Empfehlungen der AG Thoraxdiagnostik der Deutschen Röntgengesellschaft zur klinischen Anwendung der Thoraxbildgebung und strukturierten CT-Befundung bei COVID-19-Pandemie

Zusammenfassung

Diese Information der AG Thoraxdiagnostik der Deutschen Röntgengesellschaft soll Ärztinnen und Ärzten Empfehlungen zur Anwendung thoraxradiologischer Verfahren im Rahmen der aktuellen COVID-19-Pandemie geben. Sie repräsentiert den Konsensus der Autoren basierend auf den bisherigen wissenschaftlichen Erkenntnissen und soll zur einheitlichen und strukturierten CT-Befundung bei COVID-19 anleiten. Die vorgestellten Empfehlungen entsprechen dem Wissensstand zum Zeitpunkt der Drucklegung und werden entsprechend den Ergebnissen laufender und zukünftiger wissenschaftlicher Untersuchungen bei Bedarf aktualisiert.

Kernaussagen:

• COVID-19

• Thoraxbildgebung

• Deutsche Röntgengesellschaft

Zitierweise

• Vogel-Claussen J, Ley-Zaporozhan J, Agarwal P et al. Recommendations of the Thoracic Imaging Section of the German Radiological Society for clinical application of chest imaging and structured CT reporting in the COVID-19 pandemic. Fortschr Röntgenstr 2020; DOI: 10.1055/a-1174-8378

Key words

lung - COVID-19 - imaging - German Radiological Society

Einleitung

Das Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2 (SARS-CoV-2) breitet sich weltweit aus. Auch Deutschland ist von der Coronavirus Disease 2019 (COVID-19) erheblich betroffen mit aktuell über 157 000 bestätigten Fällen und 6115 Verstorbenen (Stand 29.4.2020, Robert-Koch-Institut (RKI)).

Die zurzeit einzige Möglichkeit, die Ausbreitung des Virus zu begrenzen, sind weitreichende Kontaktbeschränkungen mit einschneidenden Folgen für das öffentliche Leben und die Wirtschaft. Die frühzeitige Erkennung infizierter Menschen spielt hierbei eine entscheidende Rolle. Leider sind die Träger der Erkrankung bereits vor der Entwicklung klinischer Symptome infektiös bei einer medianen Inkubationszeit von 5–6 Tagen (1–14 Tage). Der definitive Nachweis von SARS-CoV-2 wird mittels Polymerase-Kettenreaktion (PCR) von Proben aus den oberen oder unteren Atemwegen durchgeführt [1]. Die PCR kann jedoch im frühen Stadium der Krankheit negativ sein, da die Sensitivität des Tests von der lokalen Viruslast, von der Qualität der Probe und vom Entnahmeort des Abstriches abhängt. Falsch negative Testergebnisse begünstigen im Fall einer Infektion eine weitere Verbreitung der Erkrankung. Bei negativer PCR und fortbestehendem klinischem Verdacht auf COVID-19 sind daher serielle PCR-Tests die Methode der Wahl [2]. Erfahrungen aus China zeigen jedoch, dass bei negativem PCR-Test und bei typischen klinischen Symptomen die Thorax-CT schon im frühen Stadium der Krankheit pneumonische Verdichtungen zeigen kann, die suggestiv für eine COVID-19-Pneumonie sind [3] [4].

Die Rolle der Bildgebung bei COVID-19 wird weltweit intensiv diskutiert, zumal sich die Datenlage mit Dauer und Ausmaß der Pandemie dynamisch entwickelt [3] [5] [6] [7].

In dieser Stellungnahme der AG Thoraxdiagnostik der Deutschen Röntgengesellschaft werden die bisherigen wissenschaftlichen Erkenntnisse zur Bildgebung bei COVID-19 skizziert und eine Empfehlung für die Bildgebung und die einheitliche strukturierte CT-Befundung bei COVID-19 vorgeschlagen. Die Vorbereitung der radiologischen Abteilungen auf COVID-19 und Hygienemaßnahmen sind bereits publiziert und nicht Gegenstand dieser Mitteilung [8] [9].

