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Enregistrement W3012623933 · doi:10.2196/15767

The Development of a Practical Artificial Intelligence Tool for Diagnosing and Evaluating Autism Spectrum Disorder: Multicenter Study

2020· article· en· W3012623933 sur OpenAlexvenueno aff
Tao Chen, Ye Chen, Mengxue Yuan, Mark Gerstein, Tingyu Li, Huiying Liang, Tanya E. Froehlich, Long Lu

Notice bibliographique

RevueJMIR Medical Informatics · 2020
Typearticle
Langueen
DomaineNeuroscience
ThématiqueAutism Spectrum Disorder Research
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesNational Natural Science Foundation of ChinaNational Science Foundation
Mots-clésAutism spectrum disorderNaive Bayes classifierAutismArtificial intelligenceNeurodevelopmental disorderNeuroimagingMedicineMachine learningPsychologyComputer sciencePsychiatrySupport vector machine

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

BACKGROUND: Autism spectrum disorder (ASD) is a complex neurodevelopmental disorder with an unknown etiology. Early diagnosis and intervention are key to improving outcomes for patients with ASD. Structural magnetic resonance imaging (sMRI) has been widely used in clinics to facilitate the diagnosis of brain diseases such as brain tumors. However, sMRI is less frequently used to investigate neurological and psychiatric disorders, such as ASD, owing to the subtle, if any, anatomical changes of the brain. OBJECTIVE: This study aimed to investigate the possibility of identifying structural patterns in the brain of patients with ASD as potential biomarkers in the diagnosis and evaluation of ASD in clinics. METHODS: We developed a novel 2-level histogram-based morphometry (HBM) classification framework in which an algorithm based on a 3D version of the histogram of oriented gradients (HOG) was used to extract features from sMRI data. We applied this framework to distinguish patients with ASD from healthy controls using 4 datasets from the second edition of the Autism Brain Imaging Data Exchange, including the ETH Zürich (ETH), NYU Langone Medical Center: Sample 1, Oregon Health and Science University, and Stanford University (SU) sites. We used a stratified 10-fold cross-validation method to evaluate the model performance, and we applied the Naive Bayes approach to identify the predictive ASD-related brain regions based on classification contributions of each HOG feature. RESULTS: On the basis of the 3D HOG feature extraction method, our proposed HBM framework achieved an area under the curve (AUC) of >0.75 in each dataset, with the highest AUC of 0.849 in the ETH site. We compared the 3D HOG algorithm with the original 2D HOG algorithm, which showed an accuracy improvement of >4% in each dataset, with the highest improvement of 14% (6/42) in the SU site. A comparison of the 3D HOG algorithm with the scale-invariant feature transform algorithm showed an AUC improvement of >18% in each dataset. Furthermore, we identified ASD-related brain regions based on the sMRI images. Some of these regions (eg, frontal gyrus, temporal gyrus, cingulate gyrus, postcentral gyrus, precuneus, caudate, and hippocampus) are known to be implicated in ASD in prior neuroimaging literature. We also identified less well-known regions that may play unrecognized roles in ASD and be worth further investigation. CONCLUSIONS: Our research suggested that it is possible to identify neuroimaging biomarkers that can distinguish patients with ASD from healthy controls based on the more cost-effective sMRI images of the brain. We also demonstrated the potential of applying data-driven artificial intelligence technology in the clinical setting of neurological and psychiatric disorders, which usually harbor subtle anatomical changes in the brain that are often invisible to the human eye.

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 machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,031
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,056
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Observationnel · Signal consensuel: Observationnel
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,031
Score d'incertitude au seuil0,163

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0310,056
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0030,002
Études des sciences et des technologies0,0010,001
Communication savante0,0020,002
Science ouverte0,0010,003
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0020,001

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.

Tête enseignante Opus0,120
Tête enseignante GPT0,430
Écart entre enseignants0,310 · 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 source (Gemma direct ou Codex distillé), 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

Citations47
Publié2020
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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