Atherosclerosis, a chronic inflammatory disease affecting the large arteries, presents a global health risk. Accurate analysis of diagnostic images, like computed tomographic angiograms (CTAs), is essential for staging and monitoring the progression of atherosclerosis-related conditions, including peripheral arterial disease (PAD). However, manual analysis of CTA images is time-consuming and tedious. To address this limitation, we employed a deep learning model to segment the vascular system in CTA images of PAD patients undergoing femoral endarterectomy surgery and to measure vascular calcification from the left renal artery to the patella. Utilizing proprietary CTA images of 27 patients undergoing femoral endarterectomy surgery provided by Prisma Health Midlands, we developed a Deep Neural Network (DNN) model to first segment the arterial system, starting from the descending aorta to the patella, and second, to provide a metric of arterial calcification. Our designed DNN achieved 83.4% average Dice accuracy in segmenting arteries from aorta to patella, advancing the state-of-the-art by 0.8%. Furthermore, our work is the first to present a robust statistical analysis of automated calcification measurement in the lower extremities using deep learning, attaining a Mean Absolute Percentage Error (MAPE) of 9.5% and a correlation coefficient of 0.978 between automated and manual calcification scores. These findings underscore the potential of deep learning techniques as a rapid and accurate tool for medical professionals to assess calcification in the abdominal aorta and its branches above the patella. The developed DNN model and related documentation in this project are available at GitHub page at https://github.com/pip-alireza/DeepCalcScoring.


翻译:动脉粥样硬化是一种影响大动脉的慢性炎症性疾病,已成为全球性健康风险。准确分析计算机断层血管造影(CTA)等诊断图像,对于外周动脉疾病(PAD)等动脉粥样硬化相关疾病的分期和进展监测至关重要。然而,人工分析CTA图像既耗时又繁琐。为解决这一局限,我们采用深度学习模型对接受股动脉内膜剥脱术的PAD患者CTA图像中的血管系统进行分割,并测量从左肾动脉至髌骨区域的血管钙化程度。利用Prisma Health Midlands提供的27例股动脉内膜剥脱术患者的专属CTA图像,我们开发了一个深度神经网络(DNN)模型:首先对从降主动脉至髌骨的动脉系统进行分割,其次提供动脉钙化量化指标。该DNN模型在主动脉至髌骨段动脉分割中实现了83.4%的平均Dice精度,较现有最优方法提升0.8%。此外,本研究首次利用深度学习对下肢自动化钙化测量进行了稳健的统计分析,自动与人工钙化评分之间的平均绝对百分比误差(MAPE)为9.5%,相关系数达0.978。上述结果凸显了深度学习技术作为医疗专业人员快速准确评估腹主动脉及髌骨以上分支钙化程度的潜力。本研究所开发的DNN模型及相关文档已发布于GitHub页面(https://github.com/pip-alireza/DeepCalcScoring)。

0
下载
关闭预览

相关内容

Automator是苹果公司为他们的Mac OS X系统开发的一款软件。 只要通过点击拖拽鼠标等操作就可以将一系列动作组合成一个工作流,从而帮助你自动的(可重复的)完成一些复杂的工作。Automator还能横跨很多不同种类的程序,包括:查找器、Safari网络浏览器、iCal、地址簿或者其他的一些程序。它还能和一些第三方的程序一起工作,如微软的Office、Adobe公司的Photoshop或者Pixelmator等。
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
30+阅读 · 2021年7月7日
VIP会员
最新内容
综述 | 从问答到任务完成:Agent系统与Harness设计
专知会员服务
0+阅读 · 58分钟前
Agentic RL:框架、实践与长程智能体训练
专知会员服务
0+阅读 · 今天16:52
重新思考无人机时代的生存能力
专知会员服务
5+阅读 · 今天7:44
装甲突击旅:现代战争思考、战斗与组织
专知会员服务
4+阅读 · 今天7:28
在人工智能加速决策环境中拓展OODA循环
专知会员服务
4+阅读 · 今天7:18
军事欺骗:供作战战术指挥官使用的工具
专知会员服务
4+阅读 · 今天7:03
综述 | 世界动作模型:少做梦,多行动
专知会员服务
6+阅读 · 6月23日
美以伊冲突:无人机与人工智能的运用
专知会员服务
10+阅读 · 6月23日
《特种部队在透明战场中的生存力》最新报告
专知会员服务
5+阅读 · 6月23日
相关VIP内容
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员