Cardiovascular magnetic resonance (CMR) is the gold standard method for the assessment of cardiac structure and function. Reference ranges permit differentiation between normal and pathological states. To date, this study is the largest to provide CMR specific reference ranges for left ventricular, right ventricular, left atrial and right atrial structure and function derived from truly healthy Caucasian adults aged 45–74. Five thousand sixty-five UK Biobank participants underwent CMR using steady-state free precession imaging at 1.5 Tesla. Manual analysis was performed for all four cardiac chambers. Participants with non-Caucasian ethnicity, known cardiovascular disease and other conditions known to affect cardiac chamber size and function were excluded. Remaining participants formed the healthy reference cohort; reference ranges were calculated and were stratified by gender and age (45–54, 55–64, 65–74). After applying exclusion criteria, 804 (16.2%) participants were available for analysis. Left ventricular (LV) volumes were larger in males compared to females for absolute and indexed values. With advancing age, LV volumes were mostly smaller in both sexes. LV ejection fraction was significantly greater in females compared to males (mean ± standard deviation [SD] of 61 ± 5% vs 58 ± 5%) and remained static with age for both genders. In older age groups, LV mass was lower in men, but remained virtually unchanged in women. LV mass was significantly higher in males compared to females (mean ± SD of 53 ± 9 g/m2 vs 42 ± 7 g/m2). Right ventricular (RV) volumes were significantly larger in males compared to females for absolute and indexed values and were smaller with advancing age. RV ejection fraction was higher with increasing age in females only. Left atrial (LA) maximal volume and stroke volume were significantly larger in males compared to females for absolute values but not for indexed values. LA ejection fraction was similar for both sexes. Right atrial (RA) maximal volume was significantly larger in males for both absolute and indexed values, while RA ejection fraction was significantly higher in females. We describe age- and sex-specific reference ranges for the left ventricle, right ventricle and atria in the largest validated normal Caucasian population.

Although left ventricular noncompaction (LVNC) has been associated with an increased risk of adverse cardiovascular events, the accurate incidence of cardiovascular morbidity and mortality is unknown. We, therefore, aimed to assess the incidence rate of LVNC-related cardiovascular events.We systematically searched observational studies reporting the adverse outcomes related to LVNC. The primary end point was cardiovascular mortality.We identified 28 eligible studies enrolling 2501 LVNC patients (mean age, 46 years; male/female ratio, 1.7). After a median follow-up of 2.9 years, the pooled event rate for cardiovascular mortality was 1.92 (95% CI, 1.54-2.30) per 100 person-years. LVNC patients had a similar risk of cardiovascular mortality compared with a dilated cardiomyopathy control group (odds ratio, 1.10 [95% CI, 0.18-6.67]). The incidence rates of all-cause mortality, stroke and systemic emboli, heart failure admission, cardiac transplantation, ventricular arrhythmias, and cardiac device implantation were 2.16, 1.54, 3.53, 1.24, 2.17, and 2.66, respectively, per 100 person-years. Meta-regression and subgroup analyses revealed that left ventricular ejection fraction, not the extent of left ventricular trabeculation, had an important influence on the variability of incidence rates. The risks of thromboembolism and ventricular arrhythmias in LVNC patients were similar to dilated cardiomyopathy patients. However, LVNC patients had a higher incidence of heart failure hospitalization than dilated cardiomyopathy patients.Patients with LVNC carry a similar cardiovascular risk when compared with dilated cardiomyopathy patients. Left ventricular ejection fraction-a conventional indicator of heart failure severity, not the extent of trabeculation-appears to be an important determinant of adverse outcomes in LVNC patients. Registration: https://www.crd.york.ac.uk/PROSPERO/ Unique identifier: CRD42018096313.

