Machine Learning and DWI Brain Communicability Networks for Alzheimer’s Disease Detection
Notice bibliographique
Résumé
Signal processing and machine learning techniques are changing the clinical practice based on medical imaging from many perspectives. A major topic is related to (i) the development of computer aided diagnosis systems to provide clinicians with novel, non-invasive and low-cost support-tools, and (ii) to the development of new methodologies for the analysis of biomedical data for finding new disease biomarkers. Advancements have been recently achieved in the context of Alzheimer’s disease (AD) diagnosis through the use of diffusion weighted imaging (DWI) data. When combined with tractography algorithms, this imaging modality enables the reconstruction of the physical connections of the brain that can be subsequently investigated through a complex network-based approach. A graph metric particularly suited to describe the disruption of the brain connectivity due to AD is communicability. In this work, we develop a machine learning framework for the classification and feature importance analysis of AD based on communicability at the whole brain level. We fairly compare the performance of three state-of-the-art classification models, namely support vector machines, random forests and artificial neural networks, on the connectivity networks of a balanced cohort of healthy control subjects and AD patients from the ADNI database. Moreover, we clinically validate the information content of the communicability metric by performing a feature importance analysis. Both performance comparison and feature importance analysis provide evidence of the robustness of the method. The results obtained confirm that the whole brain structural communicability alterations due to AD are a valuable biomarker for the characterization and investigation of pathological conditions.
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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 | 0,005 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| 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 ».