Deep learning representations to support COVID-19 diagnosis on CT slices / Representaciones basadas en aprendizaje profundo como apoyo del diagnóstico de la COVID-19 en cortes de tomografía computarizada

Introduction: The coronavirus disease 2019 (COVID-19) has become a significant public health problem worldwide. In this context, CT-scan automatic analysis has emerged as a COVID-19 complementary diagnosis tool allowing for radiological finding characterization, patient categorization, and disease follow-up. However, this analysis depends on the radiologist's expertise, which may result in subjective evaluations. Objective: To explore deep learning representations, trained from thoracic CT-slices, to automatically distinguish COVID-19 disease from control samples. Materials and methods: Two datasets were used: SARS-CoV-2 CT Scan (Set-1) and FOSCAL clinic's dataset (Set-2). The deep representations took advantage of supervised learning models previously trained on the natural image domain, which were adjusted following a transfer learning scheme. The deep classification was carried out: (a) via an end-to-end deep learning approach and (b) via random forest and support vector machine classifiers by feeding the deep representation embedding vectors into these classifiers. Results: The end-to-end classification achieved an average accuracy of 92.33% (89.70% precision) for Set-1 and 96.99% (96.62% precision) for Set-2. The deep feature embedding with a support vector machine achieved an average accuracy of 91.40% (95.77% precision) and 96.00% (94.74% precision) for Set-1 and Set-2, respectively. Conclusion: Deep representations have achieved outstanding performance in the identification of COVID-19 cases on CT scans demonstrating good characterization of the COVID-19 radiological patterns. These representations could potentially support the COVID-19 diagnosis in clinical settings.

Introducción. La enfermedad por coronavirus (COVID-19) es actualmente el principal problema de salud pública en el mundo. En este contexto, el análisis automático de tomografías computarizadas (TC) surge como una herramienta diagnóstica complementaria que permite caracterizar hallazgos radiológicos, y categorizar y hacer el seguimiento de pacientes con COVID-19. Sin embargo, este análisis depende de la experiencia de los radiólogos, por lo que las valoraciones pueden ser subjetivas. Objetivo. Explorar representaciones de aprendizaje profundo entrenadas con cortes de TC torácica para diferenciar automáticamente entre los casos de COVID-19 y personas no infectadas. Materiales y métodos. Se usaron dos conjuntos de datos de TC: de SARS-CoV-2 CT (conjunto 1) y de la clínica FOSCAL (conjunto 2). Los modelos de aprendizaje supervisados y previamente entrenados en imágenes naturales, se ajustaron usando aprendizaje por transferencia. La clasificación se llevó a cabo mediante aprendizaje de extremo a extremo y clasificadores tales como los árboles de decisiones y las máquinas de soporte vectorial, alimentados por la representación profunda previamente aprendida. Resultados. El enfoque de extremo a extremo alcanzó una exactitud promedio de 92,33 % (89,70 % de precisión) para el conjunto 1 y de 96,99 % (96,62 % de precisión) para el conjunto-2. La máquina de soporte vectorial alcanzó una exactitud promedio de 91,40 % (precisión del 95,77 %) para el conjunto-1 y del 96,00 % (precisión del 94,74 %) para el conjunto 2. Conclusión. Las representaciones profundas lograron resultados sobresalientes al caracterizar patrones radiológicos usados en la detección de casos de COVID-19 a partir de estudios de TC y demostraron ser una potencial herramienta de apoyo del diagnóstico.

Comparison of saliva and oro-nasopharyngeal swab sample in the molecular diagnosis of COVID-19

SUMMARY BACKGROUND Healthcare personnel are at risk of becoming infected while taking upper and/or lower respiratory tract specimens. Therefore, there is a need for sampling methods that do not risk infecting them. In this study, we aimed to compare the saliva and Oro-Nasopharyngeal Swab (ONS) sampling methods. METHODS Patients were divided into three groups. Group 1 included patients whose diagnosis of COVID-19 was confirmed by polymerase chain reaction (PCR). Group 2 included patients with COVID-19 compatible findings in lung computed tomography (CT), but with a negative PCR. Group 3 included patients who presented to the emergency department with COVID-19 compatible complaints but had normal CT. Saliva and ONS samples were taken on the third day of hospitalization in groups 1 and 2, whereas in group 3, they were taken at the time of admission to the hospital. RESULTS A total of 64 patients were included in the study. The average age was 51.04 ± 17.9 years, and 37 (57.8%) were male. SARS-CoV-2 was detected in 27 (42.2%) patients' saliva samples. While the sensitivity and positive predictive value of saliva samples were 85.2%, specificity and negative predictive value were 89.2%. The value of kappa was in substantial agreement (0.744), and it was found statistically significant (<0.001). CONCLUSIONS Saliva samples can be used instead of ONS samples in detecting SARS-CoV-2. Investigating SARS-CoV-2 with saliva is cheaper, easier for the patient and overall, and, most importantly, it poses much less risk of SARS-CoV-2 contamination to healthcare personnel.

