Structural and functional сhanges of the right ventricle in COVID-19 according to echocardiography

Objective. Comprehensive echocardiographic assessment of right ventricle (RV) dysfunction depending on the course of COVID19. Material and methods. A study of 109 patients with COVID-19. The patients were divided into 2 groups: group 1 - with a compensated state of COVID-19 (n=86) and group 2 - with a severe state, decompensated according to the right ventricular failure (n=23). All patients underwent a comprehensive echocardiographic examination at baseline, including tissue Doppler imaging (TDI) and speckle tracking echocardiography (STE). In group 2, parameters were assessed in dynamics (stage A - initially, stage B - disease progression according to computed tomography data). Hospitalization period from the onset of the disease - 7 days (Q₁-Q₃: 5-10 days). Results. There was a statistically significant difference among the Echo parameters when comparing 1-2B groups: TAPSE (tricuspid annular plane systolic excursion) (р=0.032), tricuspid annular peak systolic velocity (S') (р=0.032), IVA RV (isovolumetric myocardial acceleration of RV) global (р=0.035) and apical (р=0.039), Strain RV at the middle level (р=0.006) and global (р=0.014), LS RV (right ventricular longitudinal strain) basal, middle and global (р<0.001), LS RV apical (р=0.022), pulmonary artery pressure (р<0.001). When comparing group 2 at stages A and B, significant differences were noted about: FAC RV (right ventricular fractional area change) (р=0.033), IVA RV global (р=0.041), Strain RV at the middle level (р=0.047), pulmonary artery pressure (р<0.001). Conclusion. The determination of the mean LS RV (STE) values, in contrast to the peak values in the TDI mode, demonstrated a higher diagnostic value in identifying signs of RV systolic dysfunction. Early detection of signs of progression of right ventricular dysfunction makes it possible to more accurately predict the progression of COVID-19 and, thereby, look for new ways to solve the problem of timely maintenance therapy in the future. Цель. Комплексная эхокардиографическая (ЭхоКГ) оценка дисфункции правого желудочка (ПЖ) в зависимости от варианта течения COVID-19. Материал и методы. В исследование включены 109 пациентов с COVID-19. Пациенты были разделены на 2 группы: 1-я группа - с компенсированным течением COVID-19 (n=86) и 2-я группа - с тяжелым течением, декомпенсированным по правожелудочковому типу (n=23). Всем пациентам исходно было проведено комплексное эхокардиографическое исследование: в том числе тканевое допплеровское исследование (TDI) и спекл-трекинг эхокардиография (STE). Во 2-й группе показатели оценивали в динамике (этап А - исходно, этап B - прогрессирование заболевания по данным компьютерной томографии). Срок госпитализации пациентов от начала заболевания - 7 сут (Q₁-Q₃: 5-10 сут). Результаты. При сравнении 1-2B групп отмечена статистически достоверная разница между ЭхоКГ-параметрами: TAPSE (экскурсия кольца трикуспидального клапана) (р=0,006), скорости (S') трикуспидального кольца (р=0,032), IVA RV (миокардиальное ускорение ПЖ в фазу изоволюметрического сокращения) глобальный (р=0,035) и апикальный (р=0,039), strain RV средний (р=0,006) и глобальный (р=0,014), LS RV (продольный стрейн ПЖ) базальный, средний и глобальный (р<0,001), LS RV апикальный (р=0,022), давление в легочной артерии (р<0,001). Во 2-й группе на этапах A и B значимые различия отмечались относительно: FAC RV (фракционное изменение площади ПЖ) (р=0,033), IVA RV глобальный (р=0,041), strain RV на среднем уровне (р=0,047), давление в легочной артерии (р<0,001). Выводы. Определение средних значений LS RV (STE), в отличие от пиковых значений в режиме TDI, продемонстрировало более высокую диагностическую ценность в идентификации признаков систолической дисфункции ПЖ. Раннее выявление признаков прогрессирования правожелудочковой дисфункции позволяют более точно прогнозировать дальнейшее течение заболевания COVID-19 и тем самым искать новые пути решения проблемы своевременной поддерживающей терапии в перспективе.

