Программы искусственного интеллекта лучевой диагностики в оценке нарушения кровообращения при внебольничной пневмонии до и во время пандемии COVID-19

Введение. Пандемия COVID-19 вызвала не только всплеск вирусной пневмонии, но и открыла новые возможности в области лучевой диагностики. Одним из условных «плюсов» явилось проведение количественной оценки поражения паренхимы и микроциркуляции в легких при COVID-19 с использованием программы искусственного интеллекта (ИИ). Цель – оценить возможности программ ИИ в определении степени выраженности поствоспалительных анатомических и микроциркуляторных нарушений при КТ и ОФЭКТ у пациентов с внебольничной пневмонией. Материалы и методы. Проанализированы проспективные и ретроспективные данные лучевых исследований 187 пациентов, наблюдавшихся с диагнозом внебольничная пневмония с 2006 г. по 2022 г. в клиниках ПСПбГМУ им. акад. И.П. Павлова. Срок наблюдения составлял от 3 месяцев до 8 лет. Средний возраст больных составлял 34,3±9,2 года (ж/м – 107/80). Всем пациентам были выполнены КТ, комплексное функциональное исследование внешнего дыхания (КФИВД), ОФЭКТ. Результаты. Основные формы внебольничной пневмонии до пандемии COVID-19 характеризовались проявлениями экссудативного бронхиолита/бронхопневмонии, инфекционного вирусного альвеолита и плевропневмонии. Первые две формы инфекционного альвеолярного поражения в отличие от плевропневмонии оставляли после себя нарушения микроциркуляции. Проявления COVID-19 поражения легких характеризовались стадийностью, в основе которой лежали морфологические изменения: отек, ретикуляция (нарастание выраженности отека, клеточная инфильтрация, внутриальвеолярный фибрин), организация=консолидация (клеточная инфильтрация, внутриальвеолярный фибрин, пролиферация фибробластов). Остаточные анатомические изменения сопровождались клинической симптоматикой (одышка разной степени выраженности, сухой кашель, слабость, интоксикация). Заключение. Для оценки степени выраженности поствоспалительных анатомических и микроциркуляторных нарушений рационально применять программы искусственного интеллекта постпроцессорной обработки изображения при КТ и ОФЭКТ. Накопление опыта лучевого обследования больных внебольничной пневмонией с использованием программ искусственного интеллекта позволяет количественно оценить остаточные анатомические и микроциркуляторные изменения, что важно для тактики лечения.

1. Тюрин И.Е. Рентгенодиагностика тяжелой пневмонии и гриппа. Лучевая диагностика и терапия. 2016;1, (7):13–16. [Tyurin I.E. X-RAY radiology of severe pneumonia and flu. Diagnost. Radiol and Radiother. 2016;1:13–16. (In Russ.)]. DOI: 10.22328/2079-5343-2016-1-13–16.

2. Чучалин А.Г. Пневмонии: актуальная проблема XXI века. Тер. арх. 2016;88(3):4–12. [Chuchalin A.G. Pneumonia: an actual problem of the 21st century. Ther. Arch. 2016;88(3):4– 12. (In Russ.)]. DOI: 10.17116/terarkh20168834-12.

3. Herold C., Franquet T. Pulmonary infections. The ESC Textbook of Cardiovascular Medicine. 2018.:409–411. DOI: 10.1093/med/9780198784906.003.0080.

4. Inui S. Radiology: Cardiothoracic Imaging, Available at: https://www.researchgate.net/journal/Radiology-Cardiothoracic-Imaging-2638-6135. Accessed at: 24.02.2022.

5. Han X., Fan Y., Alwalid O. et al. Six-month Follow-up Chest CT Findings after Severe COVID-19 Pneumonia. Radiology. 2021;299(1):E177-186. DOI: 10.1148/radiol.2021203153.

6. Сперанская А.А. Роль искусственного интеллекта в оценке прогрессирующих фиброзирующих болезней легких. Тер. арх., 2022;94(3):409–412. [Speranskaia A.A. The role of artificial intelligence in assessing the progression of fibrosing lung diseases. Ther. Arch. 2022:94(3):409–412. (In Russ.)]. DOI: 10.26442/00403660.2022.03.201407.

