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Enregistrement W2978944956 · doi:10.3389/fnins.2019.01053

Quantifying Neurodegenerative Progression With DeepSymNet, an End-to-End Data-Driven Approach

2019· article· en· W2978944956 sur OpenAlexfundno aff
Danilo Peña, Arko Barman, Jessika Suescun, Xiaoqian Jiang, Mya C. Schiess, Luca Giancardo

Notice bibliographique

RevueFrontiers in Neuroscience · 2019
Typearticle
Langueen
DomaineMedicine
ThématiqueAdvanced Neuroimaging Techniques and Applications
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesCanadian Institutes of Health ResearchNational Institutes of HealthGenentechIXICOH. Lundbeck A/SServierEisaiNorthern California Institute for Research and EducationBioClinicaNvidiaF. Hoffmann-La RocheNational Center for Advancing Translational SciencesUniversity of Southern CaliforniaBiogenEli Lilly and CompanyBristol-Myers SquibbU.S. Department of DefenseMeso Scale DiagnosticsAlzheimer's Disease Neuroimaging InitiativeNovartis Pharmaceuticals CorporationPfizerAlzheimer's Association
Mots-clésNeuroimagingComputer scienceArtificial intelligenceVoxelPopulationDeep learningPreprocessorMachine learningMedicineNeurosciencePsychology

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Alzheimer's disease (AD) is the most common neurodegenerative disorder worldwide and is one of the leading sources of morbidity and mortality in the aging population. There is a long preclinical period followed by mild cognitive impairment (MCI). Clinical diagnosis and the rate of decline is variable. Progression monitoring remains a challenge in AD, and it is imperative to create better tools to quantify this progression. Brain magnetic resonance imaging (MRI) is commonly used for patient assessment. However, current approaches for analysis require strong a priori assumptions about regions of interest used and complex preprocessing pipelines including computationally expensive non-linear registrations and iterative surface deformations. These preprocessing steps are composed of many stacked processing layers. Any error or bias in an upstream layer will be propagated throughout the pipeline. Failures or biases in the non-linear subject registration and the subjective choice of atlases of specific regions are common in medical neuroimaging analysis and may hinder the translation of many approaches to the clinical practice. Here we propose a data-driven method based on an extension of a deep learning architecture, DeepSymNet, that identifies longitudinal changes without relying on prior brain regions of interest, an atlas, or non-linear registration steps. Our approach is trained end-to-end and learns how a patient's brain structure dynamically changes between two-time points directly from the raw voxels. We compare our approach with Freesurfer longitudinal pipelines and voxel-based methods using the Alzheimer's Disease Neuroimaging Initiative (ADNI) database. Our model can identify AD progression with comparable results to existing Freesurfer longitudinal pipelines without the need of predefined regions of interest, non-rigid registration algorithms, or iterative surface deformation at a fraction of the processing time. When compared to other voxel-based methods which share some of the same benefits, our model showed a statistically significant performance improvement. Additionally, we show that our model can differentiate between healthy subjects and patients with MCI. The model's decision was investigated using the epsilon layer-wise propagation algorithm. We found that the predictions were driven by the pallidum, putamen, and the superior temporal gyrus. Our novel longitudinal based, deep learning approach has the potential to diagnose patients earlier and enable new computational tools to monitor neurodegeneration in clinical practice.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Observationnel · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,826
Score d'incertitude au seuil0,568

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,001
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0010,000
Intégrité de la recherche0,0000,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0000,000

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.

Tête enseignante Opus0,129
Tête enseignante GPT0,389
Écart entre enseignants0,260 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_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 découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeObservationnel
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations13
Publié2019
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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