Changing of pulmonary artery diameter in accordance with severity of COVID-19 (assessment based on non-contrast computer tomography)

Cover Image

Cite item

Full Text

Abstract

BACKGROUND: Computed tomography is the method of choice for assessing the volume of lung damage in viral pneumonia, including those associated with COVID-19. In addition, computed tomography can determine the main vessels size of the thorax. This allowed us to analyze the relationship between the severity of COVID-19 and the changes in the diameters of the pulmonary artery (PA) and ascending aorta (Ao). Dilation of the PA is a sign of pulmonary hypertension. The study of these patterns may be of clinical significance in determining the treatment tactics and prognosis of the course of COVID-19 disease.

AIM: To evaluate the relationship between PA diameter and the severity of the COVID-19 course in patients of different ages.

MATERIALS AND METHODS: This study is a single-centered, cross-section, continuous, uncontrolled study performed on a group of patients (n=511, 267 men, median 59 years, IQR 49.0–65.0, ages 31–84 years) who were treated in a temporary hospital to treat patient with COVID-19. During hospitalization all patients were examined by CT scan of the chest. All studies were carried out using a mobile CT scan system Airo TruCT (Stryker, USA). The degree of damage to the lung tissue was assessed using the CT volume scale 1–4. Measurement of the LA and Ao diameters was carried out using standard instruments of the radiologist’s CT workstation perpendicular to the long axis of the vessel.

RESULTS: The following statistically significant regularities were obtained: the detection of a dilated pulmonary artery (PA) and an increased PA/Ao ratio correlated to an increase in the degree of lung damage in COVID-19 (Kruskal-Wallis test, K-W p <0.001; median test, MT p <0.001), the diameter of the ascending aorta (Ao) significantly increases with the patient’s age (K-W p <0.001; MT p <0.001). An insignificant correlation between an increase in the diameter of the pulmonary artery (PA) and the patient’s age (K-W p=0.094; MT p=0.311) and an insignificant correlation between detection of a change in aortic (Ao) diameter and the degree of lung damage (K-W p=0.061; MT p=0.165) were shown. In groups with a severe course of the disease and a large volume of lung lesions (CT-3 and CT-4), a significantly greater number of patients with signs of pulmonary hypertension (detection of the dilated pulmonary artery: 29 mm and more) was shown for all age groups.

CONCLUSION: The study showed that PA dilatation and increased PA/Ao diameter ratio were significantly associated with increased pulmonary lesion volume in COVID-19 in all age groups.

About the authors

Alexander F. Aliev

L.A. Vorokhobov Municipal Clinical Hospital No 67 of the Moscow Health Department; The Moscow Research and Clinical Center for Tuberculosis Control of the Moscow Health Department

Email: alijealex83@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-3282-0567
SPIN-code: 7891-9314

MD, Cand. Sci. (Med.)

Russian Federation, 2/44, Salyama Adilya street, 123423 Moscow; 10 c1, Stromynka Street, 107014 Moscow

Nikita D. Kudryavtsev

L.A. Vorokhobov Municipal Clinical Hospital No 67 of the Moscow Health Department; Moscow Center for Diagnostics and Telemedicine

Email: n.kudryavtsev@npcmr.ru
ORCID iD: 0000-0003-4203-0630
SPIN-code: 1125-8637

diagnostic radiologist, junior researcher

Russian Federation, 2/44, Salyama Adilya street, 123423 Moscow; 24 с1, Petrovka street, 127051 Moscow

Alexey V. Petraikin

Moscow Center for Diagnostics and Telemedicine

Email: alexeypetraikin@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-1694-4682
SPIN-code: 6193-1656

MD, Cand. Sci. (Med.), Associate Professor, leading researcher, diagnostic radiologist

