Использование искусственного интеллекта в диагностике аневризм аорты
https://doi.org/10.18705/2782-3806-2025-5-4-338-354
EDN: JDWUGX
Аннотация
Цель. Цель данного исследования — изучить использование методов глубокого нейросетевого обучения в диагностике и лечении аневризмы аорты (АА), основываясь на методах визуализации. Будет уделено особое внимание скринингу, диагностике, сегментации поражений, хирургической помощи и прогнозированию исходов. Методы. Был проведен обзор научных публикаций, в которых использовались модели глубокого обучения, такие как сверточные нейронные сети (СНС), в различных аспектах диагностики и лечения АА. Результаты. Модели глубокого обучения продемонстрировали значительный прогресс в лечении и диагностике аневризм аорты. Отмечается, что такие модели, как ResNet, обеспечивают высокую точность выявления аневризмы на бесконтрастных компьютерных томограммах. Такие методы, как U-Net, позволяют точно измерить размер и объем аневризмы, что важно для планирования объема хирургического вмешательства. Глубокое обучение также помогает в хирургических процедурах, точно предсказывая позицию стента и послеоперационные осложнения. Кроме того, модели способны с высокой точностью прогнозировать прогрессирование аневризмы и оценивать вероятность неблагоприятного исхода для пациента. Выводы. Технологии глубокого обучения демонстрируют значительный потенциал в улучшении диагностики, лечения и контроля аневризмы аорты. Эти достижения могут привести к более точному и персонализированному подходу к пациентам, улучшая результаты лечения лиц с данной патологией.
Ключевые слова
Об авторах
А. А. ШахмиловРоссия
Шахмилов Алимерза Арсланбегович — клинический ординатор 2-го года по направлению «сердечно-сосудистая хирургия»
ул. Аккуратова, д. 2, Санкт-Петербург, 197341
А. Г. Ванюркин
Россия
Ванюркин Алмаз Гафурович — младший научный
сотрудник НИО сосудистой и интервенционной хирургии
Санкт-Петербург
Ю. К. Пантелеева
Россия
Пантелеева Юлия Константиновна — младший научный сотрудник НИО сосудистой и интервенционной
хирургии
Санкт-Петербург
Е. В. Верховская
Россия
Верховская Екатерина Вадимовна — лаборант-исследователь НИО сосудистой и интервенционной хирургии
Санкт-Петербург
Е. О. Поплавский
Россия
Поплавский Евгений Олегович — врач-стажер
НИО сосудистой и интервенционной хирургии
Санкт-Петербург
А. А. Сиюхов
Россия
Сиюхов Айдамир Анзаурович — клинический ординатор 2-го года по направлению «сердечно-сосудистая хирургия»
Санкт-Петербург
М. А. Чернявский
Россия
Чернявский Михаил Александрович — доктор медицинских наук, заведующий НИО сосудистой и интервенционной хирургии
Санкт-Петербург
О. М. Гергет
Россия
Гергет Ольга Михайловна — доктор технических
наук, ведущий научный сотрудник
Санкт-Петербург
Список литературы
1. Upchurch GR Jr, Escobar GA, Azizzadeh A, et al. Society for vascular surgery clinical practice guidelines of thoracic endovascular aortic repair for descending thoracic aortic aneurysms. J Vasc Surg. 2021;73:55–83. https://doi.org/10.1016/j.jvs.2020.05.076
2. Chaikof EL, Dalman RL, Eskandari MK, et al. The society for vascular surgery practice guidelines on the care of patients with an abdominal aortic aneurysm. J Vasc Surg. 2018;67:2–77. https://doi.org/10.1016/j.jvs.2017.10.044
3. Milewicz DM, Ramirez F. Therapies for thoracic aortic aneurysms and acute aortic dissections. Arterioscler, Thromb, Vasc Biol. 2019;39:126–136. https://doi.org/10.1161/ATVBAHA.118.310956.
4. He K, Zhang X, Ren S, et al. Deep residual learning for image recognition. Proceedings of the IEEE conference on computer vision and pattern recognition. 2016:770–778.
