐生型7例(9.4%)。CT诊断肺结核空洞合并真菌感染患者的灵敏度、特异度、准确度、阳性预测值、阴性预测值、Kappa值及AUC分别为82.8%、82.2%、82.4%、76.3%、87.4%、0.642、0.825。本研究认为,肺结核空洞合并真菌感染患者CT表现病灶形态边缘较为多样化,胸腔积液率高,胸部CT诊断肺结核空洞合并真菌感染阳性率较高,具有一定的诊断价值。

Zhu等 [9] 采用U型卷积神经网络(U_Net)多约束图像分割方法,通过CT比较肺结核与肺结核合并肺癌患者的诊断和影像学特征,从2019年图像CLEF结核病提供的严重程度评分(SVR)任务中选取160例结核病患者,根据疾病诊断的类型,将患者分为肺结核合并肺癌组及其他组。所有患者行胸部CT,比较两组临床表现、CT特征、初始疑似诊断、不同肿瘤直径的漏诊情况。结果发现,肺结核合并肺癌组咯血、声音嘶哑患者明显多于其他组( P < 0.05),其他症状无显著性差异( P > 0.05)。肺结核合并肺癌组钙化、条索影、斑点影、空洞等征象较其他组少;肺结核合并肺癌组肿块影、小叶征、棘征、毛刺征、空泡征较其他组多。因此,肺结核患者出现咯血、声音嘶哑的症状,需考虑病情是否有进展及发生肺癌病变的可能性。肺结核合并肺癌患者的CT成像通常表现为肿块影、小叶征、棘征、毛刺征和空泡征,可作为其诊断的依据。同时,基于U_Net的分割方法可以有效地分割肺实质区域,且该算法优于传统算法。

Yan等 [10] 探讨基于循环一致生成对抗网络(CycleGAN)的深度学习方法重建的超低剂量胸部CT(ULDCT)图像质量在肺结核评估中的作用。前瞻性纳入2019年6月至2019年11月103名肺结核患者[平均年龄(40.8±13.6)岁;61名男性和42名女性],先行标准剂量 CT(120kVp,自动曝光控制),然后立即接受 ULDCT(80kVp 和 10mAs),两次连续扫描的图像用于训练CycleGAN框架进行图像到图像的转换。比较了CycleGAN算法与混合迭代重建和基于模型的迭代重建算法的去噪效果,重复测量方差分析和Wilcoxon符号秩检验分别用于比较客观测量和主观图像质量得分。结果发现,采用优化的CycleGAN去噪模型,以ULDCT图像为输入,峰值信噪比和结构相似性指数分别提高了2.0dB和0.21。CycleGAN生成的去噪ULDCT图像通常提供令人满意的图像质量,以实现解剖结构和病理结果的最佳可见性,图像噪声水平[平均值±标准偏差,(19.5±3.0)HU]低于混合型[(66.3±10.5)HU, P < 0.001],噪声水平与基于模型的迭代重建类似[(19.6±2.6)HU, P > 0.908]。CycleGAN生成的图像显示肺部病变的对比度与噪声比最高,其次是基于模型和混合迭代重建。ULDCT的平均有效辐射剂量为0.12mSv,与标准剂量CT相比,平均减少93.9%。本研究认为,优化的CycleGAN技术可用于合成从胸部ULDCT获得的诊断可接受图像,用于评估肺结核。

Hu等 [11] 利用 18 F-FDG PET/CT影像学特征建立预测模型,并验证该模型对鉴别孤立性肺腺癌和肺结核的预测价值。回顾性分析235例经病理或随访证实的肺腺癌( n =131)或肺结核( n =104)患者的 18 F-FDG PET/CT,并将其随机分为培训组( n =163)和验证组( n =72)。基于个体预后或诊断多变量预测模型(TRIPOD)的透明报告,本研究属于TRIPOD 2a型研究。使用Mann-Whitney u 检验和最小绝对收缩和选择算子(LASSO)算法从PET/CT提取的92个放射特征中选择最佳预测因子,使用该预测因子在训练队列中构建放射模型。有意义的临床变量组成临床模型。放射模型和临床模型的组合是复杂的。在训练和验证队列中,通过受试者工作特征曲线(AUC)下的面积评估模型的性能。结果在训练队列中,选择9个放射特征作为建立放射模型的最佳预测因子。在训练队列中,放射模型的AUC显著高于临床模型的 AUC(放射模型 0.861,临床模型 0.686, P < 0.01),在验证队列中类似(放射模型 0.889,临床模型 0.644, P < 0.01)。在训练队列(放射模型 0.861,临床模型 0.884, P > 0.05)和验证队列(放射模型0.889,临床模型0.909),放射模型的AUC略低于复合模型的AUC( P > 0.05),但无显著性差异。本研究认为, 18 F-FDG PET/CT影像学特征对鉴别孤立性肺腺癌和肺结核有重要价值。

