CT angiography dataset with abdominal aorta segmentation

Cover Image

Cite item

Full Text

Abstract

BACKGROUND: Artificial intelligence algorithms are used to analyze images obtained through radiological diagnostic methods. The effectiveness of such algorithms depends on the availability of relevant and representative training datasets. The volume of such data in the public domain should be increased, particularly datasets containing abdominal aorta computed tomography angiography images, with pathology classification and vessel segmentation. The limitations of existing solutions include small sample sizes, restricted dataset specialization, and inconsistent dataset preparation methodologies.

Aim: To create an open dataset containing computed tomography angiography images of abdominal aorta segmentation for normal aorta, aneurysm, thrombosis, and calcification.

MATERIALS AND METHODS: A technical specification for dataset preparation was developed according to the methodology for testing artificial intelligence algorithms, the required sample size was calculated, and approval was obtained from an independent ethics committee. Regarding dataset creation, a previously developed original semiautomatic segmentation algorithm using Slicer 3D software was employed. The inclusion criteria were computed tomography angiography or abdominal computed tomography scans with contrast, arterial phase, and slice thickness ≤3 mm. Conversely, the exclusion criteria were presence of foreign bodies in the aorta lumen and aortic dissection. The algorithm was tested on patient data obtained from the Unified Radiological Information System. An expert evaluation was conducted to assess the compliance of obtained results with the established requirements and evaluate the time efficiency of using the developed segmentation algorithm.

RESULTS: The calculated sample size was 100 angiographic studies, including arterial phase scans with a slice thickness of ≤1.2 mm. Population data: number of unique patients, 100; percentage of female patients, 51%; and median age, 62 years (age range: 18–84 years). Pathology (including combined pathology) was detected in 61% of cases: 60 studies showed signs of calcification, 18 revealed aortic dilation, and 18 determined signs of thrombosed lumen. The average time to process one study (100 slices) using the developed segmentation algorithm was 0.8 hours.

CONCLUSIONS: A dataset containing 100 computed tomography angiography results with abdominal aorta segmentation for normal cases, aneurysm, thrombosis, and calcification was created. The dataset is publicly available and can be used for developing and testing artificial intelligence algorithms and for anthropomorphic modeling of the abdominal aorta.

About the authors

Maria R. Kodenko

Research and Practical Clinical Center for Diagnostics and Telemedicine Technologies; Bauman Moscow State Technical University

Author for correspondence.
Email: m.r.kodenko@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-0166-3768
SPIN-code: 5789-0319

Cand. Sci. (Engineering)

Russian Federation, Moscow; Moscow

Yuriy A. Vasilev

Research and Practical Clinical Center for Diagnostics and Telemedicine Technologies

Email: VasilevYA1@zdrav.mos.ru
ORCID iD: 0000-0002-5283-5961
SPIN-code: 4458-5608

MD, Cand. Sci. (Medicine)

Russian Federation, Moscow

Alexander V. Solovev

Research and Practical Clinical Center for Diagnostics and Telemedicine Technologies; Morozov Children's City Clinical Hospital

Email: SolovevAV10@zdrav.mos.ru
ORCID iD: 0000-0003-4485-2638
SPIN-code: 9654-4005
Russian Federation, Moscow; Moscow

Denis V. Gatin

Research and Practical Clinical Center for Diagnostics and Telemedicine Technologies

Email: GatinDV@zdrav.mos.ru
ORCID iD: 0000-0002-6218-3012
SPIN-code: 2256-3564
Russian Federation, Moscow

Elena P. Yasakova

Research and Practical Clinical Center for Diagnostics and Telemedicine Technologies

Email: YasakovaEP@zdrav.mos.ru
ORCID iD: 0000-0003-0315-5502
SPIN-code: 1047-4692

MD, Cand. Sci. (Medicine)

Russian Federation, Moscow

Anastasia V. Guseva

Research and Practical Clinical Center for Diagnostics and Telemedicine Technologies; Bauman Moscow State Technical University

Email: GusevaAV13@zdrav.mos.ru
ORCID iD: 0009-0006-1787-4726
SPIN-code: 2778-3820
Russian Federation, Moscow; Moscow

Roman V. Reshetnikov

Research and Practical Clinical Center for Diagnostics and Telemedicine Technologies

Email: ReshetnikovRV1@zdrav.mos.ru
ORCID iD: 0000-0002-9661-0254
SPIN-code: 8592-0558

Cand. Sci. (Physics and Mathematics)