Aktueller wissenschaftlicher Hintergrund

Sensitivität und Spezifität der Thorax-CT

• Retrospektive Fallserie mit 51 Patienten aus China:
  Bei Patienten aus Endemiegebieten und mit klinischen Symptomen war die PCR initial bei 29 % der Fälle (15/51) negativ. Die CT war bei 98 % der Fälle (50/51) positiv und in einem PCR-positiven Fall negativ [4].

• Retrospektive Fallserie mit 1014 Patienten aus China:
  Bei Patienten mit negativer PCR war die Thorax-CT in 75 % (308/413) der Fälle positiv. Nach Analyse von seriellen PCR-Tests betrug die mittlere Intervallzeit zwischen den anfänglichen negativen bis zu den positiven PCR-Ergebnissen 5,1 ± 1,5 Tage. Die Positivraten des initialen PCR-Tests und der Thorax-CT-Bildgebung in dieser Kohorte betrugen 59 % (601/1014) bzw. 88 % (888/1014) für die Diagnose von Patienten mit Verdacht auf COVID-19 [3].

• Retrospektive Fallserie mit 158 Patienten aus Italien:
  In 61 % der Fälle (96/158) war die PCR initial negativ, in 42 dieser 96 Fälle (44 %) war die CT positiv. Die Sensitivität der CT betrug 97 %, die Spezifität 56 % [10].

• Retrospektive Fallserie mit 81 Patienten aus Wuhan:
  Die COVID-19-Pneumonie war selbst bei asymptomatischen Patienten im Thorax-CT zu erkennen [11].

• Metaanalyse zu COVID-19:
  Für die Thorax-CT betrug die gemittelte Sensitivität 94 % und die gemittelte Spezifität 37 %. Die Sensitivität der PCR betrug 89 %. Hierbei war die Testperformance stark abhängig von der Prävalenz. In Deutschland mit einer angenommenen Prävalenz von 5,7 % war der berechnete positive prädiktive Wert 8,3 % für die CT und 84,3 % für die PCR und der negative prädiktive Wert 99 % für die CT und 99,3 % für die PCR [12].

• Unterscheidung von COVID-19 zu anderen Viruspneumonien in der CT:
  In einer retrospektiven CT-Fallserie erreichten 3 chinesische Radiologen Sensitivitäten von 72 %, 72 % und 94 % und Spezifitäten von 94 %, 88 % und 24 % bei der Unterscheidung von 219 COVID-19- von 205 Nicht-COVID-19-Viruspneumonien [13].

• Unterstützung des Radiologen durch künstliche Intelligenz:
  In einer retrospektiven CT-Fallserie bei Patienten mit Viruspneumonie (n = 1186, davon COVID-19-positiv n = 521) erreichten die Radiologen eine höhere durchschnittliche Genauigkeit (90 % gegenüber 85 %; p < 0,001), Sensitivität (88 % gegenüber 79 %; p < 0,001) und Spezifität (91 % gegenüber 88; p = 0,001), COVID-19 von anderen Pneumonien zu unterscheiden, wenn die Daten zusätzlich mittels künstlicher Intelligenz ausgewertet wurden [14].

Möglicher prognostischer Wert der Computertomografie

• Retrospektive Fallserie mit 236 Patienten aus Italien:
  Nach Anpassung der Patientendemografie und der klinischen Parameter war ein gut belüftetes Lungenparenchym von weniger als 73 % in der CT bei Aufnahme im Krankenhaus signifikant mit der späteren Aufnahme auf der Intensivstation oder dem Tod assoziiert (OR 5,4; p < 0,001) [14].

Morphologie der COVID-19-Pneumonie in der Thorax-CT

Unter Berücksichtigung der verfügbaren Literatur [7] [11] [15] [16] [17] [18] erscheint es für das weitere klinische Management sinnvoll, Patienten mit der Symptomatik eines akuten Atemwegsinfektes während der Pandemie anhand der CT-Morphologie in folgende 4 Gruppen einzuteilen ([Tab. 1]):

Tab. 1 Kategorisierung der CT-Veränderungen bei COVID-19-Pandemie nach Empfehlung der AG Thoraxdiagnostik der Deutschen Röntgengesellschaft.