(三)气管、支气管结核

郭晶等 [12] 目的是探讨超细电子支气管镜在气管支气管结核精准诊疗中的应用价值。采用回顾性研究方法,收集南京市第二医院2017年7月至2020年7月经常规支气管镜未诊断但经超细支气管镜诊断的气管支气管结核患者33例,将其作为病例组,在同期入院的经常规支气管镜诊断气管支气管结核患者中以相同年龄、性别为配对原则随机选择66例作为对照组,采用 χ 2 检验比较2组患者的病原学检出率及直视观察气管支气管病变阳性率,并对病例组患者的临床症状、影像表现、气管镜下表现及治疗转归进行描述性分析。结果:对照组患者0~4级支气管镜下表现符合气管支气管结核镜下诊断标准,病例组不符合;但病例组5~10级支气管镜下表现符合该病镜下诊断标准。病例组病原学检出率(75.76%,25/33)与对照组(78.79%,52/66)比较差异无统计学意义( χ 2 =0.117, P > 0.05)。病例组患者以咳嗽(90.91%,30/33)、咳痰(60.61%,20/33)为常见临床症状;结节影(84.85%,28/33)为常见影像表现;Ⅳ型(瘢痕狭窄型)(51.52%,17/33)为常见气管镜下分型。病变好发部位:上叶尖后段 > 背段 > 舌段/中叶 > 基底段。结论:超细支气管镜检查可提高气管支气管结核的病变诊断阳性率,但不能提高气管支气管结核的病原学检测阳性率。若影像学表现符合气管支气管结核常见表现,但常规支气管镜检查无明显异常,可换用超细支气管镜检查,提高气管支气管结核的检出率。

(四)特殊表现肺结核

梁拥辉等 [13] 用CT检查结果对肺实性结节型黏液腺癌(PNMA)与结核球的鉴别诊断进行探讨。回顾性分析河南省中医院2015年1月1日至2019年12月30日接受CT平扫及增强扫描肺孤立性实性结节61例患者病例资料,所有病灶均经病理学确诊,其中PNMA 38例,结核球23例。分别测量PNMA组及结核组病灶平扫平均CT值及增强平均CT值,计算增强与平扫间CT差值。采用两独立样本/检验比较2组病灶平扫、强化CT值及其差值的差异;采用 χ 2 检验比较2组病灶周围卫星灶检出率的差异;采用受试者工作特征(ROC)曲线,确定各参数鉴别诊断的最佳阈值及其灵敏度和特异度。结果:结核组平扫平均 CT 值为(35.15±16.00)HU,PNMA 组为(24.00±12.67)HU,差异有统计学意义, t =3.02, P < 0.001;结核组强化后 CT 差值为(13.44±13.39)HU,PNMA 组为(22.52±13.99)HU,差异有统计学意义, t =-2.49, P =0.02;病灶周围伴卫星灶,结核组检出率为56.5%(13/23),PNMA 组为 7.9%(3/38),差异有统计学意义, χ 2 =17.51,P < 0.001。PNMA 与结核球平扫 CT值曲线下面积(AUC)为0.721,阈值为2.80HU,灵敏度和特异度分别为78.3%和63.8%;强化后CT值差值AUC为0.69,阈值为14.25HU,灵敏度和特异度分别为71.1%和69.6%。仅凭CT影像学指标对二者的鉴别诊断有一定的辅助作用。结论:平扫结核球CT值高于PNMA,结核球静脉期CT差值低于PNMA,结核球伴卫星灶的发生率高于黏液癌,对PNMA与结核球的鉴别诊断有一定的参考价值。

