A boost from infection During clinical trials of severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 vaccines, no one who had survived infection with the virus was tested. A year after the pandemic was declared, vaccination of previously infected persons is a reality. Reynolds et al. address the knowledge gap in a cohort of UK health care workers given the Pfizer/BioNTech vaccine in which half of the participants had experienced natural virus infections early in the pandemic (see the Perspective by Crotty). Genotyping indicated that a genetic component underlies heterogeneity in immune responses to vaccine and to natural infection. After vaccination, naïve individuals developed antibody responses similar to those seen in naturally infected persons, but T cell responses were more limited and sometimes absent. However, antibody and memory responses in individuals vaccinated after infection were substantially boosted to the extent that a single vaccine dose is likely to protect against the more aggressive B.1.1.7 variant. It is possible that the messenger RNA vaccine has an adjuvant effect, biasing responses toward antibody generation. Science , abh1282, this issue p. 1418 ; see also abj2258, p. 1392

Abstract Individuals with potential exposure to severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) do not necessarily develop PCR or antibody positivity, suggesting that some individuals may clear subclinical infection before seroconversion. T cells can contribute to the rapid clearance of SARS-CoV-2 and other coronavirus infections 1–3 . Here we hypothesize that pre-existing memory T cell responses, with cross-protective potential against SARS-CoV-2 (refs. 4–11 ), would expand in vivo to support rapid viral control, aborting infection. We measured SARS-CoV-2-reactive T cells, including those against the early transcribed replication–transcription complex (RTC) 12,13 , in intensively monitored healthcare workers (HCWs) who tested repeatedly negative according to PCR, antibody binding and neutralization assays (seronegative HCWs (SN-HCWs)). SN-HCWs had stronger, more multispecific memory T cells compared with a cohort of unexposed individuals from before the pandemic (prepandemic cohort), and these cells were more frequently directed against the RTC than the structural-protein-dominated responses observed after detectable infection (matched concurrent cohort). SN-HCWs with the strongest RTC-specific T cells had an increase in IFI27 , a robust early innate signature of SARS-CoV-2 (ref. 14 ), suggesting abortive infection. RNA polymerase within RTC was the largest region of high sequence conservation across human seasonal coronaviruses (HCoV) and SARS-CoV-2 clades. RNA polymerase was preferentially targeted (among the regions tested) by T cells from prepandemic cohorts and SN-HCWs. RTC-epitope-specific T cells that cross-recognized HCoV variants were identified in SN-HCWs. Enriched pre-existing RNA-polymerase-specific T cells expanded in vivo to preferentially accumulate in the memory response after putative abortive compared to overt SARS-CoV-2 infection. Our data highlight RTC-specific T cells as targets for vaccines against endemic and emerging Coronaviridae .

The Omicron, or Pango lineage B.1.1.529, variant of severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) carries multiple spike mutations with high transmissibility and partial neutralizing antibody (nAb) escape. Vaccinated individuals show protection against severe disease, often attributed to primed cellular immunity. We investigated T and B cell immunity against B.1.1.529 in triple BioNTech BNT162b2 messenger RNA-vaccinated health care workers (HCWs) with different SARS-CoV-2 infection histories. B and T cell immunity against previous variants of concern was enhanced in triple-vaccinated individuals, but the magnitude of T and B cell responses against B.1.1.529 spike protein was reduced. Immune imprinting by infection with the earlier B.1.1.7 (Alpha) variant resulted in less durable binding antibody against B.1.1.529. Previously infection-naïve HCWs who became infected during the B.1.1.529 wave showed enhanced immunity against earlier variants but reduced nAb potency and T cell responses against B.1.1.529 itself. Previous Wuhan Hu-1 infection abrogated T cell recognition and any enhanced cross-reactive neutralizing immunity on infection with B.1.1.529.

Left ventricular (LV) hypertrophy, a key process in human cardiac disease, results from cellular (hypertrophy) and extracellular matrix expansion (interstitial fibrosis). This study sought to investigate whether human myocardial interstitial fibrosis in aortic stenosis (AS) is plastic and can regress. Patients with symptomatic, severe AS (n = 181; aortic valve area index 0.4 ± 0.1 cm2/m2) were assessed pre–aortic valve replacement (AVR) by echocardiography (AS severity, diastology), cardiovascular magnetic resonance (CMR) (for volumes, function, and focal or diffuse fibrosis), biomarkers (N-terminal pro–B-type natriuretic peptide and high-sensitivity troponin T), and the 6-min walk test. CMR was used to measure the extracellular volume fraction (ECV), thereby deriving matrix volume (LV mass × ECV) and cell volume (LV mass × [1 − ECV]). Biopsy excluded occult bystander disease. Assessment was repeated at 1 year post-AVR. At 1 year post-AVR in 116 pacemaker-free survivors (age 70 ± 10 years; 54% male), mean valve gradient had improved (48 ± 16 mm Hg to 12 ± 6 mm Hg; p < 0.001), and indexed LV mass had regressed by 19% (88 ± 26 g/m2 to 71 ± 19 g/m2; p < 0.001). Focal fibrosis by CMR late gadolinium enhancement did not change, but ECV increased (28.2 ± 2.9% to 29.9 ± 4.0%; p < 0.001): this was the result of a 16% reduction in matrix volume (25 ± 9 ml/m2 to 21 ± 7 ml/m2; p < 0.001) but a proportionally greater 22% reduction in cell volume (64 ± 18 ml/m2 to 50 ± 13 ml/m2; p < 0.001). These changes were accompanied by improvement in diastolic function, N-terminal pro–B-type natriuretic peptide, 6-min walk test results, and New York Heart Association functional class. Post-AVR, focal fibrosis does not resolve, but diffuse fibrosis and myocardial cellular hypertrophy regress. Regression is accompanied by structural and functional improvements suggesting that human diffuse fibrosis is plastic, measurable by CMR and a potential therapeutic target. (Regression of Myocardial Fibrosis After Aortic Valve Replacement; NCT02174471)

