A 3D densely connected convolution neural network with connection-wise attention mechanism for Alzheimer's disease classification
Notice bibliographique
Résumé
PURPOSE: Alzheimer's disease (AD) is a progressive and irreversible neurodegenerative disease. In recent years, machine learning methods have been widely used on analysis of neuroimage for quantitative evaluation and computer-aided diagnosis of AD or prediction on the conversion from mild cognitive impairment (MCI) to AD. In this study, we aimed to develop a new deep learning method to detect or predict AD in an efficient way. MATERIALS AND METHODS: We proposed a densely connected convolution neural network with connection-wise attention mechanism to learn the multi-level features of brain MR images for AD classification. We used the densely connected neural network to extract multi-scale features from pre-processed images, and connection-wise attention mechanism was applied to combine connections among features from different layers to hierarchically transform the MR images into more compact high-level features. Furthermore, we extended the convolution operation to 3D to capture the spatial information of MRI. The features extracted from each 3D convolution layer were integrated with features from all preceding layers with different attention, and were finally used for classification. Our method was evaluated on the baseline MRI of 968 subjects from ADNI database to discriminate (1) AD versus healthy subjects, (2) MCI converters versus healthy subjects, and (3) MCI converters versus non-converters. RESULTS: The proposed method achieved 97.35% accuracy for distinguishing AD patients from healthy control, 87.82% for MCI converters against healthy control, and 78.79% for MCI converters against non-converters. Compared with some neural networks and methods reported in recent studies, the classification performance of our proposed algorithm was among the top ranks and improved in discriminating MCI subjects who were in high risks of conversion to AD. CONCLUSIONS: Deep learning techniques provide a powerful tool to explore minute but intricate characteristics in MR images which may facilitate early diagnosis and prediction of AD.
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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 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 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 ».