Discrimination and conversion prediction of mild cognitive impairment using convolutional neural networks
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND: Recently, studies have demonstrated that machine learning techniques, particularly cutting-edge deep learning technology, have achieved significant progression on the classification of Alzheimer's disease (AD) and its prodromal phase, mild cognitive impairment (MCI). Moreover, accurate prediction of the progress and the conversion risk from MCI to probable AD has been of great importance in clinical application. METHODS: In this study, the baseline MR images and follow-up information during 3 years of 150 normal controls (NC), 150 patients with stable MCI (sMCI) and 157 converted MCI (cMCI) were collected from the Alzheimer's Disease Neuroimaging Initiative (ADNI). The deep convolutional neural networks (CNNs) were adopted to distinguish different stages of MCI from the NC group, and predict the conversion time from MCI to AD. Two CNN architectures including GoogleNet and CaffeNet were explored and evaluated in multiple classifications and estimations of conversion risk using transfer learning from pre-trained ImageNet (via fine-tuning) and five-fold cross-validation. A novel data augmentation approach using random views aggregation was applied to generate abundant image patches from the original MR scans. RESULTS: The GoogleNet acquired accuracies with 97.58%, 67.33% and 84.71% in three-way discrimination among the NC, sMCI and cMCI groups respectively, whereas the CaffeNet obtained promising accuracies of 98.71%, 72.04% and 92.35% in the NC, sMCI and cMCI classifications. Furthermore, the accuracy measures of conversion risk of patients with cMCI ranged from 71.25% to 83.25% in different time points using GoogleNet, whereas the CaffeNet achieved remarkable accuracy measures from 95.42% to 97.01% in conversion risk prediction. CONCLUSIONS: The experimental results demonstrated that the proposed methods had prominent capability in classification among the 3 groups such as sMCI, cMCI and NC, and exhibited significant ability in conversion risk prediction of patients with MCI.
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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 | 0,001 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
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 ».