3D CNN Based Automatic Diagnosis of Attention Deficit Hyperactivity Disorder Using Functional and Structural MRI
Notice bibliographique
Résumé
Attention deficit hyperactivity disorder (ADHD) is one of the most common mental health disorders. As a neuro development disorder, neuroimaging technologies, such as magnetic resonance imaging (MRI), coupled with machine learning algorithms, are being increasingly explored as biomarkers in ADHD. Among various machine learning methods, deep learning has demonstrated excellent performance on many imaging tasks. With the availability of publically-available, large neuroimaging data sets for training purposes, deep learning-based automatic diagnosis of psychiatric disorders can become feasible. In this paper, we develop a deep learning-based ADHD classification method via 3-D convolutional neural networks (CNNs) applied to MRI scans. Since deep neural networks may utilize millions of parameters, even the large number of MRI samples in pooled data sets is still relatively limited if one is to learn discriminative features from the raw data. Instead, here we propose to first extract meaningful 3-D low-level features from functional MRI (fMRI) and structural MRI (sMRI) data. Furthermore, inspired by radiologists' typical approach for examining brain images, we design a 3-D CNN model to investigate the local spatial patterns of MRI features. Finally, we discover that brain functional and structural information are complementary, and design a multi-modality CNN architecture to combine fMRI and sMRI features. Evaluations on the hold-out testing data of the ADHD-200 global competition shows that the proposed multi-modality 3-D CNN approach achieves the state-of-the-art accuracy of 69.15% and outperforms reported classifiers in the literature, even with fewer training samples. We suggest that multi-modality classification will be a promising direction to find potential neuroimaging biomarkers of neuro development disorders.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».