Kategorie	CT-Veränderungen	radiologische Befundvorlage
1. CT-Veränderungen suggestiv für COVID-19-Pneumonie (bei hoher lokaler Prävalenz und/oder individueller Prätestwahrscheinlichkeit)	a. früh dominante Milchglasverdichtungen („ground glass“) b. später dominantes „Crazy Paving“/Konsolidierungen c. Zeichen der organisierenden Pneumonie (z. B. arkadenförmige Konsolidierung/Milchglastrübung, umgekehrtes Halo-Zeichen) d. peripher und posterior betont e. rund oder geografisch konfiguriert f. bilateral, multifokal g. intraläsional erweiterte Gefäße h. fehlende mediastinale/hiläre Lymphadenopathie	CT-Veränderungen passend zu einer viralen Pneumonie mit leichter/mittelgradiger/ausgeprägter Ausdehnung. Bei hoher individueller Prätestwahrscheinlichkeit suggestiv für COVID-19-Pneumonie. (Cov19Typ)
2. CT-Veränderungen unklar, COVID-19-Pneumonie jedoch möglich	a. Milchglas/„Crazy Paving“/Konsolidierung anders verteilt als unter Kategorie 1 „suggestive CT-Veränderungen für COVID-19“ spezifiziert b. zentral betont c. nicht rund oder nicht geografisch konfiguriert	CT-Veränderungen passend zu einer viralen Pneumonie mit leichter/mittelgradiger/ausgeprägter Ausdehnung. Bei hoher individueller Prätestwahrscheinlichkeit COVID-19-Pneumonie möglich, CT-Veränderungen aber nicht charakteristisch. (Cov19Ind)
3. CT-Veränderungen suggestiv für eine alternative Diagnose (z. B. bakterielles Erregerspektrum)	a. Noduli b. „Tree in Bud“ c. peribronchiale Verdichtung d. lobäre/segmentale Konsolidierung e. Kaverne f. Bronchialwandverdickungen g. Mucus Plugging h. Pleuraerguss	CT-Veränderungen des Lungenparenchyms vereinbar mit (alternative Diagnose). CT-Veränderungen ohne Hinweis auf eine COVID-19-Pneumonie. (Cov19Aty)
4. Im CT kein Hinweis auf pneumonische Verdichtungen	–	In der CT keine pneumonischen Verdichtungen, somit aktuell auch kein Hinweis auf COVID-19-Pneumonie. (Cov19Neg)

CT- Gruppen

1. suggestiv für eine COVID-19-Pneumonie

2. unklar: passend zu einer Viruspneumonie, bei hoher Prävalenz COVID-19 möglich

3. suggestiv für eine alternative Diagnose

4. ohne Hinweis auf pneumonische Verdichtungen

Gruppe 1: CT-Veränderungen suggestiv für eine COVID-19-Pneumonie

Am häufigsten äußert sich die COVID-19-Pneumonie in Form von Milchglastrübungen gefolgt von einem Mischbild aus Milchglas und Konsolidierung. Auch Crazy Paving (= Milchglastrübung überlagert durch glatt berandete Retikulationen) kann vorhanden sein, insbesondere in späteren Krankheitsstadien. Typischerweise zeigt sich ein positives Aerobronchogramm. Viele Arbeiten beschreiben, dass die Pulmonalgefäße innerhalb der Verdichtungen bzw. periläsional dilatiert sind. Bei einigen Fällen wurde das Halo-Zeichen (zentrale Konsolidierung mit umgebendem Milchglas) und das Reversed-Halo-Zeichen (zentrales Milchglas mit umgebender Konsolidierung) beobachtet. Die Verdichtungen finden sich bilateral und multifokal. Sie bevorzugen die Mittel- und Unterfelder und die Peripherie der Lunge, insbesondere die posterioren Anteile. Die Läsionen sind fleckig, rund oder geografisch geformt. In der Erholungsphase kann eine streifige Konfiguration dominieren ([Abb. 1]).