5. Hosny A, Parmar C, Quackenbush J, et al. Artificial intelligence in radiology. Nat Rev Cancer. 2018;18:500– 510. https://doi.org/10.1038/s41568-018-0016-5
6. Lu Y, Yu Q, Gao Y, et al. Identification of metastatic lymph nodes in MR imaging with faster region-based convolutional neural networks. Cancer Res. 2018;78:5135– 5143. https://doi.org/10.1158/0008-5472.CAN-18-0494
7. Sechopoulos I, Teuwen J, Mann R. Artificial intelligence for breast cancer detection in mammography and digital breast tomosynthesis: state of the art. Semin Cancer Biol. 2021;72:214–225. https://doi.org/10.1016/j.semcancer. 2020.06.002
8. Forte GC, Altmayer S, Silva RF, et al. Deep learning algorithms for diagnosis of lung cancer: a systematic review and meta-analysis. Cancers. 2022;14(16):3856. https://doi.org/10.3390/cancers14163856
9. Litjens G, Kooi T, Bejnordi BE, et al. A survey on deep learning in medical image analysis. Med Image Anal. 2017;42:60–88. https://doi.org/10.1016/j.media. 2017.07.005
10. Lanzafame LRM, Bucolo GM, Muscogiuri G, et al. Artificial intelligence in cardiovascular CT and MR imaging. Life. 2023;13(2):507. https://doi.org/10.3390/life1302050
11. Covas P, De Guzman E, Barrows I, et al. Artificial intelligence advancements in the cardiovascular imaging of coronary atherosclerosis. Front Cardiovasc Med. 2022; 9:839400. https://doi.org/10.3389/fcvm.2022.839400
12. Murray NM, Unberath M, Hager GD, et al. Artificial intelligence to diagnose ischemic stroke and identify large vessel occlusions: a systematic review. J Neurointerv Surg. 2020;12:156–164. https://doi.org/10.1136/neurintsurg-2019-015135
13. Shafaat O, Bernstock JD, Shafaat A, et al. Leveraging artificial intelligence in ischemic stroke imaging. J Neuroradiol. 2022;49:343–351. https://doi.org/10.1016/j.neurad.2021.05.001
14. Soffer S, Klang E, Shimon O, et al. Deep learning for pulmonary embolism detection on computed tomography pulmonary angiogram: a systematic review and meta-analysis. Sci Rep. 2021;11:15814. https://doi.org/10.1038/s41598-021-95249-3
15. Hwang JH, Seo JW, Kim JH, et al. Comparison between deep learning and conventional machine learning in classifying iliofemoral deep venous thrombosis upon CT venography. Diagnostics. 2022;12(2):274. https://doi.org/10.3390/diagnostics12020274
16. Golla AK, Tцnnes C, Russ T, et al. Automated screening for abdominal aortic aneurysm in CT scans under clinical conditions using deep learning. Diagnostics. 2021;11(11):2131. https://doi.org/10.3390/diagnostics11112131
17. Chandrashekar A, Handa A, Lapolla P, et al. A deep learning approach to visualize aortic aneurysm morphology without the use of intravenous contrast agents. Ann Surg. 2023;277:449–459. https://doi.org/10.1097/SLA.0000000000004835
18. Pradella M, Achermann R, Sperl JI, et al. Performance of a deep learning tool to detect missed aortic dilatation in a large chest CT cohort. Front Cardiovasc Med. 2022;9:972512. https://doi.org/10.3389/fcvm.2022.972512
19. Siriapisith T, Kusakunniran W, Haddawy P. A retrospective study of 3D deep learning approach incorporating coordinate information to improve the segmentation of preand post-operative abdominal aortic aneurysm. Peer J Comput Sci. 2022;8:1033. https://doi.org/10.7717/peerj-cs.1033
20. Mohammadi S, Mohammadi M, Dehlaghi V, Ahmadi A. Automatic segmentation, detection, and diagnosis of abdominal aortic aneurysm (AAA) using convolutional neural networks and hough circles algorithm. Cardiovasc Eng Technol. 2019;10:490–499. https://doi.org/10.1007/s13239-019-00421-6