Exposure to ambient air pollution is strongly associated with increased cardiovascular morbidity and mortality. Little is known about the influence of air pollutants on cardiac structure and function. We aim to investigate the relationship between chronic past exposure to traffic-related pollutants and the cardiac chamber volume, ejection fraction, and left ventricular remodeling patterns after accounting for potential confounders.Exposure to ambient air pollutants including particulate matter and nitrogen dioxide was estimated from the Land Use Regression models for the years between 2005 and 2010. Cardiac parameters were measured from cardiovascular magnetic resonance imaging studies of 3920 individuals free from pre-existing cardiovascular disease in the UK Biobank population study. The median (interquartile range) duration between the year of exposure estimate and the imaging visit was 5.2 (0.6) years. We fitted multivariable linear regression models to investigate the relationship between cardiac parameters and traffic-related pollutants after adjusting for various confounders.The studied cohort was 62±7 years old, and 46% were men. In fully adjusted models, particulate matter with an aerodynamic diameter <2.5 μm concentration was significantly associated with larger left ventricular end-diastolic volume and end-systolic volume (effect size = 0.82%, 95% CI, 0.09-1.55%, P=0.027; and effect size = 1.28%, 95% CI, 0.15-2.43%, P=0.027, respectively, per interquartile range increment in particulate matter with an aerodynamic diameter <2.5 μm) and right ventricular end-diastolic volume (effect size = 0.85%, 95% CI, 0.12-1.58%, P=0.023, per interquartile range increment in particulate matter with an aerodynamic diameter <2.5 μm). Likewise, higher nitrogen dioxide concentration was associated with larger biventricular volume. Distance from the major roads was the only metric associated with lower left ventricular mass (effect size = -0.74%, 95% CI, -1.3% to -0.18%, P=0.01, per interquartile range increment). Neither left and right atrial phenotypes nor left ventricular geometric remodeling patterns were influenced by the ambient pollutants.In a large asymptomatic population with no prevalent cardiovascular disease, higher past exposure to particulate matter with an aerodynamic diameter <2.5 μm and nitrogen dioxide was associated with cardiac ventricular dilatation, a marker of adverse remodeling that often precedes heart failure development.

Cross-sectional observational studies have reported obesity and cardiometabolic co-morbidities as important predictors of coronavirus disease 2019 (COVID-19) hospitalization. The causal impact of these risk factors is unknown at present.We conducted multivariable logistic regression to evaluate the observational associations between obesity traits (body mass index [BMI], waist circumference [WC]), quantitative cardiometabolic parameters (systolic blood pressure [SBP], serum glucose, serum glycated hemoglobin [HbA1c], low-density lipoprotein [LDL] cholesterol, high-density lipoprotein [HDL] cholesterol and triglycerides [TG]) and SARS-CoV-2 positivity in the UK Biobank cohort. One-sample MR was performed by using the genetic risk scores of obesity and cardiometabolic traits constructed from independent datasets and the genotype and phenotype data from the UK Biobank. Two-sample MR was performed using the summary statistics from COVID-19 host genetics initiative. Cox proportional hazard models were fitted to assess the risk conferred by different genetic quintiles of causative exposure traits.The study comprised 1,211 European participants who were tested positive for severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) and 387,079 participants who were either untested or tested negative between 16 March 2020 to 31 May 2020. Observationally, higher BMI, WC, HbA1c and lower HDL-cholesterol were associated with higher odds of COVID-19 infection. One-sample MR analyses found causal associations between higher genetically determined BMI and LDL cholesterol and increased risk of COVID-19 (odds ratio [OR]: 1.15, confidence interval [CI]: 1.05-1.26 and OR: 1.58, CI: 1.21-2.06, per 1 standard deviation increment in BMI and LDL cholesterol respectively). Two-sample MR produced concordant results. Cox models indicated that individuals in the higher genetic risk score quintiles of BMI and LDL were more predisposed to COVID-19 (hazard ratio [HR]: 1.24, CI: 1.03-1.49 and HR: 1.37, CI: 1.14-1.65, for the top vs the bottom quintile for BMI and LDL cholesterol, respectively).We identified causal associations between BMI, LDL cholesterol and susceptibility to COVID-19. In particular, individuals in higher genetic risk categories were predisposed to SARS-CoV-2 infection. These findings support the integration of BMI into the risk assessment of COVID-19 and allude to a potential role of lipid modification in the prevention and treatment.

