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Severity of respiratory failure and computed chest tomography in acute COVID-19 correlates with pulmonary function and respiratory symptoms after infection with SARS-CoV-2: An observational longitudinal study over 12 months - 25/01/22

Doi : 10.1016/j.rmed.2021.106709 
Fridolin Steinbeis a, Charlotte Thibeault a, Felix Doellinger b, Raphaela Maria Ring a, Mirja Mittermaier a, c, Christoph Ruwwe-Glösenkamp a, Florian Alius a, Philipp Knape a, Hans-Jakob Meyer a, Lena Johanna Lippert a, Elisa Theresa Helbig a, Daniel Grund a, Bettina Temmesfeld-Wollbrück a, Norbert Suttorp a, d, Leif Erik Sander a, d, Florian Kurth a, e, Tobias Penzkofer b, c, Martin Witzenrath a, d, Thomas Zoller a, f,
a Charité – Universitätsmedizin Berlin, Corporate Member of Freie Universität Berlin and Humboldt-Universität zu Berlin, Department of Infectious Diseases and Respiratory Medicine, Charitéplatz 1, 10117, Berlin, Germany 
b Charité – Universitätsmedizin Berlin, Corporate Member of Freie Universität Berlin and Humboldt-Universität zu Berlin, Department of Radiology, Augustenburger Platz 1, 13353, Berlin, Germany 
c Berlin Institute of Health at Charité – Universitätsmedizin Berlin, Charitéplatz 1, 10117, Berlin, Germany 
d German Center for Lung Research (DZL), Berlin, Germany 
e Department of Tropical Medicine, Bernhard Nocht Institute for Tropical Medicine, And Department of Medicine I, University Medical Centre Hamburg-Eppendorf, 20359, Hamburg, Germany 
f Swiss Tropical and Public Health Institute, Basel, Switzerland 

Corresponding author. Medizinische Klinik m.S. Infektiologie und Pneumologie Charité – Universitätsmedizin Berlin, Charitéplatz 1, 10117, Berlin, Germany.Medizinische Klinik m.S. Infektiologie und Pneumologie Charité – Universitätsmedizin BerlinCharitéplatz 1Berlin10117Germany

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Abstract

Introduction

Prospective and longitudinal data on pulmonary injury over one year after acute coronavirus disease 2019 (COVID-19) are sparse. We aim to determine reductions in pulmonary function and respiratory related quality of life up to 12 months after acute COVID-19.

Methods

Patients with acute COVID-19 were enrolled into an ongoing single-centre, prospective observational study and prospectively examined 6 weeks, 3, 6 and 12 months after onset of COVID-19 symptoms. Chest CT-scans, pulmonary function and symptoms assessed by St. Georges Respiratory Questionnaire were used to evaluate respiratory limitations. Patients were stratified according to severity of acute COVID-19.

Results

Median age of all patients was 57 years, 37.8% were female. Higher age, male sex and higher BMI were associated with acute-COVID-19 severity (p < 0.0001, 0.001 and 0.004 respectively). Also, pulmonary restriction and reduced carbon monoxide diffusion capacity was associated with disease severity. In patients with restriction and impaired diffusion capacity, FVC improved over 12 months from 61.32 to 71.82, TLC from 68.92 to 76.95, DLCO from 60.18 to 68.98 and KCO from 81.28 to 87.80 (percent predicted values; p = 0.002, 0.045, 0.0002 and 0.0005). The CT-score of lung involvement in the acute phase was associated with restriction and reduction in diffusion capacity in follow-up. Respiratory symptoms improved for patients in higher severity groups during follow-up, but not for patients with initially mild disease.

Conclusion

Severity of respiratory failure during COVID-19 correlates with the degree of pulmonary function impairment and respiratory quality of life in the year after acute infection.

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Graphical abstract




Image 1

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Highlights

Adverse pulmonary outcome is associated with initial COVID-19 disease severity.
Pulmonary restriction and reduced DLCO are the main pulmonary sequelae after COVID-19.
Pulmonary restriction at follow-up correlates with initial COVID-19 disease severity.
Quality of life remains compromised in patients even with initially mild COVID-19.

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Keywords : SARS-CoV-2, COVID-19, Post-acute COVID, Post-COVID, Long-COVID, Pneumonia, Pulmonary function, Pulmonary outcome, Pulmonary sequelae, Pulmonary restriction, Quality of life


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