21. Abdolmanafi A, Forneris A, Moore RD, et al. Deep-learning method for fully automatic segmentation of the abdominal aortic aneurysm from computed tomography imaging. Front Cardiovasc Med. 2022;9:1040053. https://doi.org/10.3389/fcvm.2022.1040053
22. Marin-Castrillon DM, Lalande A, Leclerc S, et al. 4D segmentation of the thoracic aorta from 4D flow MRI using deep learning. Magn Reson Imaging. 2023;99:20–25. https://doi.org/10.1016/j.mri.2022.12.021
23. Brutti F, Fantazzini A, Finotello A, et al. Deep learning to automatically segment and analyze abdominal aortic aneurysm from computed tomography angiography. Cardiovasc Eng Technol. 2022;13:535–547. https://doi.org/10.1007/s13239-021-00594-z
24. Lareyre F, Adam C, Carrier M, Raffort J. Automated segmentation of the human abdominal vascular system using a hybrid approach combining expert system and supervised deep learning. J Clin Med. 2021;10(15):3347. https://doi.org/10.3390/jcm10153347
25. Bratt A, Blezek DJ, Ryan WJ, et al. Deep learning improves the temporal reproducibility of aortic measurement. J Digit Imaging. 2021;34:1183–1189. https://doi.org/10.1007/s10278-021-00465-y
26. Adam C, Fabre D, Mougin J, et al. Pre-surgical and post-surgical aortic aneurysm maximum diameter measurement: full automation by artificial intelligence. Eur J Vasc Endovasc Surg. 2021;62:869–877. https://doi.org/10.1016/j.ejvs.2021.07.013
27. Jiang Z, Do HN, Choi J, et al. A deep learning approach to predict abdominal aortic aneurysm expansion using longitudinal data. Front Phys. 2020;7:235. https://doi.org/10.3389/fphy.2019.00235
28. Saitta S, Sturla F, Caimi A, et al. A deep learning-based and fully automated pipeline for thoracic aorta geometric analysis and planning for endovascular repair from computed tomography. J Digit Imaging. 2022;35:226– 239. https://doi.org/10.1007/s10278-021-00535-1
29. Kappe KO, Smorenburg SPM, Hoksbergen AWJ, et al. Deep learning-based intraoperative stent graft segmentation on completion digital subtraction angiography during endovascular aneurysm repair. J Endovasc Ther. 2022; 13(2):507. https://doi.org/10.1177/15266028221105840
30. Wang Y, Zhou M, Ding Y, et al. A deep learning model for predicting the outcome of persistent type 2 endoleaks after endovascular abdominal aortic aneurysm repair. Acta Chir Belg. 2025:1–27.
31. Hahn S, Perry M, Morris CS, et al. Machine deep learning accurately detects endoleak after endovascular abdominal aortic aneurysm repair. JVS-Vasc Sci. 2020;1:5– 12. https://doi.org/10.1016/j.jvssci.2019.12.003
32. Rezaeitaleshmahalleh M, Mu N, Lyu Z, et al. Radiomic-based textural analysis of intraluminal thrombus in aortic abdominal aneurysms: a demonstration of automated workflow. J Cardiovasc Transl Res. 2023;16:1123–1134. https://doi.org/10.1007/s12265-023-10404-7
33. Kim S, Jiang Z, Zambrano BA, et al. Deep learning on multiphysical features and hemodynamic modeling for abdominal aortic aneurysm growth prediction. IEEE Trans Med Imaging. 2023;42:196–208. https://doi.org/10.1109/TMI.2022.3206142
34. Patel R, Sweeting MJ, Powell JT, Greenhalgh RM. Endovascular versus open repair of abdominal aortic aneurysm in 15-years’ follow-up of the UK endovascular aneurysm repair trial 1 (EVAR trial 1): a randomised controlled trial. Lancet. 2016;388:2366–2374. https://doi.org/10.1016/S0140-6736(16)31135-7