Diabetes mellitus (DM) is associated with increased risk of cardiovascular disease. Detection of early cardiac changes before manifest disease develops is important. We investigated early alterations in cardiac structure and function associated with DM using cardiovascular magnetic resonance imaging.Participants from the UK Biobank Cardiovascular Magnetic Resonance Substudy, a community cohort study, without known cardiovascular disease and left ventricular ejection fraction ≥50% were included. Multivariable linear regression models were performed. The investigators were blinded to DM status.A total of 3984 individuals, 45% men, (mean [SD]) age 61.3 (7.5) years, hereof 143 individuals (3.6%) with DM. There was no difference in left ventricular (LV) ejection fraction (DM versus no DM; coefficient [95% CI]: -0.86% [-1.8 to 0.5]; P=0.065), LV mass (-0.13 g/m2 [-1.6 to 1.3], P=0.86), or right ventricular ejection fraction (-0.23% [-1.2 to 0.8], P=0.65). However, both LV and right ventricular volumes were significantly smaller in DM, (LV end-diastolic volume/m2: -3.46 mL/m2 [-5.8 to -1.2], P=0.003, right ventricular end-diastolic volume/m2: -4.2 mL/m2 [-6.8 to -1.7], P=0.001, LV stroke volume/m2: -3.0 mL/m2 [-4.5 to -1.5], P<0.001; right ventricular stroke volume/m2: -3.8 mL/m2 [-6.5 to -1.1], P=0.005), LV mass/volume: 0.026 (0.01 to 0.04) g/mL, P=0.006. Both left atrial and right atrial emptying fraction were lower in DM (right atrial emptying fraction: -6.2% [-10.2 to -2.1], P=0.003; left atrial emptying fraction:-3.5% [-6.9 to -0.1], P=0.043). LV global circumferential strain was impaired in DM (coefficient [95% CI]: 0.38% [0.01 to 0.7], P=0.045).In a low-risk general population without known cardiovascular disease and with preserved LV ejection fraction, DM is associated with early changes in all 4 cardiac chambers. These findings suggest that diabetic cardiomyopathy is not a regional condition of the LV but affects the heart globally.

There is a paucity of data regarding the phenotype of dilated cardiomyopathy (DCM) gene variants in the general population. We aimed to determine the frequency and penetrance of DCM-associated putative pathogenic gene variants in a general adult population, with a focus on the expression of clinical and subclinical phenotype, including structural, functional, and arrhythmic disease features.UK Biobank participants who had undergone whole exome sequencing, ECG, and cardiovascular magnetic resonance imaging were selected for study. Three variant-calling strategies (1 primary and 2 secondary) were used to identify participants with putative pathogenic variants in 44 DCM genes. The observed phenotype was graded DCM (clinical or cardiovascular magnetic resonance diagnosis); early DCM features, including arrhythmia or conduction disease, isolated ventricular dilation, and hypokinetic nondilated cardiomyopathy; or phenotype-negative.Among 18 665 individuals included in the study, 1463 (7.8%) possessed ≥1 putative pathogenic variant in 44 DCM genes by the main variant calling strategy. A clinical diagnosis of DCM was present in 0.34% and early DCM features in 5.7% of individuals with putative pathogenic variants. ECG and cardiovascular magnetic resonance analysis revealed evidence of subclinical DCM in an additional 1.6% and early DCM features in an additional 15.9% of individuals with putative pathogenic variants. Arrhythmias or conduction disease (15.2%) were the most common early DCM features, followed by hypokinetic nondilated cardiomyopathy (4%). The combined clinical/subclinical penetrance was ≤30% with all 3 variant filtering strategies. Clinical DCM was slightly more prevalent among participants with putative pathogenic variants in definitive/strong evidence genes as compared with those with variants in moderate/limited evidence genes.In the UK Biobank, ≈1 of 6 of adults with putative pathogenic variants in DCM genes exhibited early DCM features potentially associated with DCM genotype, most commonly manifesting with arrhythmias in the absence of substantial ventricular dilation or dysfunction.

Mitral valve (MV) and tricuspid valve (TV) apparatus geometry are essential to define mechanisms and etiologies of regurgitation and to inform surgical or transcatheter interventions. Given the increasing use of cardiovascular magnetic resonance (CMR) for the evaluation of valvular heart disease, we aimed to establish CMR-derived age- and sex-specific reference values for mitral annular (MA) and tricuspid annular (TA) dimensions and tethering indices derived from truly healthy Caucasian adults.5065 consecutive UK Biobank participants underwent CMR using cine balanced steady-state free precession imaging at 1.5 T. Participants with non-Caucasian ethnicity, prevalent cardiovascular disease and other conditions known to affect cardiac chamber size and function were excluded. Absolute and indexed reference ranges for MA and TA diameters and tethering indices were stratified by gender and age (45-54, 55-64, 65-74 years).Overall, 721 (14.2%) truly healthy participants aged 45-74 years (54% women) formed the reference cohort. Absolute MA and TA diameters, MV tenting length and MV tenting area, were significantly larger in men. Mean ± standard deviation (SD) end-diastolic and end-systolic MA diameters in the 3-chamber view (anteroposterior diameter) were 2.9 ± 0.4 cm (1.5 ± 0.2 cm/m2) and 3.3 ± 0.4 cm (1.7 ± 0.2 cm/m2) in men, and 2.6 ± 0.4 cm (1.6 ± 0.2 cm/m2) and 3.0 ± 0.4 cm (1.8 ± 0.2 cm/m2) in women, respectively. Mean ± SD end-diastolic and end-systolic TA diameters in the 4-chamber view were 3.2 ± 0.5 cm (1.6 ± 0.3 cm/m2) and 3.2 ± 0.5 cm (1.7 ± 0.3 cm/m2) in men, and 2.9 ± 0.4 cm (1.7 ± 0.2 cm/m2) and 2.8 ± 0.4 cm (1.7 ± 0.3 cm/m2) in women, respectively. With advancing age, end-diastolic TA diameter became larger and posterior MV leaflet angle smaller in both sexes. Reproducibility of measurements was good to excellent with an inter-rater intraclass correlation coefficient (ICC) between 0.92 and 0.98 and an intra-rater ICC between 0.90 and 0.97.We described age- and sex-specific reference ranges of MA and TA dimensions and tethering indices in the largest validated healthy Caucasian population. Reference ranges presented in this study may help to improve the distinction between normal and pathological states, prompting the identification of subjects that may benefit from advanced cardiac imaging for annular sizing and planning of valvular interventions.

