Sociodemographic data and APOE-ε4 augmentation for MRI-based detection of amnestic mild cognitive impairment using deep learning systems
Notice bibliographique
Résumé
Detection and diagnosis of early and subclinical stages of Alzheimer's Disease (AD) play an essential role in the implementation of intervention and prevention strategies. Neuroimaging techniques predominantly provide insight into anatomic structure changes associated with AD. Deep learning methods have been extensively applied towards creating and evaluating models capable of differentiating between cognitively unimpaired, patients with Mild Cognitive Impairment (MCI) and AD dementia. Several published approaches apply information fusion techniques, providing ways of combining several input sources in the medical domain, which contributes to knowledge of broader and enriched quality. The aim of this paper is to fuse sociodemographic data such as age, marital status, education and gender, and genetic data (presence of an apolipoprotein E (APOE)-ε4 allele) with Magnetic Resonance Imaging (MRI) scans. This enables enriched multi-modal features, that adequately represent the MRI scan visually and is adopted for creating and modeling classification systems capable of detecting amnestic MCI (aMCI). To fully utilize the potential of deep convolutional neural networks, two extra color layers denoting contrast intensified and blurred image adaptations are virtually augmented to each MRI scan, completing the Red-Green-Blue (RGB) color channels. Deep convolutional activation features (DeCAF) are extracted from the average pooling layer of the deep learning system Inception_v3. These features from the fused MRI scans are used as visual representation for the Long Short-Term Memory (LSTM) based Recurrent Neural Network (RNN) classification model. The proposed approach is evaluated on a sub-study containing 120 participants (aMCI = 61 and cognitively unimpaired = 59) of the Heinz Nixdorf Recall (HNR) Study with a baseline model accuracy of 76%. Further evaluation was conducted on the ADNI Phase 1 dataset with 624 participants (aMCI = 397 and cognitively unimpaired = 227) with a baseline model accuracy of 66.27%. Experimental results show that the proposed approach achieves 90% accuracy and 0.90 F1-Score at classification of aMCI vs. cognitively unimpaired participants on the HNR Study dataset, and 77% accuracy and 0.83 F1-Score on the ADNI dataset.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi 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.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| 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 tête enseignante, 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 ».