Author: Thomas e herchline, md; Chief Editor: Michael Stuart Bronze, md et all

Parenchymal consolidation in primary pulmonary tuberculosis

Parenchymal consolidation may be observed. Although consolidation may occur in 
any segment or lobe or in multiple segments or lobes, the disease has a predilection
for the lower lobes, for the middle lobe and lingula, and for the anterior segments of 
the upper lobes.
Airspace consolidation tends to be homogeneous, with ill-defined margins. If the 
consolidation abuts a fissure, a well-defined margin may be identified. Cavitation 
within parenchymal opacity is distinctly uncommon in primary infection. As the host 
immune response continues, healing begins. Caseous necrosis occurs centrally 
within the lung parenchymal opacity, decreasing its size.
The lung opacity tends to become rounded with healing, and it continues to shrink 
until only a small nodule remains. Subsequently, the nodule may become calcified or
ossified, resulting in a calcified granuloma. Note that although a granuloma may 
calcify, this does not necessarily reflect an absence of bacilli. The organisms may 
remain quiescent within this nodule, serving as a possible source for reactivation of 
disease.
Lymphadenopathy in primary pulmonary tuberculosis
Lymphadenopathy is a common manifestation of primary pulmonary tuberculosis. 
The presence of hilar and mediastinal lymphadenopathy may distinguish primary 
from postprimary tuberculosis, because lymphadenopathy is conspicuously absent 
in postprimary tuberculosis. Lymphadenopathy may be symptomatic if it secondarily 
involves the airways.
Lymphadenopathy without a parenchymal opacity may occur as the only 
manifestation of primary pulmonary tuberculosis. This is seen most often in the 
population with human immunodeficiency virus (HIV) infection. (In adults with HIV 
infection, adenopathy is common.)
As expected, adenopathy is most common in the ipsilateral hilar region. Hilar 
lymphadenopathy is seen in approximately 60% of children with primary 
tuberculosis, paratracheal adenopathy is seen in 40%, and subcarinal 
lymphadenopathy is seen in 80%.
In adults, lymphadenopathy is unusual in an immunocompetent host but it does 
occur, particularly in blacks and Asians.
The pattern of lymphadenopathy is indistinguishable from that of sarcoid or 
lymphoma.
With an appropriate immune response or with adequate chemotherapy, enlarged 
necrotic lymph nodes may diminish in size and commonly calcify. The presence of 
calcified lymph node and a granuloma represents the Ranke complex.
Airway involvement in primary pulmonary tuberculosis

Airway involvement is frequently present in primary tuberculosis and may take any 
of the following forms:

Airway compression by adjacent lymphadenopathy with resultant atelectasis

Mucosal infection with resultant ulceration and long-term stricture formation

Broncholithiasis, ie, extrinsic erosion of a bronchus by adjacent 
lymphadenopathy, with extrusion of calcified material into the bronchus

Endobronchial spread of infection

Bronchiectasis
Atelectasis is most notable within the anterior segments of the upper lobes and the 
medial segment of the middle lobe. Atelectasis may resolve as lymphadenopathy 
regresses with host response. A sudden resolution of atelectasis may represent 
perforation of an infected lymph node into the airway, which relieves the bronchial 
obstruction.
A possible long-term sequela of infection is tracheobronchial stenosis. The airways 
may be involved by tuberculosis in a variety of ways, including direct mucosal 
involvement from infected sputum, direct extension from perforating 
lymphadenopathy or adjacent parenchymal infection, and hematogenous or 
lymphatic drainage.
The endobronchial spread of infection may be seen with tuberculous 
tracheobronchial disease. Bacilli from the infected airways disseminate into more 
distal bronchi and bronchioles and subsequently enter the alveoli, where they 
become deposited. The resultant radiographic appearance is one of small ill-defined 
acinar shadows and small nodules.
Endobronchial tuberculosis may lead to bronchiectasis, either from bronchial 
stenosis or secondary to traction from fibrosis. Bronchiectasis is more frequently 
seen in postprimary tuberculosis (see Postprimary tuberculosis below).
Pleural involvement in primary pulmonary tuberculosis
Pleural involvement is uncommon in children with primary tuberculosis, occurring in 
approximately 10% of these patients. Pleural involvement is seen more frequently in 
adults with primary pulmonary tuberculosis, and it is even more frequently identified 
in postprimary tuberculosis.
Postprimary pulmonary tuberculosis
The findings of reactivation tuberculosis typically become radiographically apparent 
within 2 years of the initial infection.
[12] 
Pleural effusions develop if the infection 
remains untreated. Tuberculous empyema is a much less common finding.
Parenchymal manifestations of postprimary pulmonary tuberculosis
Postprimary tuberculosis may have any of a number of parenchymal manifestations.
Patchy or confluent airspace opacities are opacities that involve the apical and 
posterior segments of the upper lobes and the superior segments of the lower lobes.