PULMONARY HYPERTENSION AS A RISK ASSESSMENT FACTOR FOR UNFAVORABLE OUTCOME IN PATIENTS WITH COVID-19

Aim. To determine the predictive role of estimated pulmonary artery systolic pressure (ePASP) in COVID-19 patients. Material and methods. A retrospective study of inpatients with documented COVID-19 infection was carried out. Maximal follow-up period was 63 days. The study included 108 patients (men, 62;women, 46;mean age, 62,9±15,5 years). At admission, mean NEWS score was 6,0, blood oxygen saturation - 92%. Echocardiography was performed according to standard protocol using Vivid E9 ultrasound system (GE Healthcare). Quantitative measurements were performed according to the current ASE and EACVI guidelines. Statistical analysis was performed using the IBM SPSS Statistics v.26 software (developed by IBM Corporation). Results. Using the CHAID technique, a classification tree was developed and the strongest predictor of an unfavorable outcome was determined (ePASP). Threshold ePASP values, associated with an increased mortality risk were established (42 mm Hg and 50 mm Hg). Three groups of patients were selected based on the main predictor (≤41,0 mm Hg, 42-49 mm Hg and ≥50 mm Hg). The increased mortality risk was noted in groups 2 and 3 compared to group 1 of patients and amounted to 31,8% and 70% versus 3,9%, respectively. There was also a correlation between the severity of CT lung parenchymal lesions according to computed tomography and the study groups of patients (36% [30-49%] - group 1, 50% [36-76%] - group 2, and 84% [56-92%] - group 3, p=0,001). In groups 2 and 3, the following complications were significantly more frequent: acute respiratory distress syndrome, acute heart failure, multiple organ system failure, venous thrombosis, disseminated intravascular coagulation. In group 3, acute renal failure and systemic inflammatory response syndrome developed significantly more often than in group 1. Conclusion. A comprehensive echocardiography has proven its availability and safety in assessing the condition of COVID-19 patients, allowing to obtain relevant information on pulmonary hemodynamics. Transthoracic echocardiography reduced the risk of complications from invasive diagnostic methods and allowed to abandon the use of the Swan-Ganz pulmonary artery catheter in the studied group of patients. As a result, a relationship was noted between the increase of ePASP and the severity of clinical performance and lung tissue damage according to computed tomography, changes in laboratory blood tests, the severity of the comorbid profile, an increase in respiratory support need. Цель. Выяснение прогностической роли расчетного систолического давления в легочной артерии у пациентов с новой коронавирусной инфекцией (COVID-19). Материал и методы. Проводилось ретроспективное исследование пациентов с подтвержденной COVID-19 (полимеразная цепная реакция, тест на антитела), находящихся на стационарном лечении. Максимальный срок наблюдения составил 63 дня. В исследование было включено 108 пациентов, из них 62 мужчины и 46 женщин, средний возраст составил 62,9±15,5 лет. При поступлении: средний балл по шкале NEWS - 6,0, насыщение крови кислородом 92%. Эхокардиографическое (ЭхоКГ) обследование проводилось по согласованному протоколу с применением стандартных доступов и их модифицированных позиций с использованием ультразвуковой системы Vivid E9 (GE Healthcare). Количественные измерения выполнялись согласно действующим рекомендациям ASE и EACVI. Статистический анализ проводили с помощью программы IBM SPSS Statistics v.26 (разработчик - IBM Corporation). Результаты. С помощью метода CHAID разработано дерево классификации, определен наиболее сильный предиктор неблагоприятного исхода (расчетное систолического давление в легочной артерии (рСДЛА)), установлены пороговые значения показателя рСДЛА, сопряженные с возрастанием рисков смертельного исхода - 42 мм рт.ст. и 50 мм рт.ст. Сформированы 3 группы пациентов на основании ключевого параметра (≤41,0 мм рт.ст., 42-49 мм рт.ст. и ≥50 мм рт.ст.). Увеличение риска летального исхода отмечено во 2 и 3 группах по сравнению с 1 группой пациентов и составило 31,8% и 70% vs 3,9%, соответственно. Также отмечена корреляция между тяжестью поражения легочной паренхимы по данным компьютерного томографического исследования и исследуемыми группами пациентов (36% [30-49] - 1 группа, 50% [36-76] - 2 группа и 84% [56-92] - 3 группа, р=0,001). Во 2 и 3 группах пациентов достоверно чаще наблюдались осложнения: острый респираторный дистресс-синдром, острая сердечная недостаточность, синдром полиорганной недостаточности, венозные тромбозы, синдром диссеминированного внутрисосудистого свертывания. В 3 группе достоверно чаще по сравнению с 1 группой пациентов развивалась острая почечная недостаточность и синдром системного воспалительного ответа. Заключение. Комплексное ЭхоКГ исследование показало свою доступность и безопасность в оценке состояния пациентов с COVID-19, позволив получить релевантную информацию относительно состояния легочной гемодинамики. Трансторакальное ЭхоКГ исследование снизило риски осложнений от инвазивных методов оценки легочного русла и позволило отказаться от использования катетера Сван-Ганца у исследуемой группы пациентов. В результате полученных данных отмечена взаимосвязь между ростом рСДЛА и тяжестью клинической картины, выраженностью повреждения легочной ткани по данным инструментальных исследований, изменениями в лабораторных анализах крови, тяжестью коморбидного фона, возрастанием потребности в респираторной поддержке, что, в конечном счете, сопровождалось высоким уровнем осложнений и неблагоприятными исходами.