7. Золотницкая В.П., Тишков А.В., Агафонов А.О., Страх Л.В., Амосова О.В. Новые возможности обработки результатов радиологического исследования легких. REJR. 2019;9(2):98–106. [Zolotnitskaia V.P., Tishkov A.V., Agaphonov A.O., Strach L.V., Amosova O.V. New possibilities of processing the results of lungs radiological studies. REJR. 2019;9(2):98–106. (In Russ.)]. DOI: 10.21569/2222-7415- 2019-9-2-98-106.

8. Золотницкая В.П. Лучевая диагностика нарушений микроциркуляции в легких у больных с внебольничной пневмонией. Регионарное кровообращение и микроциркуляция. 2020;19(3):31–38. [Zolotnitskaia V.P. Radiation diagnosis of pulmonary microcirculation in patients with communityacquired pneumonia. Region. Hemodynam. Microcirc. 2020; 19(3):31–38. (In Russ.)]. DOI: 10.24884/1682-6655-2020- 19-3-31-38.

9. Nalbandian A. , Sehgal K., Gupta A. et al. Post-acute COVID-19 syndrome. Nature Med. 2021;27:601–661. DOI: 10.1038/s41591-021-01283-z.

10. Martini K., Larici A.R., Revel M.P. еt al. COVID 19 pneumonia imaging follow up: when and how? A proposition from ESTI and ESR. Europ. Radiol. 2022;32:2639–2649. DOI: 10.1007/s00330-021-08317-7.

11. Zu Z.Y., Jiang M.D., Xu P.P. et al. Coronavirus disease 2019 (COVID-19): a perspective from China. Radiology. 2020;296(2):E15–E25. DOI: 10.1148/radiol.2020200490.

12. Сперанская А.А., Осипов Н.П., Лыскова Ю.А., Амосова О.В. КТ-диагностика последствий COVID-19 поражения легких. Лучевая диагностика и терапия. 2021;12(4):58–64. [Speranskaia A.А., Osipov N.P., Lyskova I.A., Amosova O.V. CT patterns of residual changes in COVID-19 lung lesions. Diagnost. Radiol. Radiother. 2021;12 (4):58–64. (In Russ.)]. DOI:10.22328/2079-5343-2021-12-4-58-64.

13. Золотницкая В.П., Амосов В.И., Титова О.Н., Агафонов А.О., Амосова О.В. Нарушения микроциркуляции в легких по данным перфузионной ОФЭКТ у пациентов в постковидном периоде. REJR. 2021;11(2):8–18. [Zolotnitskaya V.P., Amosov V.I., Titova O.N., Agafonov A.O., Amo sova O.V. Disorders of microcirculation in the lungs according to perfusion SPECT data in patients in post COVID-19 condition. REJR. 2021;11(2):8–18. (In Russ.)]. DOI: 10.21569/ 2222-7415-2021-11-2-8-18.

14. Orme J., Romney J.S., Hopkins R.O., Pope D., Chan K.J., Thomsen G., Crapo R.O., Weaver L.K. Pulmonary function and health related quality of life in survivors of acute respiratory distress syndrome. Amer. J. Resp. Crit. Care Med. 2003;167:690–694. DOI: 10.1164/rccm.200206-542OC.

15. Hui D.S., Wong K.T., Ko F.W., Tam L.S., Chan D.P., Woo J., Sung J.J.Y. The 1-Year Impact of Severe Acute Respiratory Syndrome on Pulmonary Function, Exercise Capacity, and Quality of Life in a Cohort of Survivors. Chest. 2005. 128(4): 2247–2261. DOI:10.1378/chest.128.4.2247.

16. Авдеев С.Н., Карчевская Н.А., Баймаканова Г.Е., Черняк А.В. Годичное наблюдение за больными, перенесшими острое повреждение легких/острый респираторный дистресс-синдром, вызванный вирусом гриппа А/Н1N1. Пульмонология. 2011;(4):58–66. [Avdeev S.N., Karchevskaya N.A., Baimakanova G.E., Cherniak A.V. A one year follow up study of patients survived after ALI/ARDS caused by influenza A/H1N1. Pulmonology. 2011;(4):58–66. (In Russ.)].

17. Antonio G.E., Wong K.T., Hui D.S. Thin-section CT in patients with severe acute respiratory syndrome following hospital discharge: preliminary experience. Radiology. 2003;228:810–815. DOI: 10. 1148/ radiol. 22830 30726.

18. Wu X., Dong D., Ma D. Thin-section computed tomography manifestations during convalescence and long-term followup of patients with severe acute respiratory syndrome (SARS). Med. Sci. Monit. 2016; 22:2793–2799. DOI: 10.12659/ msm.896985.