In postprimary tuberculosis, cavitary disease is secondary to caseous necrosis 
within the opacity.
[13] 
The debris from the lesion is expelled via the tracheobronchial 
tree with which the cavity is in communication. The cavities, similar to airspace 
opacities in reactivation tuberculosis, are commonly within the upper lung zones. 
The cavities demonstrate a thick outer wall with a smooth inner contour. Air-fluid 
levels may be present. Superinfection by Aspergillus organisms may occur, leading 
to a mycetoma.
Tuberculomas are rounded discrete nodules that are known to harbor bacilli. They 
may be present in primary or postprimary tuberculosis and radiographically appear 
as discrete nodules, typically within the upper lobes. Tuberculomas may calcify. 
Satellite lesions (ie, small discrete nodules in the vicinity of the tuberculoma) are 
present in as many as 90% of patients.
Endobronchial spread of infection with acinar opacities occurs as a consequence of 
infected material passing into the tracheobronchial tree from an infected portion of 
the lung. The organisms pass via the airways into previously uninvolved portions of 
the lung. The radiographic appearance is one of widespread ill-defined acinar 
shadows. Foci may become confluent and mimic bacterial pneumonia. Spread from 
the upper lobes to the lower lobes is common and called the upstairs-downstairs 
pattern.
Pulmonary miliary tuberculosis is a consequence of hematogenous spread of 
organisms to the pulmonary parenchyma. Radiographically, miliary spread can be 
recognized by circumscribed nodules less than 1-2 mm in diameter located diffusely 
throughout both lungs.
Lymphadenopathy in postprimary pulmonary tuberculosis
In contrast to primary tuberculosis, lymphadenopathy is notably absent in patients 
with postprimary tuberculosis, with the exception of patients with HIV or AIDS.
Airway involvement in postprimary pulmonary tuberculosis
Tracheobronchial stenosis may not be directly visualized on conventional chest 
radiographs. Airway stenosis may result in atelectasis in the segments of the lung 
supplied by that bronchus.
Bronchiectasis may be visualized on radiographs as dilated air-containing 
structures, with a tram-track appearance representing the parallel walls of the dilated
airway. Dilated bronchi may be irregular in caliber and varicoid in appearance or 
may be cystic. Traction bronchiectasis may occur as well, as a consequence of 
fibrosis.
Pleural involvement in postprimary pulmonary tuberculosis
Pleural involvement is seen more commonly in postprimary tuberculosis than in 
primary infection. Pleural effusions may occur and may progress to empyema. An 
empyema may require emergent surgical intervention because the infection is 

maintained within a closed space and because it may result in rapid destruction of 
surrounding structures (eg, lung parenchyma, osseous structures of the thorax).
If infection extends from the pleural space to involve the chest wall, it is called 
empyema necessitans. Osseous destruction and, possibly, air within subcutaneous 
tissues may be identified radiographically, or the empyema may present as a 
palpable soft-tissue mass.
Degree of confidence
The imaging features of primary tuberculosis are nonspecific, and they may mimic 
those of other infectious processes. A finding that differentiates primary tuberculosis 
from other infectious processes is lymphadenopathy, which is typically absent in 
bacterial pneumonia.
Postprimary tuberculosis may be recognized more readily with the presence of 
fibrocavitary disease and a history of prior tuberculosis exposure or infection. 
Radiologic findings of postprimary tuberculosis are highly suggestive of, but not 
pathognomonic for, the disease. Inactive disease cannot be established without prior
radiographs, regardless of the pattern.
False positives/negatives
As many as 15% of conventional chest radiographs may be normal in primary 
tuberculosis. In the immunocompromised population, lymphadenopathy occasionally
may occur in isolation, and it may not be detected on conventional radiographs. 
Additional imaging with CT is often required, because CT is more sensitive in 
depicting lymphadenopathy.
Computed Tomography
The CT scan characteristics of primary and postprimary tuberculosis are displayed 
in the images below.
CT scan in a young patient, obtained with the pulmonary window setting, 
demonstrates consolidation in the right upper lobe, ground-glass opacities in the right lower lobe, and a pleural effusion on 
the right side. This patient has extensive tuberculous pneumonia and is immunocompromised.