(五)耐药肺结核

Cheng等 [14] 探讨了耐药肺结核(DR-PTB)的CT表现及CT对DR-PTB的诊断价值,为及时发现耐药结核分枝杆菌提供影像学依据。纳入1 546例具有完整临床资料、胸部CT图像和明确药敏试验结果的肺结核(PTB),耐药组包括516例DR-PTB,药敏组包括1 030例药物敏感型肺结核(DS-PTB)。对临床症状和影像学表现进行对比分析。进行单变量和逻辑回归分析,建立回归方程模型,并构建受试者工作特征(ROC)曲线。结果发现,在单因素分析中,一些特征,包括全肺受累、多发空洞、厚壁空洞、肺塌陷、沿支气管播散性病变、支气管扩张、肺气肿、肺不张、钙化、增生性病变、包裹性积液等,DR-PTB组比DS-PTB组出现频率更多,差异具有统计学意义( P < 0.05)。药物敏感组渗出性病变和尘肺的发生率高于耐药组( P < 0.05)。logistic回归分析表明,全肺受累、多发空洞、厚壁空洞、沿支气管播散性病变、支气管扩张和肺气肿是DR-PTB的独立危险因素,渗出性疾病是保护因素。回归模型的总预测准确率为80.6%,ROC曲线下面积(AUC)为82.6%。本研究认为,DR-PTB的胸部CT表现具有一定的特征,可显著指示结核患者耐药的可能性,特别是当多种影像学表现(包括多发空洞、厚壁空洞、沿支气管播散性病变、全肺受累等)同时共存时。这些结果可能为及时检测可疑耐药病例的耐药性提供影像学证据,并有助于DR-PTB的早期诊断。

迄今为止,耐多药肺结核(MDR-TB)患者的影像学征象簇尚未报道。Song等 [15] 首次使用主成分分析(PCA)对耐多药结核病患者肺部CT图像中的标志簇进行了分类和预后研究。收集2018年1月至2020年12月六盘水市第三医院108例耐多药结核病患者的临床资料和胸部CT表现,PCA用于分析胸部CT上的标志簇,ROC用于分析耐多药结核病患者治疗结果的预测价值。结果显示,主成分分析确定了耐多药结核病的6种聚集征象:结节、浸润、实变、空洞、肺毁损和非活动性病变。治疗9个月后,有空洞征的耐多药结核病患者的ROC 曲线下面积(AUC)为 0.818(95% CI :0.733~0.886),治疗结果的阳性预测值和阴性预测值分别为 79.6%(95% CI :65.7%~89.8%)和 72.9%(95% CI :59.7%~83.6%)。本研究认为,主成分分析在耐多药结核病患者胸部CT图像上的标志群分类中起着重要作用,主成分分析得到的标志群对预测治疗结果具有重要意义。

(六)糖尿病合并肺结核

Hong等 [16] 探讨基于滤波反投影(FBP)算法的CT图像在糖尿病合并肺结核患者诊断中的应用价值,并分析饮食护理对糖尿病合并肺结核患者的影响。在本研究中,FBP算法用于优化CT图像,以有效地获得重建的ROI图像。然后,分析了不同像素水平下重建图像与测量值的偏差。选择138例糖尿病合并肺结核患者为研究对象,比较不同空腹血糖水平下受累肺段数和CT表现。采用随机数字表法将患者分为对照组(常规药物治疗)和观察组(药物治疗基础上的饮食干预),探讨不同护理方法对改善患者临床症状的作用。结果表明,距离测量值随像素水平的增加而减小,不同空腹血糖水平患者的肺节段数无显著性差异( P > 0.05),在不同空腹血糖水平的患者中,肺段病变、支气管空气征、无壁空洞、厚壁空洞、肺多发空洞和支气管结核的发生率有统计学差异( P < 0.05)。与对照组相比,观察组餐后2h血糖水平明显改善( P < 0.05),两组胸腔积液减少数和结核灶减少数差异有统计学意义( P < 0.05),观察组血红蛋白水平为(7.1±1.26)g/dL,显著低于对照组[(8.91±2.03)g/dL, P < 0.05]。这表明基于FBP重建算法的CT图像变化与空腹血糖水平相关,个性化饮食护理干预可以改善患者的临床症状,为糖尿病合并肺结核患者的临床诊治提供参考。

