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Enregistrement W3046143422 · doi:10.3389/fnagi.2020.00238

Classification and Graphical Analysis of Alzheimer’s Disease and Its Prodromal Stage Using Multimodal Features From Structural, Diffusion, and Functional Neuroimaging Data and the APOE Genotype

2020· article· en· W3046143422 sur OpenAlexfundno aff
Yubraj Gupta, Ji‐In Kim, Byeong C. Kim, Goo‐Rak Kwon

Notice bibliographique

RevueFrontiers in Aging Neuroscience · 2020
Typearticle
Langueen
DomaineMedicine
ThématiqueAlzheimer's disease research and treatments
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesCanadian Institutes of Health ResearchNational Institutes of HealthGenentechIXICOH. Lundbeck A/SServierEisaiNational Research Foundation of KoreaNational Research FoundationNorthern California Institute for Research and EducationF. Hoffmann-La RocheUniversity of Southern CaliforniaBiogenEli Lilly and CompanyBristol-Myers SquibbBioClinicaU.S. Department of DefenseMeso Scale DiagnosticsAlzheimer's Disease Neuroimaging InitiativeNovartis Pharmaceuticals CorporationPfizerAlzheimer's Association
Mots-clésNeuroimagingApolipoprotein EProdromal StageNeuroscienceDiseaseDiffusion MRIGenotypeStage (stratigraphy)PsychologyNeurodegenerationAlzheimer's diseaseMedicinePathologyDementiaMagnetic resonance imagingBiologyRadiologyGenetics

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Graphical, voxel, and region-based analysis has become a popular approach to studying neurodegenerative disorders such as Alzheimer's disease (AD) and its prodromal stage [mild cognitive impairment (MCI)]. These methods have been used previously for classification or discrimination of AD in subjects in a prodromal stage called stable MCI (MCIs), which does not convert to AD but remains stable over a period of time, and converting MCI (MCIc), which converts to AD, but the results reported across similar studies are often inconsistent. Furthermore, the classification accuracy for MCIs vs. MCIc is limited. In this study, we propose combining different neuroimaging modalities (sMRI, FDG-PET, AV45-PET, DTI, and rs-fMRI) with the apolipoprotein-E genotype to form a multimodal system for the discrimination of AD, and to increase the classification accuracy. Initially, we used two well-known analyses to extract features from each neuroimage for the discrimination of AD: whole-brain parcelation analysis (or region-based analysis), and voxel-wise analysis (or voxel-based morphometry). We also investigated graphical analysis (nodal and group) for all six binary classification groups (AD vs. HC, MCIs vs. MCIc, AD vs. MCIc, AD vs. MCIs, HC vs. MCIc, and HC vs. MCIs). Data for a total of 129 subjects (33 AD, 30 MCIs, 31 MCIc, and 35 HCs) for each imaging modality were obtained from the Alzheimer's Disease Neuroimaging Initiative (ADNI) homepage. These data also include two APOE genotype data points for the subjects. Moreover, we used the 2-mm AICHA atlas with the NiftyReg registration toolbox to extract 384 brain regions from each PET (FDG and AV45) and sMRI image. For the rs-fMRI images, we used the DPARSF toolbox in MATLAB for the automatic extraction of data and the results for REHO, ALFF, and fALFF. We also used the pyClusterROI script for the automatic parcelation of each rs-fMRI image into 200 brain regions. For the DTI images, we used the FSL (Version 6.0) toolbox for the extraction of fractional anisotropy (FA) images to calculate a tract-based spatial statistic. Moreover, we used the PANDA toolbox to obtain 50 white-matter-region-parcellated FA images on the basis of the 2-mm JHU-ICBM-labeled template atlas. To integrate the different modalities and different complementary information into one form, and to optimize the classifier, we used the multiple kernel learning (MKL) framework. The obtained results indicated that our multimodal approach yields a significant improvement in accuracy over any single modality alone. The areas under the curve obtained by the proposed method were 97.78, 96.94, 95.56, 96.25, 96.67, and 96.59% for AD vs. HC, MCIs vs. MCIc, AD vs. MCIc, AD vs. MCIs, HC vs. MCIc, and HC vs. MCIs binary classification, respectively. Our proposed multimodal method improved the classification result for MCIs vs. MCIc groups compared with the unimodal classification results. Our study found that the (left/right) precentral region was present in all six binary classification groups (this region can be considered the most significant region). Furthermore, using nodal network topology, we found that FDG, AV45-PET, and rs-fMRI were the most important neuroimages, and showed many affected regions relative to other modalities. We also compared our results with recently published results.

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: Observationnel
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,440
Score d'incertitude au seuil0,379

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 technologies0,0000,001
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0000,000
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 Opus0,072
Tête enseignante GPT0,325
Écart entre enseignants0,253 · 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

Citations48
Publié2020
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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