Predicting MCI to AD Conversation Using Integrated sMRI and rs-fMRI: Machine Learning and Graph Theory Approach
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND: Graph theory and machine learning have been shown to be effective ways of classifying different stages of Alzheimer's disease (AD). Most previous studies have only focused on inter-subject classification with single-mode neuroimaging data. However, whether this classification can truly reflect the changes in the structure and function of the brain region in disease progression remains unverified. In the current study, we aimed to evaluate the classification framework, which combines structural Magnetic Resonance Imaging (sMRI) and resting-state functional Magnetic Resonance Imaging (rs-fMRI) metrics, to distinguish mild cognitive impairment non-converters (MCInc)/AD from MCI converters (MCIc) by using graph theory and machine learning. METHODS: With the intra-subject (MCInc vs. MCIc) and inter-subject (MCIc vs. AD) design, we employed cortical thickness features, structural brain network features, and sub-frequency (full-band, slow-4, slow-5) functional brain network features for classification. Three feature selection methods [random subset feature selection algorithm (RSFS), minimal redundancy maximal relevance (mRMR), and sparse linear regression feature selection algorithm based on stationary selection (SS-LR)] were used respectively to select discriminative features in the iterative combinations of MRI and network measures. Then support vector machine (SVM) classifier with nested cross-validation was employed for classification. We also compared the performance of multiple classifiers (Random Forest, K-nearest neighbor, Adaboost, SVM) and verified the reliability of our results by upsampling. RESULTS: We found that in the classifications of MCIc vs. MCInc, and MCIc vs. AD, the proposed RSFS algorithm achieved the best accuracies (84.71, 89.80%) than the other algorithms. And the high-sensitivity brain regions found with the two classification groups were inconsistent. Specifically, in MCIc vs. MCInc, the high-sensitivity brain regions associated with both structural and functional features included frontal, temporal, caudate, entorhinal, parahippocampal, and calcarine fissure and surrounding cortex. While in MCIc vs. AD, the high-sensitivity brain regions associated only with functional features included frontal, temporal, thalamus, olfactory, and angular. CONCLUSIONS: These results suggest that our proposed method could effectively predict the conversion of MCI to AD, and the inconsistency of specific brain regions provides a novel insight for clinical AD diagnosis.
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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 | 0,001 | 0,013 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 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 ».