Russian Federation, 24 с1, Petrovka street, 127051 Moscow

Zlata R. Artyukova

Moscow Center for Diagnostics and Telemedicine

Email: z.artyukova@npcmr.ru
ORCID iD: 0000-0003-2960-9787
SPIN-code: 7550-2441

MD, junior researcher, radiologist

Russian Federation, 24 с1, Petrovka street, 127051 Moscow

Andrey S. Shkoda

Vorokhobov City Clinical Hospital No. 67

Email: gkb67@zdrav.mos.ru
ORCID iD: 0000-0002-9783-1796

MD, Dr. Sci. (Med.), Professor, doctor of the highest qualification category in the specialty, chief physician

Russian Federation, 2/44, Salama Adil street, 123423 Moscow

Sergey P. Morozov

Moscow Center for Diagnostics and Telemedicine

Author for correspondence.
Email: morozov@npcmr.ru
ORCID iD: 0000-0001-6545-6170
SPIN-code: 8542-1720

MD, Dr. Sci. (Med.), Professor

Russian Federation, 24 с1, Petrovka street, 127051 Moscow

References

  1. Morozov SP, Protsenko DN, Smetanina SV, et al. Radiation diagnostics of coronavirus disease (COVID-19): organization, methodology, interpretation of results: preprint No. CDT-2020-II. Version 2 from 17.04.2020. The series "Best practices of radiation and instrumental diagnostics". Issue 65. Moscow: Scientific and Practical Clinical Center for Diagnostics and Telemedicine Technologies of the Department of Healthcare of the City of Moscow; 2020. 78 p. (In Russ).
  2. Prevention, diagnosis and treatment of a new coronavirus infection (COVID-19): Temporary methodological recommendations. Version 10 (08.02.2020). 2020. 261 p. (In Russ).
  3. Fomin VV, Ternovoy SK, Serova NS. Radiological guidelines in patients with COVID-19 (Sechenov University experience). REJR. 2020;10(2):8–13. (In Russ). doi: 21569/2222-7415-2020-10-2-8-13
  4. Henkel M, Weikert T, Marston K, et al. Lethal COVID-19: radiological-pathological correlation of the lungs. Radiol Cardiothorac Imaging. 2020;2(6):e200406. doi: 10.1148/ryct.2020200406
  5. Sun Z, Zhang N, Li Y, et al. A systematic review of chest imaging findings in COVID-19. Quant Imaging Med Surg. 2020;10(5): 1058–1079. doi: 10.21037/qims-20-564
  6. Salehi S, Abedi A, Balakrishnan S, et al. Coronavirus disease 2019 (COVID-19): A systematic review of imaging findings in 919 patients. AJR Am J Roentgenol. 2020;215(1):87–93. doi: 10.2214/AJR.20.23034
  7. Qanadli SD, Beigelman-Aubry C, Rotzinger DC. Vascular changes detected with thoracic CT in coronavirus disease (COVID-19) might be significant determinants for accurate diagnosis and optimal patient management. AJR Am J Roentgenol. 2020;215(1):15. doi: 10.2214/AJR.20.23185
  8. Li X, Ma X. Acute respiratory failure in COVID-19: Is it "typical" ARDS? Crit Care. 2020;24(1):198. doi: 10.1186/s13054-020-02911-9
  9. Spagnolo P, Cozzi A, Foà RA, et al. CT-derived pulmonary vascular metrics and clinical outcome in COVID-19 patients. Quant Imaging Med Surg. 2020;10(6):1325–1333. doi: 10.21037/qims-20-546
  10. Lv H, Chen T, Pan Y, et al. Pulmonary vascular enlargement on thoracic CT for diagnosis and differential diagnosis of COVID-19: a systematic review and meta-analysis. Ann Transl Med. 2020; 8(14):878–878. doi: 10.21037/atm-20-4955
  11. Chang YC, Yu CJ, Chang SC, et al. Pulmonary sequelae in convalescent patients after severe acute respiratory syndrome: Evaluation with thin-section CT. Radiology. 2005;236(3):1067–1075. doi: 10.1148/radiol.2363040958