Abb. 1 CT-Veränderungen suggestiv für eine COVID-19-Pneumonie: Die Computertomografie eines 61-jährigen Patienten mit PCR-bestätigter SARS-CoV-2-Infektion zeigt mehrere peripher und dorsal betonte bilaterale Konsolidierungen und milchglasartige Transparenzminderungen in der Lunge (axiale a und koronare Ebene b).

Gruppe 2: CT-Veränderungen unklar, COVID-19 jedoch möglich

Auch bei diesen Patienten liegen Milchglastrübungen, Crazy Paving, Konsolidierungen oder ein Mischbild vor. Die Berandung, die Konfiguration und die Verteilung der Verdichtungen erfüllen jedoch nicht die Kriterien der Patienten aus Gruppe 1. Bei entsprechender klinischer Symptomatik kommt bei diesem CT-Bild in erster Linie eine Viruspneumonie infrage, wobei keine Aussage über den Erreger gemacht werden kann. Eine COVID-19-Pneumonie ist möglich ([Abb. 2], [3]).

Abb. 2 CT-Veränderungen unklar, COVID-19 jedoch möglich: 55-jährige Patientin mit Bronchialkarzinom im linken Unterlappen (nicht abgebildet) und Pleuraerguss links bei bekannter Pleurakarzinose. Die Patienten stellte sich in die Notaufnahme aufgrund eines seit einem Tag bestehenden Unwohlseins vor. Laborchemisch zeigten sich erhöhte D-Dimere, worauf sich der Verdacht einer Lungenembolie ergab. Die kontrastmittelgestützte Computertomografie zeigte bilaterale zentral betonte Milchglasverdichtungen sowie eine leichte Verdickung der interlobulären Septen (axiale a und koronare Ebene b). Eine Lungenembolie zeigte sich nicht. RT-PCR bestätigte COVID-19.

Abb. 3 CT-Veränderungen unklar, COVID-19 jedoch möglich: 56-jähriger Patient intubiert und beatmet aufgrund klinischem ARDS (Acute Respiratory Distress Syndrome) und Pneumonie unklarer Genese. Im Thorax-CT zeigen sich dorsal betonte, zentrale und periphere ausgedehnte Konsolidierungen und milchglasartige Transparenzminderungen sowie nebenbefundlich ein Pneumomediastinum und Lufteinschlüsse in der Thoraxwand (axiale a und koronare Ebene b). Laborchemisch ergab sich eine Influenza-A-Virus-H1N1-Pneumonie.

Gruppe 3: CT-Veränderungen suggestiv für eine alternative Diagnose

Patienten in Gruppe 3 weisen Zeichen auf, die bisher nie oder nur selten bei einer COVID-19-Pneumonie beschrieben wurden. Hierzu gehören Noduli, das Tree-in-Bud-Zeichen, Kavernen, Bronchialwandverdickungen und Mucus Plugging. Selten treten Pleuraergüsse oder Lymphadenopathien auf. Differenzialdiagnostisch kommt hier bei entsprechender Symptomatik eine Pneumonie infolge eines anderen Erregers, allerdings auch eine Superinfektion infrage ([Abb. 4]).

Abb. 4 CT-Veränderungen suggestiv für eine alternative Diagnose (z. B. bakterielles Erregerspektrum): Die Computertomografie eines 41-jährigen Patienten zeigt Konsolidierung im rechten Oberlappen mit zentraler Einschmelzung bei einer Streptococcus-pyogenes-Pneumonie (axiale a und koronare Ebene b). PCR für COVID-19 negativ.

Einsatz der Bildgebung im Rahmen der COVID-19-Pandemie

Die Befunde bei COVID-19 in Röntgen und CT sind nicht spezifisch und können auch bei anderen Viruspneumonien vorkommen [19].