A middle-aged man presents with a cough and fever lasting several weeks. CT scan 
obtained with the pulmonary window setting in the right upper lobe shows an irregular, thick-walled cavity with some 
increased markings around it. A nearby nodule is also shown.
CT scan obtained with 
pulmonary window setting in the right middle lobe (same patient as in the previous image) shows a focal area of 
consolidation with what may be tiny nodules. This patient has primary progressive tuberculosis with radiographic 
manifestations of mediastinal adenopathy, cavitary process, and endobronchial spread that occurs over a short period. He 
had a history of alcohol abuse.
Primary pulmonary tuberculosis
CT scanning helps confirm the presence of an ill-defined parenchymal infiltrate, as 
well as lymphadenopathy.
[14, 15, 16, 17, 18, 19, 20]
CT is the examination of choice for evaluating lymphadenopathy and involvement of 
the tracheobronchial tree. Lymphadenopathy causing bronchial compression can be 
identified, and airway compromise can be monitored during chemotherapy. CT 
scans may demonstrate enlarged lymph nodes typically measuring more than 2 cm.
Lymph nodes demonstrate central hypoattenuation with peripheral rim enhancement
with the administration of contrast material. This appearance reflects central 
necrosis within the node. Broncholiths may be identified in rare cases.
Morphologically, the stenoses in active disease are areas of irregular luminal 
narrowing with circumferential wall thickening. Associated mediastinitis and even 
mediastinal abscesses may be present. Small pleural effusions are detected more 
readily on CT scans than on other images. Contrast enhancement may be useful in 
identifying evolution into an empyema.
Postprimary pulmonary tuberculosis
CT scans may be helpful in evaluating parenchymal involvement, satellite lesions, 
bronchogenic spread of infection, and miliary disease.
Cavitation is best demonstrated on CT scans. The outer wall of the cavity tends to 
be thick walled and irregular, whereas the inner wall tends to be smooth. An air-fluid 
level may be identified. The connection of the cavity to the airway may be visualized.

Complications of cavitary disease may become apparent with mycetoma formation, 
which appears as an intraluminal collection of material with a crescent of 
surrounding air. Changes in patient positioning demonstrate a change in the position
of the mycetoma relative to the cavity.
Tuberculomas can be identified on CT scans as rounded nodules that usually have 
surrounding associated satellite lesions. The bronchogenic spread of tuberculosis is 
recognized on CT scans by the presence of acinar shadows and nodules of varying 
sizes in a peribronchial distribution. The lesions are seen throughout both lungs.
Miliary tuberculosis is characterized by randomly distributed tiny nodules (1-2 mm), 
which tend to be smooth and well marginated. Calcification is notably absent; this 
observation may aid in differentiating tuberculosis from metastatic diseases such as 
thyroid carcinoma.
CT scans may aid in the evaluation of uncommon complications of miliary 
tuberculosis, such as acute respiratory distress syndrome (ARDS) and pulmonary 
hemorrhage resulting from disseminated intravascular coagulopathy. Both ARDS 
and pulmonary hemorrhage may manifest as alveolar filling in a background of 
miliary nodules.
Airway involvement
CT scanning is the examination of choice for evaluating the tracheobronchial tree. 
Lymphadenopathy is a feature of primary infection; however, calcified lymph nodes 
may cause persistent extrinsic compression on the bronchi.
Bronchial stenosis is more common in postprimary disease than in primary 
tuberculosis. In fibrocavitary tuberculosis, the proximal bronchi are more typically 
involved than the peripheral airways. Variable areas of stenosis are demonstrated. 
Wall thickening tends to be less marked than in primary tuberculosis.
[21]
Bronchiectasis is a well-known sequela of postprimary disease. Bronchiectasis 
tends to occur in the upper lobes and often manifests as traction bronchiectasis on 
the basis of fibrotic disease with subsequent traction on the airways. Recurrent 
infections and hemoptysis may result from traction bronchiectasis.
Pleural involvement
Empyema is visualized on contrast-enhanced CT scans with enhancement of the 
parietal and visceral pleurae. They may demonstrate enhancing septa within the 
pleural fluid collections. The pleural fluid collections are characterized by low 
attenuation; however, they do not have attenuation values consistent with simple 
fluid. Empyemas demonstrate the so-called split pleura sign. This sign consists of 
the pleural fluid collection tracking between the abnormally enhancing parietal and 
visceral pleura.