(七)HIV感染合并肺结核

郑小燕等 [17] 分析了人类免疫缺陷病毒(HIV)感染合并肺结核患者肺影像学CT特征及其与外周血CD4 + T淋巴细胞和病毒载量水平的关系。选取重庆大学附属三峡医院2017年1月至2019年12月收治的90例HIV感染合并肺结核患者为合并HIV感染组,并选取100例单纯肺结核患者为对照组,比较两组患者胸部影像学特点,并分析合并HIV感染组患者外周血CD4 + T淋巴细胞和病毒载量水平与非典型结核表现的关系。结果:两组患者的临床表现以咳嗽带痰、消瘦、夜间盗汗为主,且发生率无明显差异;胸部CT结果显示,合并HIV感染组病变部位可累及多肺叶,且无特定部位,对照组则以一叶病变为主,两组病灶范围比较有统计学差异( P < 0.05);合并HIV感染组斑片阴影、片阴影、条索阴影、粟粒阴影、胸内淋巴结肿大、肺外结核等CT表现多于对照组,而结节阴影、斑点阴影、空洞、钙化等CT表现低于对照组,比较差异有统计学意义( P < 0.05);CD4 + T淋巴细胞水平较低患者的斑片阴影、片阴影、粟粒阴影、胸内淋巴结肿大、肺外结核等非典型CT结核表现率越高( P < 0.05);病毒载量较高患者斑片阴影、片阴影、粟粒阴影、胸内淋巴结肿大、肺外结核等非典型CT结核表现率越高( P < 0.05)。结论:HIV感染合并肺结核患者的胸部CT表现不典型,并且非典型表现与外周血CD4 + T淋巴细胞降低和病毒载量升高有关。

黎瑜等 [18] 探讨艾滋病合并耐多药肺结核与非艾滋病合并耐多药肺结核胸部CT表现特征,并进行对比分析,为临床诊断及治疗提供依据。收集2014年12月至2019年4月南宁市第四人民医院确诊艾滋病合并耐多药肺结核患者25例作为观察组,非艾滋病合并耐多药肺结核患者50例作为对照组,对比分析艾滋病与非艾滋病合并耐多药肺结核的胸部CT表现。结果:两组在肺野分布方面均以两肺全肺野分布为主,观察组15例(15/25,60.0%),对照组 33 例(33/50,占 66.0%),差异无统计学意义( P > 0.05);在病灶形态学上,观察组粟粒状影、磨玻璃影发生率较对照组高,结节状影、斑片状影、斑点状影、条索影、干酪性肺炎/毁损肺、钙化灶、空洞发生率较对照组低,差异均有统计学意义( P < 0.05);在合并肺外表现上,观察组心包积液、纵隔/肺门淋巴结肿大、合并其他部位结核的发生率较对照组高,而肺门纵隔/淋巴结钙化、胸膜增厚发生率较对照组低,差异均具有统计学意义( P < 0.05);在胸腔积液上两组差异无统计学意义( P < 0.05)。结论:艾滋病合并耐多药肺结核的胸部CT影像学表现为病灶分布范围广,多累及全肺野。在病灶形态学上,其磨玻璃影、粟粒结节为其与非艾滋病耐多药肺结核相区别的特征性改变,且更容易合并纵隔/肺门淋巴结肿大、心包增厚/心包积液及胸腔积液。

三、肺外结核的影像学诊断

(一)淋巴结结核

任航等 [19] 探讨颈部淋巴结结核不同影像学分期患者的手术疗效,以发现最适合进行手术治疗的期别。收集2019年1月至2021年1月于西安市胸科医院住院进行手术治疗,并通过病理确诊的201例颈部淋巴结结核患者。以颈部增强CT进行分期,Ⅰ期组(结节型)48例,Ⅱ期组(浸润型)62例,Ⅲ期组(脓肿型)56例,Ⅳ期组(溃疡型或溃疡瘘管型)35例。测量各组最终愈合伤口的瘢痕长度,观察各组伤口愈合时间及各组伤口愈合后的颈部淋巴结结核复发率。结果发现,Ⅰ期组术后伤口愈合时间为5.00(5.00,5.00)d,愈合后瘢痕的长度为(3.79±0.53)cm,复发率为10.4%(5/48);Ⅱ期组术后伤口愈合时间为10.00(8.75,12.00)d,愈合后瘢痕的长度为(4.43±0.44)cm,复发率为 11.3%(7/62);Ⅲ期组术后伤口愈合时间为 16.00(12.25,19.75)d,愈合后瘢痕的长度为(5.09±0.65)cm,复发率为 26.8%(15/56);Ⅳ期组术后伤口愈合时间为19.00(16.00,22.00)d,愈合后瘢痕的长度为(4.86±0.51)cm,复发率为28.6%(10/35)。四组的比较显示,Ⅱ期组术后愈合时间长于Ⅰ期组,Ⅲ期组术后愈合时间长于Ⅱ期组,Ⅳ期组术后愈合时间长于Ⅲ期组,差异有统计学意义( Z =152.435, P < 0.001)。四组间术后愈合瘢痕长度的比较显示,Ⅱ期组术后愈合瘢痕长于Ⅰ期组,Ⅲ期组术后愈合瘢痕长于Ⅱ期组,差异有统计学意义( F =55.887, P < 0.001)。四组间术后伤口愈合后颈部淋巴结结核复发率的比较显示,Ⅲ期组与Ⅳ期组明显高于Ⅰ期组和Ⅱ期组,差异有统计学意义( χ 2 =9.165, P =0.027)。结论:颈部淋巴结结核随着分期进展,伤口愈合时间增加,颈部瘢痕长度增长,复发率升高。建议颈部淋巴结结核经过抗结核药物治疗后病变无变化者,尽早行手术治疗。

