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Novel deep learning method for coronary artery tortuosity detection through coronary angiography
Indexado
WoS WOS:001027101700061
DOI 10.1038/S41598-023-37868-6
Año 2023
Tipo artículo de investigación

Citas Totales

Autores Afiliación Chile

Instituciones Chile

% Participación
Internacional

Autores
Afiliación Extranjera

Instituciones
Extranjeras


Abstract



Coronary artery tortuosity is usually an undetected condition in patients undergoing coronary angiography. This condition requires a longer examination by the specialist to be detected. Yet, detailed knowledge of the morphology of coronary arteries is essential for planning any interventional treatment, such as stenting. We aimed to analyze coronary artery tortuosity in coronary angiography with artificial intelligence techniques to develop an algorithm capable of automatically detecting this condition in patients. This work uses deep learning techniques, in particular, convolutional neural networks, to classify patients into tortuous or non-tortuous based on their coronary angiography. The developed model was trained both on left (Spider) and right (45 & DEG;/0 & DEG;) coronary angiographies following a fivefold cross-validation procedure. A total of 658 coronary angiographies were included. Experimental results demonstrated satisfactory performance of our image-based tortuosity detection system, with a test accuracy of (87 & PLUSMN; 6)%. The deep learning model had a mean area under the curve of 0.96 & PLUSMN; 0.03 over the test sets. The sensitivity, specificity, positive predictive values, and negative predictive values of the model for detecting coronary artery tortuosity were (87 & PLUSMN; 10)%, (88 & PLUSMN; 10)%, (89 & PLUSMN; 8)%, and (88 & PLUSMN; 9)%, respectively. Deep learning convolutional neural networks were found to have comparable sensitivity and specificity with independent experts' radiological visual examination for detecting coronary artery tortuosity for a conservative threshold of 0.5. These findings have promising applications in the field of cardiology and medical imaging.

Revista



Revista ISSN
Scientific Reports 2045-2322

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Disciplinas de Investigación



WOS
Multidisciplinary Sciences
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Multidisciplinary
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Publicaciones WoS (Ediciones: ISSHP, ISTP, AHCI, SSCI, SCI), Scopus, SciELO Chile.

Colaboración Institucional



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Autores - Afiliación



Ord. Autor Género Institución - País
1 Cobo, Miriam - CSIC UC - España
2 Perez-Rojas, Francisco - Universidad Católica del Maule - Chile
Univ Oviedo - España
3 Gutierrez-Rodriguez, Constanza - Universidad Autónoma de Chile - Chile
4 Heredia, Ignacio Hombre CSIC UC - España
5 Maragano-Lizama, Patricio - Talca Reg Hosp - Chile
6 Yung-Manriquez, Francisca - Universidad Autónoma de Chile - Chile
7 Iglesias, L. Lloret Mujer CSIC UC - España
8 Vega, Jose A. - Univ Oviedo - España
Universidad Autónoma de Chile - Chile

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Financiamiento



Fuente
Universidad Autónoma de Chile
DEEP-HybridDataCloud H2020 project
Institute of Physics of Cantabria (IFCA) by the European Commission - NextGenerationEU, through CSIC's Global Health Platform ("PTI Salud Global")
Universidad de Cantabria and Consejeria de Universidades, Igualdad, Cultura y Deporte del Gobierno de Cantabria via the "Instrumentacion y ciencia de datos para sondear la naturaleza del universo" project
Consejo Superior de Investigaciones Cientficas (CSIC)
Advanced Computing and e-Science group at the Institute of Physics of Cantabria (IFCA-CSIC-UC)

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Agradecimientos



Agradecimiento
M. C. acknowledges support from Consejo Superior de Investigaciones Cientificas (CSIC) and Institute of Physics of Cantabria (IFCA) given by the European Commission - NextGenerationEU, through CSIC's Global Health Platform ("PTI Salud Global"). The authors acknowledge support from Universidad Autonoma de Chile. We also acknowledge the support from the Advanced Computing and e-Science group at the Institute of Physics of Cantabria (IFCA-CSIC-UC) and from the DEEP-HybridDataCloud H2020 project (Grant Agreement 777435). I. H. acknowledges support from Universidad de Cantabria and Consejeria de Universidades, Igualdad, Cultura y Deporte del Gobierno de Cantabria via the "Instrumentacion y ciencia de datos para sondear la naturaleza del universo" project.

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