  12. Prokop M, van Everdingen W, van Rees Vellinga T, et al. CO-RADS: A categorical CT assessment scheme for patients suspected of having COVID-19-definition and evaluation. Radiology. 2020;296(2):E97–E104. doi: 10.1148/radiol.2020201473
  13. Corson N, Armato SG, Labby ZE, et al. CT-based pulmonary artery measurements for the assessment of pulmonary hypertension. Acad Radiol. 2014;21(4):523–530. doi: 10.1016/j.acra.2013.12.015
  14. Truong QA, Massaro JM, Rogers IS, et al. Reference values for normal pulmonary artery dimensions by noncontrast cardiac computed tomography the framingham heart study. Circ Cardiovasc Imaging. 2012;5(1):147–154. doi: 10.1161/CIRCIMAGING.111.968610
  15. Collins JA, Munoz JV, Patel TR, et al. The anatomy of the aging aorta. Clin Anat. 2014;27(3):463–466. doi: 10.1002/ca.22384
  16. Compton GL, Florence J, MacDonald C, et al. Main pulmonary artery-to-ascending aorta diameter ratio in healthy children on MDCT. AJR Am J Roentgenol. 2015;205(6):1322–1325. doi: 10.2214/AJR.15.14301
  17. Galiè N, Humbert M, Vachiery JL, et al. 2015 ESC/ERS guidelines for the diagnosis and treatment of pulmonary hypertension: the joint task force for the diagnosis and treatment of pulmonary hypertension of the European society of cardiology (ESC) and the European Respiratory Society (ERS): Endorsed by: Association for European Paediatric and Congenital Cardiology (AEPC), International Society for Heart and Lung Transplantation (ISHLT). European Heart Journal. 2016;37(1):67–119. doi: 10.1093/eurheartj/ehv317
  18. Parasuraman S, Walker S, Loudon BL, et al. Assessment of pulmonary artery pressure by echocardiography — A comprehensive review. Int J Cardiol Heart Vasc. 2016;12:45–51. doi: 10.1016/j.ijcha.2016.05.011
  19. Chuchalin AG, Avdeev SN, Aysanov ZR, et al. Diagnosis and treatment of idiopathic pulmonary fibrosis federal clinical guidelines. Pulmonology. 2016;26(4):399–419. (In Russ). doi: 10.18093/0869-0189-2016-26-4-399-419
  20. Chernyaev AL, Samsonova MV. Pathological anatomy of the lungs. Atlas. 2nd ed., revised and updated. A series of monographs of the Russian Respiratory Society. Ed. by A.G. Chuchalin. Moscow: Atmosfera; 2011. 111 p. (In Russ).
  21. Dolhnikoff M, Duarte-Neto AN, de Almeida Monteiro RA, et al. Pathological evidence of pulmonary thrombotic phenomena in severe COVID-19. J Thromb Haemost. 2020;18(6):1517–1519. doi: 10.1111/jth.14844

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 2. Airo TruCT mobile CT scanner was installed in the admission department of the temporary reserve hospital for the treatment of patients with COVID-19, which was organized in the Krylatskoe Ice Palace.

Download (37KB)
Indexing metadata
3. Fig. 3. Examples of CT scans with different PA diameters and lung lesion degrees: a, b, non-dilated PA (27.0 mm) with CT-1 lung lesion (<25%); c, d, dilated PA (30.5 mm) with CT-2 lung lesion (25%–50%); e, f, dilated PA (32.6 mm) with CT-3 lung lesion (50%–75%); g, h, dilated PA (34.8 mm) with CT-4 lung lesion (over 75%).

Download (735KB)
Indexing metadata
4. Fig. 1. Study design

Download (251KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Dependence of the PA diameter on age and lung lesion severity in COVID-19

Download (118KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2021 Aliev A.F., Kudryavtsev N.D., Petraikin A.V., Artyukova Z.R., Shkoda A.S., Morozov S.P.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».