[Right ventricular systolic dysfunction as a predictor of adverse outcome in patients with COVID-19].

Aim To analyze survival of patients with COVID-19 based on echocardiographic (EchoCG) criteria for evaluation of the right ventricular (RV) systolic function.Material and methods Data of patients were retrospectively evaluated at the Center for Medical Care of Patients with Coronavirus Infection. Among 142 primarily evaluated patients with documented COVID-19, 110 patients (men/women, 63/47; mean age, 62.3 ± 15.3 years) met inclusion/exclusion criteria. More than 30 EchoCG parameters were analyzed, and baseline data (comorbidities, oxygen saturation, laboratory data, complications, outcomes, etc.) were evaluated. ROC-analysis was used for evaluating the diagnostic significance of different EchoCG parameters for prediction of a specific outcome and its probability. Dependence of the overall survival of patients on different EchoCG parameters was analyzed with the Cox proportional hazards model. For assessing the predictive value of EchoCG parameters for patient stratification by risk of an adverse outcome, a predictive model was developed using the CHAID method.Results The in-hospital death rate of patients included into the study was 15.5 %, and the death rate for this period of in-hospital observation was 12 %. Based on the single-factor analysis of EchoCG parameters, a multifactor model was developed using the method of Cox regression. The model included two predictors for an unfavorable outcome, estimated pulmonary artery systolic pressure (EPASP) and maximal indexed right atrial volume (RAi), and a preventive factor, right ventricular global longitudinal strain (LS RV). Base risks for fatal outcome were determined with an account of the follow-up time. According to the obtained values, an increase in EPASP by 1 mm Hg was associated with increases in the risk of fatal outcome by 8.6 % and in the RA(i) volume by 1 ml/5.8 %. LS RV demonstrated an inverse correlation; a 1% increase in LS RV was associated with a 13.4% decrease in the risk for an unfavorable outcome. According to the ROC analysis, the most significant determinants of the outcome were the tricuspid annular plane systolic excursion (TAPSE) (AUC, 0.84 ± 0.06; cut-off, 18 mm) and EPASP (AUC, 0.86 ± 0.05; cut-off, 42 mm Hg). Evaluating the effects of different EchoCG predictors, that characterized the condition of the right heart, provided a classification tree. Six final decisions were determined in the model, two of which were assigned to the category of reduced risk for fatal outcome and four were assigned to the category of increased risk. Sensitivity of the classification tree model was 94.1 % and specificity was 89.2 %. Overall diagnostic significance was 90.0±2.9 %.Conclusion The presented models for statistical treatment of EchoCG parameters reflect the requirement for a comprehensive analysis of EchoCG parameters based on a combination of standard methods for EchoCG evaluation and current technologies of noninvasive visualization. According to the study results, the new EchoCG marker, LS RV, allows identifying the signs of right ventricular dysfunction (particularly in combination with pulmonary hemodynamic indexes), may enhance the early risk stratification in patients with COVID-19, and help making clinical decisions for patients with different acute cardiorespiratory diseases.