(二)骨结核

王明等 [20] 探讨了 18 F-FDG PET/CT在骨结核诊断中的应用价值,回顾性分析2013—2020年在宜昌市中心人民医院行 18 F-FDG PET/CT检查,影像学表现疑似骨结核,且经过随访获得明确诊断结果的患者共56例,其中37例为骨结核(A组);19例为非骨结核(B组)(其中包括肺癌5例、浆细胞瘤4例、骨髓感染3例、朗格汉斯细胞组织细胞增生症2例、鼻咽癌骨转移1例、胆管癌骨转移1例、慢性粒细胞白血病1例、骨淋巴瘤1例、骨纤维母细胞瘤1例)。分析两组患者的影像学特点并比较其差异,结果如下。①A组共143处骨骼病灶,溶骨性破坏占25.2%(36/143),混合性破坏占 57.3%(82/143),成骨性破坏占 2.1%(3/143),无骨质破坏占 15.4%(22/143);B 组共 67 处骨骼病灶,溶骨性破坏占 73.1%(49/67),混合性破坏占 22.4%(15/67),无骨质破坏占 4.5%(3/67)。A 组混合性破坏发生率高于 B 组( χ 2 =22.43, P < 0.05),溶骨性破坏发生率低于 B 组( χ 2 =43.56, P < 0.05)。② A 组骨骼病灶单发者占 21.6%(8/37),多发者占 78.4%(29/37);B 组骨骼病灶单发者占 68.4%(13/19),多发者占 31.6%(6/19),两组间差异有统计学意义( χ 2 =11.73, P < 0.05)。③两组患者骨骼病灶均以脊柱发生率最高,A 组为 81.1%(30/37),B 组为 68.4%(13/19),差异无统计学意义( χ 2 =0.53, P > 0.05)。④脊柱病灶有相邻椎体连续性分布者,A 组占 80.0%(24/30),B 组占 38.5%(5/13),两组间差异有统计学意义( χ 2 =5.36, P < 0.05)。A组脊柱受累患者43.3%(13/30)可出现椎间盘受累,B组脊柱受累患者约7.7%(1/13)出现椎间盘受累,两组间差异无统计学意义( χ 2 =3.75, P > 0.05)。⑤两组患者均可发生骨外脏器累及,A组发生率 62.2%(23/37),B 组发生率 36.8%(7/19),二者差异无统计学意义( χ 2 =3.24, P > 0.05),肺部为最易受累的脏器。⑥A、B两组患者骨骼病灶的SUV max 分别为(11.6±6.5)、(9.9±4.6),差异有统计学意义( t =2.08, P < 0.05)。⑦PET/CT对骨结核诊断的灵敏度、特异度、准确度、阳性预测值、阴性预测值分别为 89.2%(33/37)、63.2%(12/19)、80.4%(45/56)、82.5%(33/40)、75.0%(12/16)。结论: 18 F-FDG PET/CT能够准确显示骨结核病灶部位、数量、分布特点及葡萄糖代谢活性,对骨结核的诊断有一定临床应用价值。

脊柱结核与脊柱转移瘤患者临床均表现出受累椎体区持续性叩击痛,影像学检查均为椎体骨质破坏以及炎性水肿,但两者治疗方案不同,且诊断鉴别存在一定困难。MRI为临床常用检测方式,但临床实践显示常规序列MRI检测难以分辨脊柱结核以及脊柱转移瘤,随着MRI硬件及序列技术的发展,体素内不相干运动(intravoxel incoherent motion diffusion,IVIM)序列等通过扩散成像,可提供更多微观结构信息。王海燕等 [21] 分析比较了23例脊柱结核和31例脊柱转移瘤患者的常规序列MRI检查结果及IVIM序列MRI检查的影像学表现。23例脊柱结核患者共受累锥体45个,其中颈椎9个(20.00%)、胸椎19个(42.22%)、腰椎17个(37.78%)。脊柱结核组显著慢速扩散系数(ADC slow )低于脊柱转移瘤组( P < 0.05),而两组快速扩散系数(ADC fast )、快速扩散分数(Ff值)比较,差异不明显( P > 0.05)。脊柱转移瘤组骨质破坏类型为混合型以及病灶形态为类圆形的比例显著高于脊柱结核组,病灶形态为梭形比例显著低于脊柱结核组( P < 0.05)。IVIM序列MRI与常规序列MRI鉴别诊断脊柱转移瘤和结核与病理诊断一致性均较高。本研究发现,IVIM序列MRI对脊柱转移瘤和结核的鉴别诊断效能较高,值得临床推广应用。