Russian Federation, Moscow

References

  1. Kumar DS, Bhat V, Gadabanahalli K, Kalyanpur A. Spectrum of abdominal aortic disease in a tertiary health care setup: MDCT based observational study. J Clin Diagn Res. 2016;10(11):TC24–TC29. doi: 10.7860/JCDR/2016/21373.8928
  2. Russian Society of Angiologists and Vascular Surgeons. Abdominal aortic aneurysm: clinical guidelines [Internet]. Moscow: Russian Society of Angiologists and Vascular Surgeons; 2022 [cited 2022 Apr 7]. (In Russ.) Available from: https://angiolsurgery.org/library/recommendations/2022/aneurysm/recommendation.pdf
  3. Baliyan V, Shaqdan K, Hedgire S, Ghoshhajra B. Vascular computed tomography angiography technique and indications. Cardiovascular Diagnosis and Therapy. 2019;9(S1):S14S27. doi: 10.21037/CDT.2019.07.04 EDN: IPZHHC
  4. Alowais ShA, Alghamdi SS, Alsuhebany N, et al. Revolutionizing healthcare: the role of artificial intelligence in clinical practice. BMC Medical Education. 2023;23(1):689. doi: 10.1186/s12909-023-04698-z EDN: AJSDXW
  5. Ueda D, Kakinuma T, Fujita SH, et al. Fairness of artificial intelligence in healthcare: review and recommendations. Japanese Journal of Radiology. 2023;42(1):3–15. doi: 10.1007/s11604-023-01474-3 EDN: WQQDIA
  6. Shchupakova AN, Litvyakov AM. Characteristics of atherosclerotic lesion of the abdominal aorta and its unpaired visceral branches in patients with chronic abdominal ischemia. Terapevticheskii arkhiv. 2004;79(6):70–74. EDN: OJZUCJ
  7. Radl L, Jin YU, Pepe A, et al. AVT: Multicenter aortic vessel tree CTA dataset collection with ground truth segmentation masks. Data in Brief. 2022;40:107801. doi: 10.1016/j.dib.2022.107801 EDN: PEOYKJ
  8. Imran M, Kreds JR, Gopu VRR, et al. CIS-UNet: Multi-class segmentation of the aorta in computed tomography angiography via context-aware shifted window self-attention. Computerized Medical Imaging and Graphics. 2024;118:102470. doi: 10.1016/j.compmedimag.2024.102470
  9. Fantazzini A, Esposito M, Finotello A, et al. 3D automatic segmentation of aortic computed tomography angiography combining multi-view 2D convolutional neural networks. Cardiovascular Engineering and Technology. 2020;11(5):576–586. doi: 10.1007/s13239-020-00481-z EDN: FHKUXK
  10. Jung Y, Kim S, Kim J, et al. Abdominal aortic thrombus segmentation in postoperative computed tomography angiography images using Bi-directional cnvolutional long short-term memory architecture. Sensors. 2022;23(1):175. doi: 10.3390/s23010175 EDN: SGCHXK
  11. Norgeot B, Quer G, Beaulieu-Jones BK, et al. Minimum information about clinical artificial intelligence modeling: the MI-CLAIM checklist. Nature Medicine. 2020;26(9):1320–1324. doi: 10.1038/s41591-020-1041-y EDN: NRQASJ
  12. Vasilev YuA, Arzamasov KM, Vladzymyrskyy AV, et al. Preparing a dataset for training and testing software based on artificial intelligence technology: a training manual. Moscow: Moscow Center for Diagnostics and Telemedicine; 2023. (In Russ.) EDN: OGKFGM
  13. Tymkovich MYu, Avruninn OG, Semenets VV. Using DICOM images in medical systems. Technical Electrodynamics. 2012;(thematic issue):178–183. (In Russ.)
  14. Li X, Morgan P, Ashburner J, et al. The first step for neuroimaging data analysis: DICOM to NIfTI conversion. Journal of Neuroscience Methods. 2016;264:47–56. doi: 10.1016/j.jneumeth.2016.03.001
  15. Kodenko MR, Vasilev YuA, Vladzymyrskyy AV. Segmentation of arterial vessels based on CT angiography data using 3D Slicer software: Guidelines. Moscow: Moscow Center for Diagnostics and Telemedicine; 2024. (In Russ.) EDN: CYLZQL
  16. Kodenko MR, Makarova TA. Preparation of abdominal computed tomography data set for patients with abdominal aortic aneurysm. Digital Diagnostics. 2023;4(1S):90–92. doi: 10.17816/DD430355 EDN: SIUWRL
  17. Riley RD, Snell KIE, Archer L, et al. Evaluation of clinical prediction models (part 3): calculating the sample size required for an external validation study. BMJ. 2024;384:e074821. doi: 10.1136/bmj-2023-074821
  18. Hazra A. Using the confidence interval confidently. Journal of Thoracic Disease. 2017;9(10):4124–4129. doi: 10.21037/jtd.2017.09.14
  19. Vasilev YuA, Vladzymyrskyy AV, Arzamasov KM, et al. Computer vision in radiation diagnostics: the first stage of the Moscow experiment. [Internet]. Moscow: Izdatel'skie resheniya; 2022 [cited 2024 Apr 22]. Available from: https://telemedai.ru/biblioteka-dokumentov/kompyuternoe-zrenie-v-luchevoj-diagnostike-pervyj-etap-moskovskogo-eksperimenta
  20. Certificate of state registration of the database N 2024621990/ 08.05.2024. Byul. N 5. Vasilev YuА, Kodenko МR, Solovev AV, et al. A computed tomography angiography dataset showing calcification, thrombosis, dilation, and aneurysm, and containing segmentation of the lumen and wall of the abdominal aorta. Available from: https://elibrary.ru/download/elibrary_67262583_69739205.PDF (In Russ.) EDN: FOPTBQ
  21. Guseva AV, Kodenko MR. Anthropomorphic abdominal aortic phantoms for computed tomography angiography. Digital Diagnostics. 2024;5(1S):27–29. doi: 10.17816/DD626820 EDN: BMDJUN
  22. Lesage D, Angelini ED, Bloch I, Funka-Lea G. A review of 3D vessel lumen segmentation techniques: models, features and extraction schemes. Medical image analysis. 2009;13(6):819–845. doi: 10.1016/j.media.2009.07.011

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1

Download (143KB)
3. Fig. 2

Download (127KB)
4. Fig. 3

Download (63KB)

Copyright (c) 2025 Eco-Vector

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».