Spontaneous pneumothorax is an uncommon complication of disease; it may be 
secondary to peripherally located lesions. Involvement of the pericardium and spine 
may be demonstrated on CT images.
Degree of confidence
CT is sensitive in the identification of pulmonary parenchymal and pleural disease. 
The pattern of disease and distribution of nodules is delineated clearly by using 
modern CT techniques. Lymphadenopathy may be diagnosed with a high degree of 
confidence, even without the use of intravenous contrast material.
Pericardial disease can be imaged with CT scanning or MRI, although calcification 
related to prior tuberculous pericarditis is more readily apparent on CT images.
Osseous involvement is well delineated on CT scans; however, MRI is often 
necessary to evaluate the disk and the spinal canal.
 
 
Association Between Tuberculin Skin Test 
Result and Clinical Presentation of 
Tuberculosis Disease
Sara C Auld, Eleanor S Click, Charles M Heilig, Roque Miramontes, Kevin P Cain, 
Gregory P Bisson, William R Mac Kenzie
BMC Infect Dis. 2013;13(460) 
Abstract
Background: The tuberculin skin test (TST) is used to test for latent tuberculosis 
(TB) infection and support the diagnosis of active TB. However, little is known about 
the relationship between the TST result and the clinical presentation of TB disease.
Methods: We analyzed US TB surveillance data, 1993–2010, and used 
multinomial logistic regression to calculate the association between TST result (0–4 
mm [negative], 5–9 mm, 10–14 mm, and ≥ 15 mm) and clinical presentation of 
disease (miliary, combined pulmonary and extrapulmonary, extrapulmonary only, 
non-cavitary pulmonary, and cavitary pulmonary). For persons with pulmonary 
disease, multivariate logistic regression was used to calculate the odds of having 
acid-fast bacilli (AFB) positive sputum.
Results: There were 64,238 persons with culture-confirmed TB included in the 
analysis, which was stratified by HIV status and birthplace (US- vs. foreign-born). 
Persons with a TST ≥ 15 mm were less likely to have miliary or combined pulmonary
and extrapulmonary disease, but more likely to have cavitary pulmonary disease 
than non-cavitary pulmonary disease. Persons with non-cavitary pulmonary disease 
with a negative TST were significantly more likely to have AFB positive sputum.

Conclusions: Clinical presentation of TB disease differed according to TST result 
and persons with a negative TST were more likely to have disseminated disease 
(i.e., miliary or combined pulmonary and extrapulmonary). Further study of the TST 
result may improve our understanding of the host-pathogen relationship in TB 
disease.
Background
The tuberculin skin test (TST) is primarily used to identify latent tuberculosis (TB) 
infection in persons who may be at risk of progression to active disease and to 
support the diagnosis of active TB disease.
[1,2]
 A positive TST result, consisting of 
measurable skin induration after the injection of tuberculin purified protein derivative,
is part of a delayed-type hypersensitivity response of host immune system memory 
T cells sensitized by prior mycobacterial exposure.
[3]
However, the TST is an 
imperfect marker of TB infection and previous reports indicate that 10–25% of 
persons with active TB disease have a negative TST result.
[1,4,5]
At the same time, it is well recognized that the host immune system is an important 
determinant of the clinical presentation of active TB disease, and patients with an 
immature or suppressed immune system often have faster disease progression and 
more disseminated disease.
[6–10]
 Likewise, persons with genetic mutations in the 
interferon-gamma or interleukin-12 cytokine pathways can present with widely 
disseminated TB disease.
[11,12]
 At the other end of the spectrum, patients with a 
recovering immune system, such as persons with HIV who are initiating antiretroviral
therapy or persons stopping anti-tumor necrosis factor therapy, can have an 
overexuberant immune response to TB infection characterized by extensive cavitary 
lung lesions and necrotic lymph nodes.
[13]
While TST reactivity is recognized to be an indicator of TB infection following 
exposure to persons with TB disease and has been widely studied in the context of 
latent TB infection,
[14]
 we are not aware of any large studies that describe the pattern 
of TST results among persons with different clinical presentations of active TB 
disease. Understanding the association between the TST and clinical manifestations
of TB disease may provide insight into the host-pathogen relationship and how 
factors such as HIV infection may influence that relationship. We analyzed national 
surveillance data from the United States to explore whether the TST result correlates
with differences in the clinical presentation of active TB among a large cohort of 
persons with bacteriologically-confirmed TB disease.
Methods
We analyzed reports of persons with culture-confirmed TB in the National 
Tuberculosis Surveillance System of the Centers for Disease Control and Prevention
(CDC) during January 1, 1993 through December 31, 2010. The analysis included 
persons with a documented TST result, anatomical site of disease, HIV status, and 

