Computational methods to automate the initial interpretation of lower extremity arterial Doppler and duplex carotid ultrasound studies

医学 狭窄 超声波 复式(建筑) 放射科 多普勒效应 人工智能 计算机科学 天文 遗传学 生物 物理 DNA
作者
Xiao Luo,Lena Ara,Haoran Ding,David Rollins,Raghu L. Motaganahalli,Alan P. Sawchuk
出处
期刊:Journal of Vascular Surgery [Elsevier]
卷期号:74 (3): 988-996.e1 被引量:2
标识
DOI:10.1016/j.jvs.2021.02.050
摘要

Abstract

Background

Lower extremity arterial Doppler (LEAD) and duplex carotid ultrasound studies are used for the initial evaluation of peripheral arterial disease and carotid stenosis. However, intra- and inter-laboratory variability exists between interpreters, and other interpreter responsibilities can delay the timeliness of the report. To address these deficits, we examined whether machine learning algorithms could be used to classify these Doppler ultrasound studies.

Methods

We developed a hierarchical deep learning model to classify aortoiliac, femoropopliteal, and trifurcation disease in LEAD ultrasound studies and a random forest machine learning algorithm to classify the amount of carotid stenosis from duplex carotid ultrasound studies using experienced physician interpretation in an active, credentialed vascular laboratory as the reference standard. Waveforms, pressures, flow velocities, and the presence of plaque were input into a hierarchal neural network. Artificial intelligence was developed to automate the interpretation of these LEAD and carotid duplex ultrasound studies. Statistical analysis was performed using the confusion matrix.

Results

We extracted 5761 LEAD ultrasound studies from 2015 to 2017 and 18,650 duplex carotid ultrasound studies from 2016 to 2018 from the Indiana University Health system. The results showed the ability of artificial intelligence algorithms and method, with 97.0% accuracy for predicting normal cases, 88.2% accuracy for aortoiliac disease, 90.1% accuracy for femoropopliteal disease, and 90.5% accuracy for trifurcation disease. For internal carotid artery stenosis, the accuracy was 99.2% for predicting 0% to 49% stenosis, 100% for predicting 50% to 69% stenosis, 100% for predicting >70% stenosis, and 100% for predicting occlusion. For common carotid artery stenosis, the accuracy was 99.9% for predicting 0% to 49% stenosis, 100% for predicting 50% to 99% stenosis, and 100% for predicting occlusion.

Conclusions

The machine learning models using LEAD data, with the collected blood pressure and waveform data, and duplex carotid ultrasound data with the flow velocities and the presence of plaque, showed that novel machine learning models are reliable in differentiating normal from diseased arterial systems and accurate in classifying the extent of vascular disease.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
GuangboXia完成签到,获得积分10
19秒前
脑洞疼应助miku1采纳,获得10
19秒前
小星星完成签到 ,获得积分10
24秒前
Yolenders完成签到 ,获得积分10
26秒前
XuX完成签到 ,获得积分10
29秒前
34秒前
yii完成签到 ,获得积分10
40秒前
miku1发布了新的文献求助10
41秒前
xiaoruixue完成签到,获得积分10
42秒前
陶醉的又夏完成签到 ,获得积分10
44秒前
roundtree完成签到 ,获得积分0
51秒前
明亮的遥完成签到 ,获得积分10
59秒前
不吃芹菜完成签到,获得积分10
1分钟前
taipingyang完成签到,获得积分10
1分钟前
安安滴滴完成签到 ,获得积分10
1分钟前
evergarden完成签到 ,获得积分10
1分钟前
minino完成签到 ,获得积分10
1分钟前
⊙▽⊙完成签到,获得积分10
1分钟前
1分钟前
生而追梦不止完成签到 ,获得积分10
1分钟前
junio完成签到 ,获得积分10
1分钟前
天天完成签到 ,获得积分10
1分钟前
饼子完成签到 ,获得积分10
1分钟前
miku1完成签到,获得积分20
1分钟前
zjq完成签到 ,获得积分10
1分钟前
nxett完成签到,获得积分10
2分钟前
小西完成签到 ,获得积分10
2分钟前
曾建完成签到 ,获得积分10
2分钟前
zyjsunye完成签到 ,获得积分10
2分钟前
浪麻麻完成签到 ,获得积分10
2分钟前
huangqian完成签到,获得积分10
2分钟前
隐形曼青应助tar采纳,获得10
3分钟前
飞云完成签到 ,获得积分10
3分钟前
taoxz521完成签到 ,获得积分10
3分钟前
XZZ完成签到 ,获得积分10
3分钟前
sisea完成签到 ,获得积分10
3分钟前
昵称吧完成签到 ,获得积分10
3分钟前
冷冷发布了新的文献求助10
3分钟前
Antonio完成签到 ,获得积分10
3分钟前
坚持就是胜利完成签到 ,获得积分10
3分钟前
高分求助中
【此为提示信息,请勿应助】请按要求发布求助,避免被关 20000
【本贴是提醒信息,请勿应助】请在求助之前详细阅读求助说明!!!! 20000
Evolution 3000
좌파는 어떻게 좌파가 됐나:한국 급진노동운동의 형성과 궤적 2500
Die Elektra-Partitur von Richard Strauss : ein Lehrbuch für die Technik der dramatischen Komposition 1000
CLSI EP47 Evaluation of Reagent Carryover Effects on Test Results, 1st Edition 600
構造物 : 地盤系の動的相互作用解析による杭基礎の耐震設計に関する研究 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3026747
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2685312
关于积分的说明 7314215
捐赠科研通 2327250
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1231601
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 599934
版权声明 594469