CT und Röntgen im Rahmen der COVID-19-Pandemie leisten vielmehr einen entscheidenden Beitrag zum klinischen Management der Erkrankung: die Bewertung des initialen Krankheitsausmaßes, die Diagnose von Pneumonie-assoziierten Komplikationen sowie die Verlaufsbeurteilung in schweren Fällen. Die CT kann zur interdisziplinären Beurteilung der individuellen Prognose beitragen. Röntgen-Thorax und CT kommen daher typischerweise nicht als Screening-Test, sondern zur klinischen Bewertung von Patienten mit respiratorischen Symptomen wie Dyspnoe und Sauerstoffentsättigung zum Einsatz, wobei sich die Indikation nicht allein nach dem Schweregrad der Erkrankung, sondern auch nach der klinischen Relevanz für das weitere Management des Einzelnen zu richten hat.

Bei Patienten auf Intensivstation kann zur Einschätzung des Schweregrades und zur Verlaufskontrolle bei klinischer Indikation eine mobile Röntgenaufnahme durchgeführt werden. Tägliche Röntgenkontrollen werden nicht empfohlen [6]. Auch eine Ultraschalluntersuchung kann zur Verlaufsbeurteilung z. B. von Pleuraergüssen, Konsolidierungen oder Atelektasen bei Intensivpatienten mit COVID-19 und klinischer Indikation hilfreich sein [20].

Unter Berücksichtigung des aktuellen Wissenstands erfüllt die Bildgebung im Rahmen der COVID-19-Pandemie zusammenfassend 5 Kernaufgaben:

1. Unterstützung der Diagnosestellung

Wie oben ausgeführt sind die CT-Veränderungen nicht spezifisch für die Diagnose einer COVID-19-Pneumonie, können jedoch suggestiv sein.

In der Situation 1. passende klinische Symptome, 2. negativer PCR-Test, 3. hohe individuelle Prätestwahrscheinlichkeit bei hoher lokaler Prävalenz von SARS-CoV-2 und 4. klinische Konsequenz bei Patienten mit ausgeprägter Symptomatik, die eine Hospitalisierung erfordern, kann anhand von CT-Veränderungen, die suggestiv für eine COVID-19-Pneumonie sind, die Verdachtsdiagnose gestellt werden. Die Diagnose muss dann jedoch durch serielle PCR-Tests bestätigt werden. Eine negative CT-Diagnostik schließt COVID-19 nicht aus. Erste Ergebnisse, dass künstliche Intelligenz den Radiologen bei der Erstellung der Verdachtsdiagnose unterstützt, sind vielversprechend, jedoch müssen sie in größeren prospektiven, multizentrischen Studien weiterentwickelt und getestet werden.

2. Erfassung des Schweregrads der Lungenparenchymveränderungen und Verlaufskontrolle

Die CT lässt zuverlässig eine Bewertung des initialen Krankheitsausmaßes zu. CT und Thoraxübersichtsaufnahme erlauben unterstützend zur klinischen Einschätzung eine Verlaufsbeurteilung. Die Bildgebung kann so in der interdisziplinären Diskussion zur Beurteilung der individuellen Prognose der Patienten beitragen

3. Detektion von Komplikationen

Die Thoraxübersichtsaufnahme und insbesondere die CT können Komplikationen detektieren. Neben der Superinfektion sind hier insbesondere thrombotische und embolische Geschehen zu nennen, da COVID-19 offensichtlich zu einer Hyperkoagulopathie führen kann [21] [22]. Bei V. a. derartige Komplikationen sollte intravenös Kontrastmittel verabreicht und die Low-dose-CT-Strategie aufgegeben werden.

4. Erkennung einer „inzidentellen“ COVID-19-Pneumonie

Finden sich in einer Thorax-CT, die aus anderer Indikation durchgeführt wurde, Befunde, die suggestiv für eine COVID-19-Pneumonie sind, muss dies vom Radiologen erkannt und unmittelbar dem Zuweiser mitgeteilt werden. Die Diagnose muss dann, wie oben ausgeführt, durch einen PCR-Test bestätigt werden.

5. Triage in einer ressourcenbeschränkten Umgebung

In einer Veröffentlichung der internationalen Fleischner-Society, die den Einsatz der Bildgebung in verschiedenen klinischen Szenarien beschreibt, wird die Bildgebung auch als Triage-Verfahren diskutiert, wenn hohe Fallzahlen und begrenzte Verfügbarkeit von virologischen Tests keine andere Wahl lassen [6]. Ein solches Szenario erscheint jedoch aktuell in Deutschland bei sinkenden Infektionszahlen und ausreichenden PCR-Testkapazitäten eher unwahrscheinlich.