35. Lederle FA, Kyriakides TC, Stroupe KT, et al. Open versus endovascular repair of abdominal aortic aneurysm. N Engl J Med. 2019;380:2126–2135. https://doi.org/10.1056/NEJMoa1715955
36. Wang Y, Zhou M, Ding Y, et al. Development and comparison of multimodal models for preoperative prediction of outcomes after endovascular aneurysm repair. Front Cardiovasc Med. 2022;9:870132. https://doi.org/10.3389/fcvm.2022.870132
37. Caradu C, Pouncey AL, Lakhlifi E, et al. Fully automatic volume segmentation using deep learning approaches to assess aneurysmal sac evolution after infrarenal endovascular aortic repair. J Vasc Surg. 2022;76:620–630. https://doi.org/10.1016/j.jvs.2022.03.891
38. Markodimitrakis E, Lin S, Koutoulakis E, et al. Comparison of in-vivo and ex-vivo ascending aorta elastic properties through automatic deep learning segmentation of cine-MRI and biomechanical testing. J Clin Med. 2023;12(2):402. https://doi.org/10.3390/jcm12020402
39. Buijs RV, Willems TP, Tio RA, et al. Calcification as a risk factor for rupture of abdominal aortic aneurysm. Eur J Vasc Endovasc Surg. 2013;46:542–548. https://doi.org/10.1016/j.ejvs.2013.09.006
40. Graffy PM, Liu J, O’Connor S, et al. Automated segmentation and quantification of aortic calcification at abdominal CT: application of a deep learning-based algorithm to a longitudinal screening cohort. Abdom Radiol. 2019; 44:2921–2928. https://doi.org/10.1007/s00261-019-02014-2
41. Zhong Z, Yang W, Zhu C, et al. Role and progress of artificial intelligence in radiodiagnosing vascular calcification: a narrative review. Ann Transl Med. 2023;11:131. https://doi.org/10.21037/atm-22-6333
42. Kleinstreuer C, Li Z. Analysis and computer program for rupture-risk prediction of abdominal aortic aneurysms. Biomed Eng Online. 2006;5:19. https://doi.org/10.1186/1475-925X-5-19
43. Raffort J, Adam C, Carrier M, et al. Artificial intelligence in abdominal aortic aneurysm. J Vasc Surg. 2020;72:321–333. https://doi.org/10.1016/j.jvs.2019.12.026
44. Wise ES, Hocking KM, Brophy CM. Prediction of in-hospital mortality after ruptured abdominal aortic aneurysm repair using an artificial neural network. J Vasc Surg. 2015;62:8–15. https://doi.org/10.1016/j.jvs.2015.02.038
45. Monsalve-Torra A, Ruiz-Fernandez D, Marin-Alonso O, et al. Using machine learning methods for predicting inhospital mortality in patients undergoing open repair of abdominal aortic aneurysm. J Biomed Inform. 2016;62:195– 201. https://doi.org/10.1016/j.jbi.2016.07.007
46. Turton EP, Scott DJ, Delbridge M, et al. Ruptured abdominal aortic aneurysm: a novel method of outcome prediction using neural network technology. Eur J Vasc Endovasc Surg. 2000;19:184–189. https://doi.org/10.1053/ ejvs.1999.0974
Рецензия
Для цитирования:
Шахмилов А.А., Ванюркин А.Г., Пантелеева Ю.К., Верховская Е.В., Поплавский Е.О., Сиюхов А.А., Чернявский М.А., Гергет О.М. Использование искусственного интеллекта в диагностике аневризм аорты. Российский журнал персонализированной медицины. 2025;5(4):338-354. https://doi.org/10.18705/2782-3806-2025-5-4-338-354. EDN: JDWUGX
For citation:
Shakhmilov A.A., Vanyurkin A.G., Panteleeva Yu.K., Verkhovskaya E.V., Poplavsky E.O., Siyukhov A.A., Chernyavsky M.A., Gerget O.M. The use of artificial intelligence in the diagnosis of aortic aneurysms. Russian Journal for Personalized Medicine. 2025;5(4):338-354. (In Russ.) https://doi.org/10.18705/2782-3806-2025-5-4-338-354. EDN: JDWUGX