Background: Myocardial perfusion reflects the macro- and microvascular coronary circulation. Recent quantitation developments using cardiovascular magnetic resonance (CMR) perfusion permit automated measurement clinically. We explored the prognostic significance of stress myocardial blood flow (MBF) and myocardial perfusion reserve (MPR, the ratio of stress to rest MBF). Methods: A two center study of patients with both suspected and known coronary artery disease referred clinically for perfusion assessment. Image analysis was performed automatically using a novel artificial intelligence approach deriving global and regional stress and rest MBF and MPR. Cox proportional hazard models adjusting for co-morbidities and CMR parameters sought associations of stress MBF and MPR with death and major adverse cardiovascular events (MACE), including myocardial infarction, stroke, heart failure hospitalization, late (>90 day) revascularization and death. Results: 1049 patients were included with median follow-up 605 (interquartile range 464-814) days. There were 42 (4.0%) deaths and 188 MACE in 174 (16.6%) patients. Stress MBF and MPR were independently associated with both death and MACE. For each 1ml/g/min decrease in stress MBF the adjusted hazard ratio (HR) for death and MACE were 1.93 (95% CI 1.08-3.48, P=0.028) and 2.14 (95% CI 1.58-2.90, P<0.0001) respectively, even after adjusting for age and co-morbidity. For each 1 unit decrease in MPR the adjusted HR for death and MACE were 2.45 (95% CI 1.42-4.24, P=0.001) and 1.74 (95% CI 1.36-2.22, P<0.0001) respectively. In patients without regional perfusion defects on clinical read and no known macrovascular coronary artery disease (n=783), MPR remained independently associated with death and MACE, with stress MBF remaining associated with MACE only. Conclusions: In patients with known or suspected coronary artery disease, reduced MBF and MPR measured automatically inline using artificial intelligence quantification of CMR perfusion mapping provides a strong, independent predictor of adverse cardiovascular outcomes.

Background: Convolutional neural network (CNN) based segmentation methods provide an efficient and automated way for clinicians to assess the structure and function of the heart in cardiac MR images. While CNNs can generally perform the segmentation tasks with high accuracy when training and test images come from the same domain (e.g., same scanner or site), their performance often degrades dramatically on images from different scanners or clinical sites. Methods: We propose a simple yet effective way for improving the network generalization ability by carefully designing data normalization and augmentation strategies to accommodate common scenarios in multi-site, multi-scanner clinical imaging data sets. We demonstrate that a neural network trained on a single-site single-scanner dataset from the UK Biobank can be successfully applied to segmenting cardiac MR images across different sites and different scanners without substantial loss of accuracy. Specifically, the method was trained on a large set of 3,975 subjects from the UK Biobank. It was then directly tested on 600 different subjects from the UK Biobank for intra-domain testing and two other sets for cross-domain testing: the ACDC dataset (100 subjects, 1 site, 2 scanners) and the BSCMR-AS dataset (599 subjects, 6 sites, 9 scanners). Results: The proposed method produces promising segmentation results on the UK Biobank test set which are comparable to previously reported values in the literature, while also performing well on cross-domain test sets, achieving a mean Dice metric of 0.90 for the left ventricle, 0.81 for the myocardium, and 0.82 for the right ventricle on the ACDC dataset; and 0.89 for the left ventricle, 0.83 for the myocardium on the BSCMR-AS dataset. Conclusions: The proposed method offers a potential solution to improve CNN-based model generalizability for the cross-scanner and cross-site cardiac MR image segmentation task.

Motivation: Undiagnosed aortic aneurysms can be fatal. We aim to use machine learning to measure the aorta from standard CMR localisers, allowing screening and characterisation of aneurysms without the need for additional sequences. Goal(s): We aim to generate accurate 3D segmentations (1-1.5mm slice thickness) from standard 2D trans-axial SSFP localisers stacks (10-12mm slice thickness). Approach: We trained an AI model using high-resolution segmentations alongside simulated low-resolution images (2D localisers). This enables the model to predict high-resolution segmentations from unseen, low-resolution images by generalising from the learned patterns. Results: Our model shows promising performance in generating high-resolution segmentations from various unseen low-resolution validation dataset. Impact: With our model, the dilated aorta can be identified from routine CMR scans without the need for extra sequences. Additionally, 3D aorta morphology information can be obtained from previous clinical CMR studies or population studies without additional cost.

