Оценка выраженности легочного фиброза по данным аутопсии у реконвалесцентов COVID-19: сопоставление с данными количественной КТ легких в острой фазе заболевания

INTRODUCTION: After the COVID-19 pandemic, there is increasing evidence that many patients show fibrous changes in lung tissue accompanied by functional lung disorders. Objective data on the histopathogenesis of such changes is still insufficient. Prospective studies are required to fully assess the consequences of these clinical manifestations.OBJECTIVE: Evaluation of the capabilities of digital processing of histological preparations of lung tissue and their comparison with quantitative CT data of lung patients in the acute phase of COVID-19.MATERIALS AND METHODS: The study included data from patients after COVID-19 (7 women and 3 men aged 47 to 93 years) who died after the acute phase of COVID-19 from extrapulmonary causes. The control group included data from 7 people (5 women and 2 men aged 35 to 93 years) who died shortly after hospitalization from extrapulmonary causes (myocardial infarction or acute cerebral stroke), with no signs of lung diseases, including autopsy results. Digital processing of histological preparations of lung tissue obtained during autopsy was carried out, and their comparison with the results of quantitative semi-automatic processing of CT data.Statistics. Beta regression (mgcv library) was used. The model was characterized by a pseudodetermination coefficient R2. The association was considered statistically significant at p<0.05.RESULTS: A reliable dependence of the severity of fibrous changes in histological samples on the results of quantitative analysis of CT images of patients in the acute period of COVID-19 was demonstrated.DISCUSSION: Extrapolation of lung autopsy data through quantitative CT assessment is one of the ways to pre-diagnose and identify groups of patients who require specific treatment of post-COVID-19 pulmonary fibrosis.CONCLUSION. Computerized digital processing of histological images made it possible to correctly compare the histopathological examination data with the CT picture in COVID-19, which could potentially have a prognostic value in the search for more effective treatment strategies.ВВЕДЕНИЕ: После пандемии COVID-19 появляется все больше доказательств того, что у многих реконвалесцентов COVID-19 выявляются фиброзные изменения легочной ткани, сопровождающиеся функциональными нарушениями легких. Объективных данных о гистопатогенезе подобных изменений по-прежнему недостаточно. Для полной оценки последствий этих клинических проявлений требуются проспективные исследования.ЦЕЛЬ: Оценка возможностей цифровой обработки гистологических препаратов легочной ткани и их сопоставление с данными количественной КТ легких пациентов в острой фазе COVID-19.МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ: В исследование были включены данные пациентов-реконвалесцентов COVID-19 (7 женщин и 3 мужчин в возрасте от 47 до 93 лет), умерших после острой фазы COVID-19 от внелегочных причин. В контрольную группу вошли данные 7 человек (5 женщин и 2 мужчин в возрасте от 35 до 93 лет), умерших вскоре после госпитализации от внелегочных причин (ОКС либо ОНМК), без каких-либо признаков заболеваний легких, в том числе по результатам аутопсии. Проводилась цифровая обработка полученных при аутопсии гистологических препаратов легочной ткани и их сопоставление с результатами количественной полуавтоматической обработки данных СКТ. Статистика. Использовалась бета-регрессия (библиотека mgcv). Модель характеризовалась коэффициентом псевдодетерминации R2. Ассоциация признавалась статистически значимой при p<0,05.РЕЗУЛЬТАТЫ: Продемонстрирована достоверная зависимость выраженности фиброзных изменений в гистологических образцах от результатов количественного анализа КТ-изображений пациентов в остром периоде COVID-19.ОБСУЖДЕНИЕ: Экстраполяция данных аутопсийного исследования легких через количественную оценку КТ является одним из способов предварительной диагностики и определения групп пациентов, которым требуется специфическое лечение пост-COVID-19 легочного фиброза.ЗАКЛЮЧЕНИЕ: Компьютеризированная цифровая обработка гистологических изображений позволила корректно сопоставить данные гистопатологического исследования с КТ-картиной при COVID-19, что потенциально может иметь прогностическое значение в поиске более эффективных стратегий лечения

Методика оценки легочной перфузии у пациентов с ранее перенесенной COVID-19 пневмонией: клиническое контролируемое нерандомизированное исследование