随着结核分枝杆菌耐药性的提高,部分经济发达地区的脊柱结核患病率呈上升趋势,而布鲁氏菌性脊柱炎发病也不断增加,其中脊柱感染率达54%,脊柱结核与布鲁氏菌性脊柱炎在临床及影像方面有诸多相似之处,极易混淆,诊治不及时可能导致严重的脊柱疼痛、畸形,甚至截瘫等,影响患者生活质量,及时诊治对患者的预后尤为重要。伍彦辉等 [22] 回顾性分析 33例布鲁氏菌性脊柱炎(brucella spondylitis,BS)患者、30例脊柱结核(spinal tuberculosis,ST)患者,根据两者MRI表现,分析其发生部位、椎体形态、周围组织情况及伴随征象。BS多累及2个椎体(72.7%),且腰骶椎发病率最高,尤其以腰5、骶1最常见(21.1%);ST中两个椎体受累者18例(60.0%),病灶胸腰段多发(73.3%)。BS椎体骨质破坏较轻,边缘呈虫蚀状骨质破坏,椎体形态基本没有变化,病灶周围明显增生硬化。ST骨质破坏较重,椎体正常结构消失,存在塌陷、后突畸形,骨质疏松较明显,多不伴增生硬化。BS椎间盘破坏轻,ST椎间盘较易受累,椎间盘变窄、消失者占18例(60.0%)。ST无棘间韧带及前纵韧带钙化,椎旁脓肿范围较广,多伴有死骨及钙化。MRI能早期发现脊柱感染,有利于评估病变范围及是否合并椎管受累。

(三)结核性脑膜炎

颅内结核是一种以头晕头痛、恶心呕吐、意识障碍和脑神经受损等为临床症状的结核病,具有致死率高、患者预后差等特点,严重影响患者的生命健康。纪俊雨等 [23] 选取MRI检查的颅内结核患者400例,根据颅内结核类型分为单纯脑实质结核、结核性脑膜炎和混合型颅内结核,分析不同类型颅内结核的MRI特征、抗结核治疗过程中的动态MRI变化。400例颅内结核患者检出单纯脑实质结核179例(44.75%)、结核性脑膜炎71例(17.75%)和混合型颅内结核150例(37.50%)。单纯脑实质结核患者共检出病灶425个病灶,其中粟粒型196个,结节型167个,结核瘤62个。MRI信号特点表现为:信号均匀,呈稍长或等T 1 信号、长或稍长T 2 信号;信号不均匀,中心呈长或等T 1 信号、长T 2 信号,边缘呈稍长或等T 1 、T 2 信号。增强扫描表现为:均匀强化、环形强化和实性强化;治疗后1、3和6个月粟粒型病灶消失率均高于结节型和结核瘤的病灶消失率。结核性脑膜炎患者MRI表现为脑回样T 2 WI高信号,T 1 WI等或低信号,增强后可见脑膜呈放射状强化,以鞍上池脑膜强化、环池脑膜强化和四叠体池脑膜强化为主;治疗后,脑膜强化程度及增厚减轻,脑膜病变均进一步好转。混合型颅内结核患者MRI表现同时具有单纯脑实质结核和结核性脑膜炎的MRI征象。不同类型的颅内结核存在明显MRI特征,明确颅内结核患者抗结核治疗期间的MRI动态变化结合脑脊液生化、细胞学水平变化,有助于临床抗结核治疗疗效的评估及预测。

