Avaliação tomográfica das alterações pulmonares na fase crônica da COVID-19
| Ano de defesa: | 2025 |
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| Tipo de documento: | Tese |
| Tipo de acesso: | Acesso aberto |
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| Instituição de defesa: |
Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
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| Programa de Pós-Graduação: |
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| Palavras-chave em Português: | |
| Link de acesso: | https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/5/5151/tde-23032026-162044/ |
Resumo: | Introdução: As sequelas pulmonares de longo prazo da COVID-19 ainda não são totalmente compreendidas e têm sido estudadas, principalmente, no que diz respeito à fibrose pós-COVID-19. Por sua vez, o comprometimento das pequenas vias aéreas tem recebido atenção limitada na literatura, apesar de seu potencial papel na persistência de sintomas respiratórios na fase crônica da doença. Objetivos: Descrever diferentes fenótipos de imagem em pacientes previamente hospitalizados por COVID-19, por meio da integração entre tomografia computadorizada quantitativa (TCQ) e técnicas de aprendizado de máquina, com especial interesse na doença de pequenas vias aéreas (DPVA) pós-COVID-19 e sua correlação com parâmetros funcionais obtidos por pletismografia de corpo inteiro. Métodos: Estudo transversal retrospectivo, de centro único, que avaliou 257 adultos sobreviventes da primeira onda da COVID 19 (média de idade: 56 ± 13 anos; 49% do sexo masculino), previamente hospitalizados no Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo (HCFMUSP), com mediana de tempo de internação de 16 dias (intervalo interquartil: 826). Todos os participantes foram submetidos à pletismografia de corpo inteiro e à tomografia computadorizada volumétrica do tórax com fases inspiratória e expiratória, entre 6 e 12 meses após a alta hospitalar. Os parâmetros da TCQ foram obtidos por meio da plataforma AI-Rad Companion Chest CT (Siemens Healthineers). Resultados: A análise de agrupamento hierárquico não supervisionado de 13 variáveis da TCQ, utilizando técnicas de aprendizado de máquina, permitiu a identificação de quatro fenótipos de imagem distintos entre os sobreviventes, denominados: DPVA, intermediário, fibrótico jovem e fibrótico idoso, com base em suas características clínicas, funcionais e de imagem. O fenótipo DPVA (n = 37; 14%) apresentou maior volume residual (VR), maior relação VR/capacidade pulmonar total (CPT) e menor relação FEF25-75/capacidade vital forçada (CVF) na pletismografia. O fenótipo fibrótico idoso (n = 42; 16%) apresentou os menores valores de CPT e CVF. Já o fenótipo fibrótico jovem (n = 79; 31%) demonstrou menor VR e menor relação VR/CPT, além de maior FEF25-75 em comparação aos demais. O fenótipo intermediário (n = 99; 39%) apresentou características funcionais e tomográficas intermediárias entre os fenótipos fibróticos e o fenótipo DPVA. Conclusão: A integração entre análise quantitativa de TC de tórax com fases inspiratória e expiratória e técnicas de aprendizado de máquina permitiu a caracterização de fenótipos tomográficos distintos em pacientes com COVID longa, incluindo um fenótipo sugestivo de DPVA, fortemente associado a alterações funcionais indicativas de comprometimento das pequenas vias aéreas. |
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Avaliação tomográfica das alterações pulmonares na fase crônica da COVID-19Tomographic evaluation of pulmonary abnormalities in the chronic phase of COVID-19COVID-19COVID-19Post-acute COVID-19 syndromeRespiratory function testsSíndrome pós-COVID-19 agudaTestes de função respiratóriaTomografia computadorizada por raios XTomography X-ray computedIntrodução: As sequelas pulmonares de longo prazo da COVID-19 ainda não são totalmente compreendidas e têm sido estudadas, principalmente, no que diz respeito à fibrose pós-COVID-19. Por sua vez, o comprometimento das pequenas vias aéreas tem recebido atenção limitada na literatura, apesar de seu potencial papel na persistência de sintomas respiratórios na fase crônica da doença. Objetivos: Descrever diferentes fenótipos de imagem em pacientes previamente hospitalizados por COVID-19, por meio da integração entre tomografia computadorizada quantitativa (TCQ) e técnicas de aprendizado de máquina, com especial interesse na doença de pequenas vias aéreas (DPVA) pós-COVID-19 e sua correlação com parâmetros funcionais obtidos por pletismografia de corpo inteiro. Métodos: Estudo transversal retrospectivo, de centro único, que avaliou 257 adultos sobreviventes da primeira onda da COVID 19 (média de idade: 56 ± 13 anos; 49% do sexo masculino), previamente hospitalizados no Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo (HCFMUSP), com mediana de tempo de internação de 16 dias (intervalo interquartil: 826). Todos os participantes foram submetidos à