Rofo 2022; 194(07): 737-746
DOI: 10.1055/a-1731-7905
Chest

Combined Model of Quantitative Evaluation of Chest Computed Tomography and Laboratory Values for Assessing the Prognosis of Coronavirus Disease 2019

Prognoseabschätzung von COVID-19 mithilfe eines kombinierten Modells aus quantitativer Auswertung von Computertomografien des Thorax und Laborwerten
1   Institut für Röntgendiagnostik, Universitätsklinikum Regensburg, Germany
,
Stefanie Meiler
1   Institut für Röntgendiagnostik, Universitätsklinikum Regensburg, Germany
,
Florian Zeman
2   Zentrum für Klinische Studien, Universitätsklinikum Regensburg, Germany
,
Jan Schaible
1   Institut für Röntgendiagnostik, Universitätsklinikum Regensburg, Germany
,
Florian Poschenrieder
1   Institut für Röntgendiagnostik, Universitätsklinikum Regensburg, Germany
,
Charlotte Knobloch
1   Institut für Röntgendiagnostik, Universitätsklinikum Regensburg, Germany
,
Henning Kleine
3   Klinik für Pneumologie, Krankenhaus Barmherzige Brüder Regensburg, Germany
,
Sophie Elisabeth Scharf
4   Fakultät für Sozialwissenschaften, Universität Mannheim, Germany
,
Julien Dinkel
5   Klinik und Poliklinik für Radiologie, Klinikum der Universität München, Germany
6   Abteilung für Radiologie, Asklepios Fachkliniken München-Gauting, Germany
,
Christian Stroszczynski
1   Institut für Röntgendiagnostik, Universitätsklinikum Regensburg, Germany
,
Niels Zorger
7   Institut für Radiologie, Krankenhaus Barmherzige Brüder Regensburg, Germany
,
Okka Wilkea Hamer
1   Institut für Röntgendiagnostik, Universitätsklinikum Regensburg, Germany
8   Abteilung für Radiologie, Fachklinik Donaustauf, Germany
› Author Affiliations

Abstract

Purpose To assess the prognostic power of quantitative analysis of chest CT, laboratory values, and their combination in COVID-19 pneumonia.

Materials and Methods Retrospective analysis of patients with PCR-confirmed COVID-19 pneumonia and chest CT performed between March 07 and November 13, 2020. Volume and percentage (PO) of lung opacifications and mean HU of the whole lung were quantified using prototype software. 13 laboratory values were collected. Negative outcome was defined as death, ICU admittance, mechanical ventilation, or extracorporeal membrane oxygenation. Positive outcome was defined as care in the regular ward or discharge. Logistic regression was performed to evaluate the prognostic value of CT parameters and laboratory values. Independent predictors were combined to establish a scoring system for prediction of prognosis. This score was validated on a separate validation cohort.

Results 89 patients were included for model development between March 07 and April 27, 2020 (mean age: 60.3 years). 38 patients experienced a negative outcome. In univariate regression analysis, all quantitative CT parameters as well as C-reactive protein (CRP), relative lymphocyte count (RLC), troponin, and LDH were associated with a negative outcome. In a multivariate regression analysis, PO, CRP, and RLC were independent predictors of a negative outcome. Combination of these three values showed a strong predictive value with a C-index of 0.87. A scoring system was established which categorized patients into 4 groups with a risk of 7 %, 30 %, 67 %, or 100 % for a negative outcome. The validation cohort consisted of 28 patients between May 5 and November 13, 2020. A negative outcome occurred in 6 % of patients with a score of 0, 50 % with a score of 1, and 100 % with a score of 2 or 3.

Conclusion The combination of PO, CRP, and RLC showed a high predictive value for a negative outcome. A 4-point scoring system based on these findings allows easy risk stratification in the clinical routine and performed exceptionally in the validation cohort.

Key Points:

  • A high PO is associated with an unfavorable outcome in COVID-19

  • PO, CRP, and RLC are independent predictors of an unfavorable outcome, and their combination has strong predictive power

  • A 4-point scoring system based on these values allows quick risk stratification in a clinical setting

Citation Format

  • Scharf G, Meiler S, Zeman F et al. Combined Model of Quantitative Evaluation of Chest Computed Tomography and Laboratory Values for Assessing the Prognosis of Coronavirus Disease 2019. Fortschr Röntgenstr 2022; 194: 737 – 746

Zusammenfassung

Ziel Evaluation der prognostischen Aussagekraft der quantitativen Auswertung von Thorax-CTs, Laborwerten und deren Kombination bei COVID-19.

Material und Methoden Retrospektive Auswertung von Patienten mit einer mittels PCR bestätigten COVID-19-Pneumonie und Thorax-CT zwischen 07.03.20 und 13.11.20. Mithilfe eines Software-Prototypen wurden das Volumen und der prozentuale Anteil (PO) von Dichteanhebungen der Lunge und die durchschnittlichen HU der gesamten Lunge quantifiziert. 13 Laborwerte wurden erhoben. Als negatives Outcome wurden definiert: Tod, Einweisung auf Intensivstation, mechanische Beatmung oder extrakorporale Membranoxygenierung. Behandlung auf Normalstation oder Entlassung wurden als positives Outcome definiert. Mittels logistischer Regression wurde die prognostische Wertigkeit der CT-Parameter und der Laborwerte bestimmt. Auf Grundlage der unabhängigen Prädiktoren wurde ein Scoring-System zur Vorhersage der Prognose entwickelt. Der Score wurde in einer separaten Validierungskohorte überprüft.

Ergebnisse 89 Patienten wurden zwischen 07.03.20 und 27.04.20 in die Hauptkohorte eingeschlossen (Durchschnittsalter 60,3 Jahre), 38 Patienten hatten ein negatives Outcome. In der univariaten Regressionsanalyse waren alle CT-Parameter, CRP, relative Lymphozytenzahl (RLC), Troponin und LDH mit einem negativen Outcome assoziiert. In der multivariaten Regressionsanalyse waren PO, CRP und RLC unabhängige Prädiktoren eines negativen Outcomes. Die Kombination dieser Werte zeigte eine starke Vorhersagekraft mit einem C-Index von 0,87. Eine Punkteskala basierend auf diesen Werten ermöglichte die Einteilung der Patienten in 4 Gruppen mit einem Risiko von 7 %, 30 %, 67 % und 100 % für ein negatives Outcome. Die Validierungskohorte bestand aus 28 Patienten zwischen 05.05.20 und 13.11.20. Ein negatives Outcome hatten 6 % der Patienten mit 0 Punkten, 50 % mit 1 Punkt und 100 % bei 2 oder 3 Punkten.

Schlussfolgerung Die Kombination aus PO, CRP und RLC zeigte eine sehr hohe Vorhersagekraft für ein negatives Outcome. Eine auf diesen Werten basierende 4-Punkte-Skala erleichtert die Risikostratifizierung im klinischen Alltag und zeigte eine gute Übereinstimmung in der Validierungskohorte.

Kernaussagen:

  • Eine hohe PO im Thorax-CT ist mit einem negativen Outcome bei COVID-19 assoziiert.

  • PO, CRP und RLC sind unabhängige Prädiktoren eines negativen Outcomes und ihre Kombination hat eine hohe Vorhersagekraft.

  • Eine 4-Punkte-Skala, die auf diesen Werten basiert, erlaubt eine schnelle Risikostratifizierung im klinischen Alltag.



Publication History

Received: 08 May 2021

Accepted: 20 December 2021

Article published online:
10 March 2022

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