Differential Diagnosis of Frontotemporal Dementia, Alzheimer's Disease, and Normal Aging Using a Multi-Scale Multi-Type Feature Generative Adversarial Deep Neural Network on Structural Magnetic Resonance Images
Notice bibliographique
Résumé
Purpose: Alzheimer's disease and Frontotemporal dementia are the first and third most common forms of dementia. Due to their similar clinical symptoms, they are easily misdiagnosed as each other even with sophisticated clinical guidelines. For disease-specific intervention and treatment, it is essential to develop a computer-aided system to improve the accuracy of their differential diagnosis. Recent advances in deep learning have delivered some of the best performance for medical image recognition tasks. However, its application to the differential diagnosis of AD and FTD pathology has not been explored. Methods: In this study, we proposed a novel deep learning based framework to distinguish between brain images of normal aging individuals and subjects with AD and FTD. Specifically, we combined the multiscale and multitype MRI-base image features with Generative Adversarial Network data augmentation technique to improved the differential diagnosis accuracy. Results: Each of the multiscale, mutitype and data augmentation method improved the ability for differential diagnosis for both AD and FTD. A 10-fold cross validation experiment performed on a large sample of 1,954 images using the proposed framework achieved a high overall accuracy of 88.28%. Conclusions: The salient contributions of this study are three fold: 1) our experiments demonstrate that the combination of multiple structural features extracted at different scales with our proposed deep neural network yields superior performance than individual features; 2) we show that the use of Generative Adversarial Network for data augmentation could further improve the discriminant ability of the network regarding challenging tasks such as differentiating dementia sub-types; 3) and finally, we show that ensemble classifier strategy could make the network more robust and stable.
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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 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| 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 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 ».