Strukturierter CT-Befund bei Verdacht auf COVID-19

CT-Untersuchungen bei Verdacht auf COVID-19 sollten als native Dünnschicht-CT mit einem Niedrigdosisprotokoll erfolgen, sofern nicht weitere Differenzialdiagnosen eine Kontrastmittelgabe indizieren. Der radiologische Befund sollte hierbei folgendermaßen in 4 Gruppen kategorisiert werden ([Tab. 1]):

1. CT-Veränderungen suggestiv für COVID-19-Pneumonie (bei hoher lokaler Prävalenz und/oder individueller Prätestwahrscheinlichkeit) (Cov19Typ)

2. CT-Veränderungen unklar, COVID-19-Pneumonie jedoch möglich (Cov19Ind)

3. CT-Veränderungen suggestiv für eine alternative Diagnose (z. B. bakterielles Erregerspektrum) (Cov19Aty)

4. in der CT kein Hinweis auf pneumonische Verdichtungen (Cov19Neg)

Diese Einteilung sowie die zugehörigen Formulierungen in der strukturierten Befundvorlage ([Abb. 5]) wurden im Konsensus durch den Vorstand der AG Thoraxdiagnostik in Zusammenarbeit mit Kollegen aus dem Uniklinikum Freiburg und Köln erstellt und bilden nach Expertenmeinung die Aussagekraft der CT bei Verdacht auf COVID-19-Pneumonie am besten ab. Sie ist weitestgehend kongruent mit den Empfehlungen der RSNA [7]. Nur in der Kategorie 3 wurde die alternative CT-Diagnose betont und nicht das „atypische COVID-19-Muster“, um für die zuweisenden Kollegen deutlich zu machen, dass die Radiologie hier eher eine andere Diagnose (z. B. bakterielle Lobärpneumonie) als eine COVID-19-Pneumonie sieht.

Abb. 5 Strukturierter Befund zur nativen CT bei Patienten mit Verdacht auf COVID-19 nach Empfehlung der AG Thoraxdiagnostik der Deutschen Röntgengesellschaft.

Die durch die Pandemie weltweit erhobenen Bilddaten werden sowohl national als auch international in verschiedenen Datenbanken gesammelt und vernetzt, um für COVID-19, aber auch für mögliche zukünftige Virus-Pandemien wichtige benötigte neue Erkenntnisse zu gewinnen. Um eine Datensuche und das Vernetzen von Bilddaten mit den dazugehörigen Befunden international zu erleichtern, wurde die (Cov19-) Kodierung nach RSNA-Empfehlungen in die Beurteilung der strukturierten Befundvorlage integriert [7]. Die Einschätzung des Ausmaßes der pneumonischen Verdichtungen erscheint prognostisch wichtig. Jedoch wurde von einer zwingenden quantitativen Auswertung in der klinischen Routine abgesehen, da der Mehrwert aktuell nicht wissenschaftlich belegt ist [23]. Wichtig ist neben der Bewertung der Pneumonie auch die strukturierte Befundung von z. B. kardiopulmonalen Komorbiditäten im nativen Thorax-CT, die zur klinischen interdisziplinären Beurteilung des Patienten hilfreich sind.

Zusammenfassung und Ausblick

Diese Empfehlungen der AG Thoraxdiagnostik beruhen auf dem aktuellen Wissensstand zum Zeitpunkt der Erstellung am 29. April 2020 und sollen Ärztinnen und Ärzten eine Hilfestellung zur Verwendung der Thoraxbildgebung bei der aktuellen COVID-19-Pandemie geben. Sie repräsentieren den aktuellen Stand in einem hochdynamischen Umfeld und dürften im weiteren Verlauf wiederholte Anpassungen erfahren.

^* Präsident, Deutsche Röntgengesellschaft, Berlin, Deutschland.

• References

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Publication History

Received: 29 April 2020

Accepted: 05 May 2020

Article published online:
26 May 2020