Background

 Ultrasound (US) guidance is not yet commonly used for cardiac device implantation, despite the first report of US-guided axillary access over twenty years ago and recent randomised trials demonstrating similar success rates to subclavian puncture or cephalic access. Changes to workflow and the learning curve represent barriers to more widespread adoption. There is limited real-world experience of the learning curve for ultrasound (US) guided axillary venous access for cardiac device implantation. 

Purpose

 We described US-guided axillary venous access adapted to standard implant workflow, including application to device upgrade procedures, and using a standard vascular US probe. We investigated its learning curve, radiation exposure, safety, and efficacy. 

Methods

 US-guided access was performed by an experienced electrophysiologist with no prior application of the technique. Patients underwent standard skin preparation and draping. A standard vascular ultrasound probe was placed in the deltopectoral grove, medially and upwards towards the clavicle until the axillary vein and artery could be seen in the out-of-plane projection, with the vein in the middle of the imaging field. Lidocaine was injected and transdermal incision was made from below the midpoint of the probe inferiorly and parallel to the deltopectoral groove. The punctures were made after only the dermis had been incised which maintained optimal image quality. Access (needle to wire) and fluoroscopy times for US-guided access were compared to fluoroscopy guided access in ten control patients. 

Results

 147 US-guided punctures were performed in 74 patients for one (8%), two (71%) or three (17%) leads, or upgrades (4%). Access was successful in 97% (n=72). There were no access related peri-procedural complications. First US-guided access time was 30 seconds (interquartile range, IQR: 17,60), and was similar to fluoroscopy guided access time (43 seconds, IQR: 24,58; p=0.45). Access time stabilised after 45 procedures, decreasing from 81 (IQR: 61,90) to 16 (IQR: 10,20) seconds from the first to the last fifteen procedures (p<0.001). 96% (n=69) did not require fluoroscopy. 4% (n=3) required 1 second fluoroscopy to confirm wire position after difficult passage. Radiation exposure saving estimated from controls was 29 (IQR: 17,56) seconds of fluoroscopy, resulting in 0.25 (IQR: 0,1.4) mGy cumulative skin dose, and 0.03 (IQR 0.02,0.5) Gy.cm2 effective dose area product. 

Discussion

 This study describes a novel technique for ultrasound guided axillary venous access for cardiac device implantation using standard equipment and minimal modification to the workflow. The technique demonstrated a high success rate in a cohort of 147 punctures in 74 patients, including device upgrade procedures. For an experienced operator, the learning curve stabilized after 45 procedures which is acceptable and safe even during training. Radiation dose-saving was approximately equivalent to one chest radiograph. 

Conclusion

 US-guided axillary venous access for cardiac device implantation is a feasible alternative to fluoroscopy guided access. It can be performed safely by using a standard vascular ultrasound probe with a high success rate, even during the short learning curve. 

Conflict of Interest

 No

Coronary microvascular function is impaired in patients with obesity, contributing to myocardial dysfunction and heart failure. Bariatric surgery decreases cardiovascular mortality and heart failure, but the mechanisms are unclear. The authors studied the impact of bariatric surgery on coronary microvascular function in patients with obesity and its relationship with metabolic syndrome. Fully automated quantitative perfusion cardiac magnetic resonance and metabolic markers were performed before and 6 months after bariatric surgery. Compared with age- and sex-matched healthy volunteers, 38 patients living with obesity had lower stress myocardial blood flow (MBF) (P = 0.001) and lower myocardial perfusion reserve (P < 0.001). A total of 27 participants underwent paired follow-up 6 months post-surgery. Metabolic abnormalities reduced significantly at follow-up including mean body mass index by 11 ± 3 kg/m2 (P < 0.001), glycated hemoglobin by 9 mmol/mol (Q1-Q3: 4-19 mmol/mol; P < 0.001), fasting insulin by 142 ± 131 pmol/L (P < 0.001), and hepatic fat fraction by 5.6% (2.6%-15.0%; P < 0.001). Stress MBF increased by 0.28 mL/g/min (−0.02 to 0.75 mL/g/min; P = 0.003) and myocardial perfusion reserve by 0.13 (−0.25 to 1.1; P = 0.036). The increase in stress MBF was lower in those with preoperative type 2 diabetes mellitus (0.1 mL/g/min [−0.09 to 0.46 mL/g/min] vs 0.75 mL/g/min [0.31-1.25 mL/g/min]; P = 0.002). Improvement in stress MBF was associated with reduction in fasting insulin (beta = −0.45 [95% CI: −0.05 to 0.90]; P = 0.03). Coronary microvascular function is impaired in patients with obesity, but can be improved significantly with bariatric surgery. Improvements in microvascular function are associated with improvements in insulin resistance but are attenuated in those with preoperative type 2 diabetes mellitus.