pletismografia de corpo inteiro e à tomografia computadorizada volumétrica do tórax com fases inspiratória e expiratória, entre 6 e 12 meses após a alta hospitalar. Os parâmetros da TCQ foram obtidos por meio da plataforma AI-Rad Companion Chest CT (Siemens Healthineers). Resultados: A análise de agrupamento hierárquico não supervisionado de 13 variáveis da TCQ, utilizando técnicas de aprendizado de máquina, permitiu a identificação de quatro fenótipos de imagem distintos entre os sobreviventes, denominados: DPVA, intermediário, fibrótico jovem e fibrótico idoso, com base em suas características clínicas, funcionais e de imagem. O fenótipo DPVA (n = 37; 14%) apresentou maior volume residual (VR), maior relação VR/capacidade pulmonar total (CPT) e menor relação FEF25-75/capacidade vital forçada (CVF) na pletismografia. O fenótipo fibrótico idoso (n = 42; 16%) apresentou os menores valores de CPT e CVF. Já o fenótipo fibrótico jovem (n = 79; 31%) demonstrou menor VR e menor relação VR/CPT, além de maior FEF25-75 em comparação aos demais. O fenótipo intermediário (n = 99; 39%) apresentou características funcionais e tomográficas intermediárias entre os fenótipos fibróticos e o fenótipo DPVA. Conclusão: A integração entre análise quantitativa de TC de tórax com fases inspiratória e expiratória e técnicas de aprendizado de máquina permitiu a caracterização de fenótipos tomográficos distintos em pacientes com COVID longa, incluindo um fenótipo sugestivo de DPVA, fortemente associado a alterações funcionais indicativas de comprometimento das pequenas vias aéreas.Introduction: The long-term pulmonary sequelae of COVID-19 remain incompletely understood and have primarily been studied in relation to post COVID-19 fibrosis. In contrast, small airway disease (SAD) has received limited attention in the literature, despite its potential role in the persistence of respiratory symptoms during the chronic phase of the disease. Objectives: To describe distinct imaging phenotypes in patients previously hospitalized for COVID-19 by integrating quantitative computed tomography (QCT) with machine learning techniques, with a particular focus on post-COVID-19 SAD and its correlation with functional parameters obtained through whole-body plethysmography. Methods: This was a retrospective, single-center, cross-sectional study that evaluated 257 adult survivors of the first wave of COVID-19 (mean age: 56 ± 13 years; 49% male), all of whom had been hospitalized at the Hospital das Clínicas of the University of São Paulo Medical School (HCFMUSP), with a median length of stay of 16 days (interquartile range: 826). All participants underwent whole-body plethysmography and volumetric chest CT with inspiratory and expiratory phases 6 to 12 months after hospital discharge. QCT parameters were extracted using the AI-Rad Companion Chest CT platform (Siemens Healthineers). Results: Unsupervised hierarchical clustering of 13 QCT variables using machine learning techniques enabled the identification of four distinct imaging phenotypes among survivors, named SAD, intermediate, younger fibrotic, and older fibrotic, based on clinical, functional, and imaging characteristics. The SAD phenotype (n = 37; 14%) was associated with higher residual volume (RV), higher RV/total lung capacity (TLC) ratio, and lower forced expiratory flow at 2575% of the pulmonary volume (FEF25-75)/forced vital capacity (FVC) ratio. The older fibrotic phenotype (n = 42; 16%) had the lowest TLC and FVC values. The younger fibrotic phenotype (n = 79; 31%) exhibited lower RV and RV/TLC ratios, along with higher FEF25-75 values compared to the other phenotypes. The intermediate phenotype (n = 99; 39%) presented imaging and functional characteristics between those of the SAD and fibrotic phenotypes. Conclusion: The integration of inspiratory and expiratory QCT with machine learning techniques enabled the identification of distinct imaging phenotypes in long COVID patients, including a phenotype suggestive of SAD, which was strongly associated with functional abnormalities indicative of small airway involvement.Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USPCarvalho, Carlos Roberto Ribeiro deNomura, Cesar HigaChate, Rodrigo Caruso2025-11-03info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfhttps://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/5/5151/tde-23032026-162044/reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPinstname:Universidade de São Paulo (USP)instacron:USPLiberar o conteúdo para acesso público.info:eu-repo/semantics/openAccesspor2026-03-23T19:27:08Zoai:teses.usp.br:tde-23032026-162044Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.teses.usp.br/PUBhttp://www.teses.usp.br/cgi-bin/mtd2br.plvirginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.bropendoar:27212026-03-23T19:27:08Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false |
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