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Evaluation of a deep learning model on coronary CT angiography for automatic stenosis detection - 27/05/22

Doi : 10.1016/j.diii.2022.01.004 
Jean-François Paul a, b, , Adela Rohnean a, Henri Giroussens b, Thibaut Pressat-Laffouilhere c, Tatiana Wong a
a Institut Mutualiste Montsouris, Department of Radiology, Cardiac Imaging, 75014 Paris, France 
b Spimed-AI, 92340 Bourg-La-Reine, France 
c CHU Rouen, Department of Biostatistics, 76000 Rouen, France 

Corresponding author at: Department of Radiology, Institut Mutualiste Montsouris, 75014, France.Department of RadiologyInstitut Mutualiste Montsouris75014France

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Highlights

Artificial intelligence may be used to detect automatically coronary artery disease on CT angiography.
A deep learning model may classify curved multiplanar reformatted images from coronary CT angiography with performance similar to expert radiologists.
A deep learning model identifies significant stenosis with 96% accuracy.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Abstract

Purpose

The purpose of this study was to evaluate a deep-learning model (DLM) for classifying coronary arteries on coronary computed tomography -angiography (CCTA) using the Coronary Artery Disease-Reporting and Data System (CAD-RADS).

Materials and methods

The DLM was trained with 10,800 curved multiplanar reformatted (cMPR) CCTA images classified by an expert radiologist using the CAD-RADS. For each of the three main coronary arteries, nine cMPR images 40° apart acquired around each arterial circumference were then classified by the DLM using the highest probability. For the validation set composed of 159 arteries from 53 consecutive patients, the images were read by two senior and two junior readers; consensus of the two seniors was the reference standard. With the DLM, the majority vote for the nine images was used to classify each artery. Three groups (CAD-RADS 0, 1–2, or 3–4–5) and 2 groups CAD-RADS 0–1–2 or 3–4–5 (<50% vs. ≥50% stenosis) were used for comparisons with readers and consensus. Performance of the model and readers was compared to the consensus reading using the intraclass coefficient (ICC) and Cohen's kappa coefficient at the artery and patient levels.

Results

With the three groups at the artery level, the ICC of the DLM was 0.82 (95% CI: 0.75–0.88) and not significantly different from those of 3/4 readers; accuracy was 81%. With the binary classification, Cohen kappa coefficient of the DLM was 0.85 (95% CI: 0.69–0.94) and not significantly different from that of 3/4 readers; accuracy was 96%. At the patient level, sensitivity and specificity were 93% and 97% respectively, and the negative predictive value was 97%.

Conclusion

The DLM detected ≥50% stenoses with performances similar to those achieved by senior radiologists.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Keywords : Artificial intelligence, Coronary stenosis, Computed tomography angiography, Coronary artery disease, Deep-learning model

Abbreviations : AI, CAD, CAD-RADS, CI, CCTA, CNN, CT, LCA, DLM, DLP, ICA, ICC, LAD, MIP, MPR, NICE, NPV, PPV, SD


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Vol 103 - N° 6

P. 316-323 - juin 2022 Retour au numéro
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