RESUMO OBJETIVO Funcionários da saúde correm risco de infecção ao coletar amostras do trato superior e/ou inferior. Portanto, existe a necessidade de métodos de coleta de amostras que não representem um risco de infecção. Neste estudo, nosso objetivo foi comparar as métodos de coleta de saliva e swab de naso e orofaringe (ONS). MÉTODOS Os pacientes foram divididos em três grupos. O Grupo 1 incluiu pacientes cujo diagnóstico de COVID-19 foi confirmado por reação em cadeia da polimerase (PCR). O Grupo 2 incluiu pacientes com achados compatíveis com COVID-19 em exames de tomografia computadorizada (TC), mas com PCR negativo. O Grupo 3 incluiu pacientes que compareceram ao departamento de emergência com queixas compatíveis com COVID-19, mas TC normal. Amostras de saliva e ONS foram coletadas no terceiro dia de internação, nos Grupos 1 e 2, já no Grupo 3, foram coletadas no momento da internação. RESULTADOS Um total de 64 pacientes foram incluídos no estudo. A média de idade foi de 51,04 ± 17,9 anos, e 37 (57,8%) eram do sexo masculino. SARS-CoV-2 foi detectado em 27 (42,2%) amostras de saliva dos pacientes. A sensibilidade e valor preditivo positivo foi de 85,2% nas amostras de saliva, já a especificidade e o valor preditivo negativo foi 89,2%. O valor de Kappa estava substancialmente de acordo (0,744) e era estatisticamente significante (<0,001). CONCLUSÃO Amostras de saliva podem ser usada em vez de ONS na detecção de SARS-CoV-2. O uso de amostras de saliva para detecção de SARS-CoV-2 é mais barato, mais fácil para o paciente e em geral e, mais importante, representa um risco muito menor de contaminação de SARS-CoV-2 para os profissionais da saúde.

The diagnostic process of covid-19 in the emergency department: laboratory and imaging methods

SUMMARY OBJECTIVES The 2019 Novel coronavirus disease puts a serious burden on the health system. Therefore, the detection of particularly serious patients at an early stage is extremely important in terms of controlling the outbreak and improving the prognosis. We investigated the role of inflammatory markers studied in patients suspected of COVID-19 at an emergency department in predicting PCR and CT results. METHODS This retrospective study was carried out with 133 patients who were admitted between 13 March and 1st April 2020 with suspicion of COVID-19. The patients were divided into four groups according to CT and RT-PCR results and evaluated. RESULTS Considering all patients, no specific findings were found in the hematological and biochemical values of patients in the laboratory analyses. Although all of the results remained within the reference range, there was a significant difference in white blood cell, neutrophil, platelet, and lymphocyte values when the groups were compared [p = 0.000; p = 0.004; p = 0.022; p = 0.023]. CONCLUSION Laboratory is not specific enough in the pre-diagnosis. In addition, this result does not alter with PCR or CT positivity. However, minimal changes observed in laboratory results may be partially guiding in patients in whom both PCR and CT are positive.

RESUMO OBJETIVOS A nova doença de coronavírus de 2019 coloca um fardo sério para o sistema de saúde. Portanto, a detecção de pacientes especialmente graves em um estágio inicial é extremamente importante em termos de controle do surto e melhoria do prognóstico. Investigamos o papel dos marcadores inflamatórios estudados em pacientes suspeitos de COVID-19 no pronto-socorro na previsão de resultados de PCR e CT. MÉTODOS Este estudo retrospectivo foi realizado entre 133 pacientes que foram admitidos entre 13 de março e 1o de abril de 2020 com suspeita de COVID-19. Os pacientes foram divididos em quatro grupos de acordo com os resultados da TC e RT-PCR e avaliados. RESULTADOS Considerando todos os pacientes, não foram encontrados achados específicos nos valores hematológicos e bioquímicos dos pacientes em análises laboratoriais. Embora todos os resultados tenham permanecido dentro do intervalo de referência, houve uma diferença significativa nos valores de glóbulos brancos, neutrófilos, plaquetas e linfócitos quando os grupos foram comparados [p = 0,000; p = 0,004; p = 0,022; p = 0,023]. CONCLUSÃO O laboratório não é suficientemente específico no pré-diagnóstico. Além disso, este resultado não se altera com a positividade para PCR ou CT. No entanto, alterações mínimas observadas nos resultados laboratoriais podem ser parcialmente norteadoras em pacientes com PCR e CT positivos.

Covid-19 telescreening in SUS users with risk conditions: case report / Telerrastreio da covid-19 em usuários do SUS com condições de risco: relato de experiência

ABSTRACT This case report aims to describe the conception and preliminary data of the implementation of a telescreening and telemonitoring program of covid-19 for users of the Unified Health System with risk conditions. A system of telerscreening was implemented through which undergraduate students in the health area contact patients by telephone, according to periodicity and predefined criteria, to monitor the evolution of the condition. In eight weeks, 2,190 attempts at remote contact were made with individuals from five health units. The effective number of individuals monitored at the time this writing is 802.

RESUMO O presente relato de experiência tem como objetivo descrever a concepção e os dados preliminares da implementação de um programa de telerrastreio e telemonitoramento da covid-19 para usuários do Sistema Único de Saúde com condições de risco para agravamento. Foi implantado um sistema de telerrastreio por meio do qual estudantes de graduação na área da saúde contactam os pacientes via telefone, conforme periodicidade e critérios predefinidos, para monitorar a evolução do quadro. Em oito semanas, foram realizadas 2.190 tentativas de contato remoto com indivíduos de cinco unidades de saúde. O número efetivo de indivíduos monitorados no momento da escrita deste artigo é de 802.