Early diagnosis of Alzheimer’s disease using combined features from voxel-based morphometry and cortical, subcortical, and hippocampus regions of MRI T1 brain images
Notice bibliographique
Résumé
In recent years, several high-dimensional, accurate, and effective classification methods have been proposed for the automatic discrimination of the subject between Alzheimer's disease (AD) or its prodromal phase {i.e., mild cognitive impairment (MCI)} and healthy control (HC) persons based on T1-weighted structural magnetic resonance imaging (sMRI). These methods emphasis only on using the individual feature from sMRI images for the classification of AD, MCI, and HC subjects and their achieved classification accuracy is low. However, latest multimodal studies have shown that combining multiple features from different sMRI analysis techniques can improve the classification accuracy for these types of subjects. In this paper, we propose a novel classification technique that precisely distinguishes individuals with AD, aAD (stable MCI, who had not converted to AD within a 36-month time period), and mAD (MCI caused by AD, who had converted to AD within a 36-month time period) from HC individuals. The proposed method combines three different features extracted from structural MR (sMR) images using voxel-based morphometry (VBM), hippocampal volume (HV), and cortical and subcortical segmented region techniques. Three classification experiments were performed (AD vs. HC, aAD vs. mAD, and HC vs. mAD) with 326 subjects (171 elderly controls and 81 AD, 35 aAD, and 39 mAD patients). For the development and validation of the proposed classification method, we acquired the sMR images from the dataset of the National Research Center for Dementia (NRCD). A five-fold cross-validation technique was applied to find the optimal hyperparameters for the classifier, and the classification performance was compared by using three well-known classifiers: K-nearest neighbor, support vector machine, and random forest. Overall, the proposed model with the SVM classifier achieved the best performance on the NRCD dataset. For the individual feature, the VBM technique provided the best results followed by the HV technique. However, the use of combined features improved the classification accuracy and predictive power for the early classification of AD compared to the use of individual features. The most stable and reliable classification results were achieved when combining all extracted features. Additionally, to analyze the efficiency of the proposed model, we used the Alzheimer's Disease Neuroimaging Initiative (ADNI) dataset to compare the classification performance of the proposed model with those of several state-of-the-art methods.
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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 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 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) | 0,000 | 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 ».