(四)肾结核

泌尿系统是结核分枝杆菌常侵犯的系统。泌尿系统结核常以肾先受累,病变最先在肾皮质发展,形成肾小球肉芽肿病变,继而向肾髓质发展,破坏肾乳头。结核分枝杆菌可随尿液播散至输尿管及膀胱,引起输尿管狭窄及膀胱挛缩。由于发病症状不明显常导致延误诊断,给治疗带来了困难。药物治疗能使大部分肾结核痊愈。对于药物治疗失败、肾功能严重损害甚至丧失者,选择肾切除治疗;对于肾功能尚可,严重尿路狭窄者,选择尿路成形术,或使用内置支架恢复尿路通畅;对于无法完成尿路成形术或支架治疗失败者,经皮肾造瘘引流是可选的治疗方法。曹兵生等 [24] 选取2011年1月至2019年7月在解放军总医院第八医学中心收治的27例肾结核患者,行超声引导下经皮造瘘置管留置,统计置管及换管成功率、并发症,采用 t 检验比较置管前后血清肌酐变化差异,调查长期带管对患者生活的影响。结果:27例患者共行置管穿刺55人次,穿刺置管成功率100%(55/55)。穿刺后少量出血占92.7%(51/55),中等量出血占 5.5%(3/55),严重出血占 1.8%(1/55)。更换造瘘管 361 次,更换成功率 92.2%(333/361)。置管后血清肌酐下降[置管后血清肌酐(206.4±17.0)μmol/L,置管前血清肌酐(426.0±50.7)μmol/L],差异具有统计学意义( t =5.286, P < 0.001)。77.8%(21/27)的患者带管可参加轻体力劳动或日常工作,全部患者生活可自理。结论:超声引导下经皮肾造瘘,操作简便,创伤小,长期带管可以作为孤立肾肾盂积水的肾结核患者的治疗方法,但远期疗效仍在观察之中。

(五)肝脾结核

不明原因发热是临床上常见疾病,以感染、自身免疫性疾病和恶性肿瘤为多见。肝脾结核临床较为罕见,但可能以不明原因发热为主要表现。Tian等 [25] 报道了一例不明原因发热患者,男性,71岁, 18 F-FDG PET/CT图像显示肝、脾中FDG有强烈的弥漫性堆积,纵隔淋巴结高代谢异常,而CT平扫显示图像正常。根据淋巴结、肝、脾中FDG的密集摄取,病史怀疑为淋巴瘤。因此,在超声引导下进行了肝脏活检。然而,组织病理学诊断为肉芽肿性肝炎,可能是分枝杆菌的病因,考虑诊断为肝脾结核,故给予患者一线抗结核药物异烟肼、乙胺丁醇、利福平抗结核治疗,1年后停药复查PET/CT扫描,显示没有FDG浓聚的活动性疾病灶。本病例提示,PET/CT可以成为监测抗结核疗效的一种有效方法。

四、人工智能在结核病医学影像中的应用

王前等 [26] 评价结核病医学影像辅助诊断的人工智能(artificial intelligence,AI)自动阅片技术在HIV感染者和艾滋病(AIDS)患者(HIV/AIDS者)中筛查结核病的效果,为制订和完善结核病重点人群主动发现策略提供科学依据。采用回顾性研究方法,选取2019年四川省凉山彝族自治州布拖县应用数字X线摄影(digital radiography,DR)进行结核病主动筛查的633例HIV/AIDS者作为研究对象,其中,47例(7.4%)为病原学阳性肺结核患者。收集研究对象胸部X线片(简称“胸片”)资料,同时采用3家企业的AI自动阅片技术,以及邀请3名资深专家分别进行阅片。分析不同阅片专家及AI自动阅片技术的阅片结果,并以肺结核病原学诊断结果为参照标准,比较人工阅片和AI自动阅片技术的诊断效能。结果633例研究对象中,人工阅片诊断疑似活动性肺结核影像改变者198例(31.3%,198/633)。3名阅片专家诊断结果分别为 139例(22.0%,139/633)、100例(15.8%,100/633)、90例(14.2%,90/633)。47例并发病原学阳性肺结核患者中,3名阅片专家诊断结果分别为19例(40.4%,19/47)、29例(61.7%,29/47)、21例(44.7%,2l/47),有14例(29.8%,14/47)患者均被阅片专家漏诊。AI自动化阅片技术共检出疑似活动性肺结核影像改变者434例(68.6%);3家企业AI自动化阅片技术诊断结果分别为260例(41.1%,260/633)、299例(47.2%,299/633)和 247例(39.0%,247/633)。47例并发病原学阳性肺结核患者中,3家企业AI自动化阅片技术诊断结果分别为32例(68.1%,32/47)、30例(63.8%,30/47)、33例(70.2%,33/47),共有5例(10.6%)患者均被漏诊。以肺结核病原学诊断为参照标准,人工阅片诊断HIV/AIDS并发病原学阳性肺结核的灵敏度为70.2%(33/47),特异度为71.8%(421/586),一致率为71.7%(454/633);AI自动阅片技术诊断HIV/AIDS并发病原学阳性肺结核的灵敏度为 89.4%(42/47),特异度为 33.1%(194/586),一致率为 37.3%(236/633)。结论:AI自动阅片技术在HIV/AIDS人群中诊断病原学阳性肺结核的灵敏度高于人工阅片,适合用于该人群中结核病的主动筛查。