INTRODUCTION: Evaluating pulmonary lung perfusion in patients with previously treated COVID-19 infection may lead to a better understanding of long-term consequences of the disease, as well as may identify the changes determined by their symptoms. Further research is required for optimization of lung perfusion’s design parameters’ methods in order to implement those in clinical practice.OBJECTIVE: To determine the possibilities of an alternative method for evaluation of relative lung perfusion using three-dimensional ultrafast contrast-enhanced MRI on patients with previously treated COVID-19 pneumonia.MATERIALS AND METHODS: We examined 100 patients (28 male and 72 female, aged 22 to 70) who had laboratory-confirmed COVID-19 infection. The research was conducted using the three-dimensional ultrafast dynamic contrast-enhanced MRI based on 3D T1-weighted images. During the postprocessing, we received the values of rPBF (relative pulmonary blood flow), rPBV (relative pulmonary blood volume), and rMTT (relative mean transit time).Statistics. For non-linear dependence modelling we used natural spline transformation for time and interaction effect with a group. Intergroup comparison on integral measures was based on Kruskall-Wallis test (χ2), pair comparisons were based on Conover’s test (Δ). For multiple hypothesis testing correction, we used the false discovery rate (FDR). Comparisons were determined as statistically significant when p<0.05.RESULTS: The differences in obtained values of lung perfusion among patient groups were confirmed both quantitatively (by rMTT, rPBV, rPBF) and qualitatively (by building the curves of contrast agent accumulation). Patients with previously treated COVID-19 demonstrate slower contrast agent transit and increased relative lung blood volume. Their accumulation curves have qualitative differences as well.DISCUSSION: We suggest a new method of evaluation of lung perfusion indicators in patients with previously treated COVID-19. We conducted an intergroup analysis based on the degree of lung damage during the acute phase of COVID-19 (with no infiltrativechanges, with minor lung damage, and major lung damage). The intergroup differences found are more significant for patients with lung damage (both minor and major) than for patients with no infiltrative lung changes during the acute phase of COVID-19.CONCLUSION: This method of evaluation of pulmonary perfusion is able to adequately characterize the functional lung conditions in patients with previously treated COVID-19 pneumonia. The chosen model is the most optimal.ВВЕДЕНИЕ: Оценка перфузии легких у людей с перенесенным COVID-19 может дать более четкое представление о долгосрочных последствиях болезни и выявить изменения, которые могут обусловливать их симптомы. Необходимы дальнейшие исследования с целью оптимизации методов расчета параметров легочной перфузии для внедрения их в клиническую практику.ЦЕЛЬ: Определить возможности альтернативного способа оценки относительной легочной перфузии с  использованием трехмерной сверхбыстрой динамической контрастной магнитно-резонансной томографии у пациентов с ранее перенесенной COVID-19 пневмонией.МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ: Проведено обследование 100 пациентов (28 мужчин и 72 женщин в возрасте от 22 до 70 лет), перенесших лабораторно подтвержденный COVID-19, с  использованием трехмерной сверхбыстрой динамической контрастной магнитно-резонансной томографии на базе градиентных 3D-Т1-взвешенных изображений. В ходе постпроцессинговой обработки изображений получены значения rPBF (относительная скорость кровотока), rPBV (относительный объем кровотока) и rMTT (относительное среднее время пассажа).Статистика. Для моделирования нелинейной зависимости использовалась натуральная сплайн-трансформация от времени с эффектом взаимодействия с групповой принадлежностью. Межгрупповое сравнение по интегральным показателям осуществлялось критерием Краскела–Уоллиса (χ2), попарные сравнения — критерием Коновера (Δ). Для коррекции множественного тестирования гипотез использовалась средняя доля ложных отклонений (FDR). Статистически значимыми различия признавались при p<0,05.РЕЗУЛЬТАТЫ: Различия показателей легочной перфузии между группами пациентов были подтверждены как количественно по параметрам rMTT, rPBV, rPBF, так и качественно при построении кривых накопления контрастного препарата. У пациентов с перенесенным COVID-19 наблюдается замедление пассажа контрастного препарата и увеличение относительного объема легочной крови, а кривые накопления контрастного препарата имеют качественные отличия.ОБСУЖДЕНИЕ: Предложен новый способ для оценки показателей легочной перфузии у  пациентов с  перенесенным COVID-19, проведен межгрупповой анализ групп в  зависимости от  степени поражения легких во время острой фазы COVID-19 (без инфильтративных изменений, с поражением легких легкой и тяжелой степени). Выявленные межгрупповые различия наиболее показательны для групп пациентов с  поражением легких (как легкой, так и  тяжелой степени) по сравнению с группой пациентов без инфильтративных изменений легких во время острой фазы COVID-19.ЗАКЛЮЧЕНИЕ: Данный способ оценки относительной легочной перфузии способен адекватно охарактеризовать функциональное состояние легких у  пациентов с  ранее перенесенной COVID-19 пневмонией, а  выбранная модель является оптимальной