birthplace (US- or foreign-born). Cases of pulmonary TB without a chest radiograph 
result were excluded to allow for evaluation of the association between radiograph 
findings and TST result. Reports from California were also excluded because HIV 
status was not routinely reported from that jurisdiction prior to 2011.
[15]
Based on CDC guidelines for the classification of TST reactions, the TST result was 
divided into categories of 0–4 mm, 5–9 mm, 10–14 mm, and ≥ 15 mm.
[14]
 A TST 
result of 0–4 mm was considered negative and a result ≥ 5 mm was considered 
positive. Pearson's chi-square statistic was used to assess differences in the 
distribution of TST results for sociodemographic and clinical characteristics. Clinical 
presentation of disease was defined as one of the following mutually exclusive 
categories: miliary disease, combined pulmonary and extrapulmonary disease, 
extrapulmonary only disease, and pulmonary only disease which was further divided
into non-cavitary pulmonary disease and cavitary pulmonary disease. A designation 
of miliary disease was based on either clinical impression or a miliary radiographic 
pattern on either chest radiograph or CT scan.
Multinomial logistic regression was used to examine the association between TST 
result category and clinical presentation of disease category and to calculate odds 
ratios and 95% confidence intervals. Non-cavitary pulmonary disease was the 
largest clinical presentation category and was used as the referent outcome 
category. A TST of 0–4 mm (negative) was used as the referent category for TST 
result. Persons with non-cavitary pulmonary disease with a TST of 0–4 mm served 
as the comparison group to calculate odds ratios for each of the respective clinical 
presentation/TST result category combinations (e.g., cavitary pulmonary disease 
with TST ≥ 15 mm or miliary disease with TST 10–14 mm were all compared to non-
cavitary pulmonary disease with a TST of 0–4 mm). We examined the following 
covariates for effect modification or confounding: sex, age, race and ethnicity (self-
designated), HIV status, birthplace, incarceration at the time of diagnosis, 
homelessness in the 12 months prior to diagnosis, and excessive alcohol or illicit 
drug use in the 12 months prior to diagnosis. Finally, we conducted an additional 
analysis restricted to persons with exclusively pulmonary disease who had a 
documented sputum smear result at baseline. Multivariate logistic regression was 
used to calculate odds ratios and 95% confidence intervals to quantify the odds of 
having a positive sputum smear (vs. negative) result for acid-fast bacilli (AFB) for 
each TST category (TST 0–4 mm referent).
As data were collected as part of routine TB surveillance by the CDC, this analysis 
was not considered research involving human subjects, and institutional review 
board approval was not required.
Results

Distribution of TST Results
During 1993 through 2010, there were 308,740 cases of tuberculosis reported in the 
United States, of which 244,413 (79%) were culture-confirmed (Figure 1). Of these 
cases, 125,026 (51%) had a TST result reported (see Additional file 1, in the online 
supplement for a comparison of sociodemographic and clinical characteristics of 
persons with and without a TST result reported, which shows significant differences 
between persons with and without TST results for all characteristics) of which 64,238
persons with culture-confirmed TB were eligible for inclusion in the analysis. Among 
these persons, 15.9% had a TST of 0–4 mm (negative), 2.6% had a TST of 5–9 mm,
21.9% had a TST of 10–14 mm, and 59.7% had a TST ≥ 15 mm (). The proportion of
persons with a negative TST was greater in those with age > 45 years, male sex, 
non-Hispanic white race/ethnicity, who were born in the US, infected with HIV, or 
who had a positive sputum smear result for AFB at baseline. The distribution of TST 
results was significantly different among persons with and without HIV: 12.5% of 
persons without HIV had a negative TST while 38.2% of persons with HIV had a 
negative TST. Persons with miliary disease and combined pulmonary and 
extrapulmonary disease also had high rates of TST negativity, 36.7% and 22.9%, 
respectively, whereas persons with extrapulmonary only, or cavitary pulmonary 
disease had lower rates of a negative TST with 13.8% and 13.0%, respectively. The 
distributions of TST results within each sociodemographic and clinical characteristic 
comparison were statistically significant with a P-value < 0.001.
Table 1.  Tuberculin skin test (TST) result and characteristics of selected culture-
confirmed TB cases reported in the United States, 1993–2010 (N = 64,238)