马依迪丽·尼加提等 [27] 评估基于人工智能肺结核筛查技术在基层医院肺结核影像诊断中的应用价值,提高基层医院肺结核筛查水平。收集2019年3月至2020年7月在喀什地区第一人民医院就诊的11 616例患者的胸部X线图像及临床资料,其中10 399例作为训练集,1 217例作为测试集。训练集中诊断为肺结核的病例为535例,正常病例为6 972例,非肺结核异常病例为2 892例。测试集中诊断为肺结核的病例为305例,正常病例为840例,非肺结核异常病例为72例。研究中对比人工智能诊断模型与放射科医生诊断效能;对比有AI辅助的放射科医生和无AI辅助的放射科医生诊断效能。结果:①人工智能诊断灵敏度为86.8%,高于当地初级放射医生诊断灵敏度的63.3%,两种诊断方法灵敏度差异有统计学意义( P < 0.05)。②在AI的辅助诊断下,当地初级放射科医生的平均诊断时间由(37.4±1.2)s降低为(14.0±4.3)s,两者差异有统计学意义( P < 0.05)。结论:基于人工智能的肺结核筛查技术可提高肺结核影像诊断效率和效能,有利于偏远地区或基层医院进行肺结核筛查。

五、肺结核诊断模型

吴树才等 [28] 评价基于深度学习卷积神经网络(convolutional neural networks,CNN)的肺结核CT辅助诊断模型在临床中的应用价值。收集2017年3月至2018年3月河北省胸科医院影像科痰抗酸染色或痰结核杆菌培养阳性并接受胸部高分辨率CT平扫检查的1 764例患者的病例资料,其中男937例,女827例,年龄17~73岁,平均年龄38.4岁。由4名影像科医师对含病变的20 139幅CT图像进行分类标注(17种影像特征),以此作为训练数据集,构建肺结核CT图像CNN诊断模型。训练数据集数量最多的前5种影像特征依次为:浸润型肺结核、空洞型肺结核、胸膜增厚、干酪性肺炎和胸腔积液。从已标注图像中随机抽取302幅图像作为测试数据集,以2名高级职称医师的诊断为“金标准”,比较CNN诊断模型和医师在肺结核CT诊断中灵敏度和准确率的差异,统计CNN诊断模型分类错误的类型、数量,并绘制自由响应受试者工作特征(FROC)曲线,以测量该模型的最大诊断效能。结果:CNN诊断模型对测试数据集中浸润型肺结核、空洞型肺结核、胸膜增厚、干酪性肺炎和胸腔积液的诊断准确率分别为 95.33%(10 982/11 520)、73.68%(2 151/2 920)、73.07%(1 128/1 544)、83.33%(1 020/1 225)和 94.11%(814/865)。CNN 诊断模型的总体诊断灵敏度和准确率分别为95.49%(339/355)和90.40%(339/375),医师的对应数值分别为93.80%(348/371)和92.80%(348/375),CNN模型和医师诊断比较差异无统计学意义(灵敏度: χ 2 =1.022, P =0.312 ;准确率: χ 2 =1.404, P =0.236)。FROC 曲线显示,当灵敏度为 78%,假阳性区域个数为2.48时,该模型诊断效能最大。CNN诊断模型诊断结核病变的分类错误主要集中于纤维条索灶、空洞型肺结核、干酪性肺炎与浸润型肺结核的混淆上。结论:基于深度学习CNN的肺结核CT辅助诊断模型有较高的诊断灵敏度和准确率,该模型可辅助影像科医师的肺结核诊断工作,值得在临床工作中推广应用。

纵观2021年,国内结核病影像学专家经过不懈努力,进行了诸多探索和总结,最为显著的是发布了《肺结核影像诊断标准》《获得性免疫缺陷综合征相关肺结核影像诊断标准专家共识》,为放射科诊断医师和临床医师准确诊断提供了依据。同时对肺结核及肺外结核相关影像学特征进行了深入研究,联合介入技术及人工智能极大提高了不典型影像表现结核病和菌阴结核病的检出率,有助于进一步提高结核病的诊断水平,为广大结核病领域的专家及同道提供了丰富的学术资源。

(侯代伦 常蕴青 邢志珩 仲玲珊 王莉 于佳佳 唐神结)

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