To study the association of daily coffee consumption with all-cause and cardiovascular (CV) mortality and major CV outcomes. In a subgroup of participants who underwent cardiovascular magnetic resonance (CMR) imaging, we evaluated the association between regular coffee intake and cardiac structure and function.UK Biobank participants without clinically manifested heart disease at the time of recruitment were included. Regular coffee intake was categorized into three groups: zero, light-to-moderate (0.5-3 cups/day), and high (>3 cups/day). In the multivariate analysis, we adjusted for the main CV risk factors. We included 468 629 individuals (56.2 ± 8.1 years, 44.2% male), of whom 22.1% did not consume coffee regularly, 58.4% had 0.5-3 cups per day, and 19.5% had >3 cups per day. Compared to non-coffee drinkers, light-to-moderate (0.5-3 cups per day) coffee drinking was associated with lower risk of all-cause mortality [multivariate hazard ratio (HR) = 0.88, 95% confidence interval (CI): 0.83-0.92; P < 0.001] and CV mortality (multivariate HR = 0.83, 95% CI: 0.74-0.94; P = 0.006), and incident stroke (multivariate HR = 0.79, 95% CI: 0.63-0.99 P = 0.037) after a median follow-up of 11 years. CMR data were available in 30 650 participants. Both light-to-moderate and high coffee consuming categories were associated with dose-dependent increased left and right ventricular end-diastolic, end-systolic and stroke volumes, and greater left ventricular mass.Coffee consumption of up to three cups per day was associated with favourable CV outcomes. Regular coffee consumption was also associated with a likely healthy pattern of CMR metrics in keeping with the reverse of age-related cardiac alterations.

Abstract Aims To determine population-related and technical sources of variation in cardiac magnetic resonance (CMR) reference ranges for left ventricular (LV) quantification through a formal systematic review and meta-analysis. Methods and results This study is registered with the International Prospective Register of Systematic Reviews (CRD42019147161). Relevant studies were identified through electronic searches and assessed by two independent reviewers based on predefined criteria. Fifteen studies comprising 2132 women and 1890 men aged 20–91 years are included in the analysis. Pooled LV reference ranges calculated using random effects meta-analysis with inverse variance weighting revealed significant differences by age, sex, and ethnicity. Men had larger LV volumes and higher LV mass than women [LV end-diastolic volume (mean difference = 6.1 mL/m2, P-value = 0.014), LV end-systolic volume (MD = 4 mL/m2, P-value = 0.033), LV mass (mean difference = 12 g/m2, P-value = 7.8 × 10−9)]. Younger individuals had larger LV end-diastolic volumes than older ages (20–40 years vs. ≥65 years: women MD = 14.0 mL/m2, men MD = 14.7 mL/m2). East Asians (Chinese, Korean, Singaporean-Chinese, n = 514) had lower LV mass than Caucasians (women: MD = 6.4 g/m2, P-value = 0.016; men: MD = 9.8 g/m2, P-value = 6.7 × 10−5). Between-study heterogeneity was high for all LV parameters despite stratification by population-related factors. Sensitivity analyses identified differences in contouring methodology, magnet strength, and post-processing software as potential sources of heterogeneity. Conclusion There is significant variation between CMR normal reference ranges due to multiple population-related and technical factors. Whilst there is need for population-stratified reference ranges, limited sample sizes and technical heterogeneity precludes derivation of meaningful unified ranges from existing reports. Wider representation of different populations and standardization of image analysis is urgently needed to establish such reference distributions.