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Enregistrement W3167864582 · doi:10.1016/j.nicl.2021.102712

Cross-cohort generalizability of deep and conventional machine learning for MRI-based diagnosis and prediction of Alzheimer's disease

2021· article· en· W3167864582 sur OpenAlexfundno aff

Notice bibliographique

RevueEUR Research Repository (Erasmus University Rotterdam) · 2021
Typearticle
Langueen
DomaineNeuroscience
ThématiqueBrain Tumor Detection and Classification
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesNational Institute on AgingNational Institute of Biomedical Imaging and BioengineeringCanadian Institutes of Health ResearchHorizon 2020 Framework ProgrammeNational Institutes of HealthGenentechIXICOH. Lundbeck A/SServierEisaiHartstichtingNorthern California Institute for Research and EducationJanssen Research and DevelopmentNvidiaUniversity of Southern CaliforniaMedical DeltaPfizerBioClinicaBiogenU.S. Department of DefenseEli Lilly and CompanyBristol-Myers SquibbEuropean CommissionMeso Scale DiagnosticsGE HealthcareAlzheimer's Disease Neuroimaging InitiativeNovartis Pharmaceuticals CorporationFujirebio EuropeAlzheimer's Association
Mots-clésGeneralizability theoryCohortDiseasePsychologyMedicineNeuroscienceArtificial intelligencePathologyComputer scienceDevelopmental psychology

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

This work validates the generalizability of MRI-based classification of Alzheimer's disease (AD) patients and controls (CN) to an external data set and to the task of prediction of conversion to AD in individuals with mild cognitive impairment (MCI). We used a conventional support vector machine (SVM) and a deep convolutional neural network (CNN) approach based on structural MRI scans that underwent either minimal pre-processing or more extensive pre-processing into modulated gray matter (GM) maps. Classifiers were optimized and evaluated using cross-validation in the Alzheimer's Disease Neuroimaging Initiative (ADNI; 334 AD, 520 CN). Trained classifiers were subsequently applied to predict conversion to AD in ADNI MCI patients (231 converters, 628 non-converters) and in the independent Health-RI Parelsnoer Neurodegenerative Diseases Biobank data set. From this multi-center study representing a tertiary memory clinic population, we included 199 AD patients, 139 participants with subjective cognitive decline, 48 MCI patients converting to dementia, and 91 MCI patients who did not convert to dementia. AD-CN classification based on modulated GM maps resulted in a similar area-under-the-curve (AUC) for SVM (0.940; 95%CI: 0.924–0.955) and CNN (0.933; 95%CI: 0.918–0.948). Application to conversion prediction in MCI yielded significantly higher performance for SVM (AUC = 0.756; 95%CI: 0.720-0.788) than for CNN (AUC = 0.742; 95%CI: 0.709-0.776) (p<0.01 for McNemar's test). In external validation, performance was slightly decreased. For AD-CN, it again gave similar AUCs for SVM (0.896; 95%CI: 0.855–0.932) and CNN (0.876; 95%CI: 0.836–0.913). For prediction in MCI, performances decreased for both SVM (AUC = 0.665; 95%CI: 0.576-0.760) and CNN (AUC = 0.702; 95%CI: 0.624-0.786). Both with SVM and CNN, classification based on modulated GM maps significantly outperformed classification based on minimally processed images (p=0.01). Deep and conventional classifiers performed equally well for AD classification and their performance decreased only slightly when applied to the external cohort. We expect that this work on external validation contributes towards translation of machine learning to clinical practice.

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)0,050
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,067
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,050
Score d'incertitude au seuil0,263

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0500,067
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0020,001
Études des sciences et des technologies0,0010,001
Communication savante0,0020,001
Science ouverte0,0010,002
Intégrité de la recherche0,0010,002
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,001

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 Opus0,064
Tête enseignante GPT0,310
Écart entre enseignants0,245 · 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'étudeSimulation ou modélisation
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

Citations112
Publié2021
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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