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Enregistrement W4210802041 · doi:10.1002/alz.053169

Early detection of Alzheimer's disease using 3D convolutional neural networks

2021· article· en· W4210802041 sur OpenAlexaff
Dan Pan, An Zeng, Chao Zou, Huabin Rong, Xiaowei Song

Notice bibliographique

RevueAlzheimer s & Dementia · 2021
Typearticle
Langueen
DomaineNeuroscience
ThématiqueBrain Tumor Detection and Classification
Établissements canadiensSurrey Memorial Hospital
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésArtificial intelligenceConvolutional neural networkClassifier (UML)Binary classificationRegion of interestPattern recognition (psychology)Computer scienceCognitive impairmentDeep learningMagnetic resonance imagingCognitionNeuroscienceMedicinePsychologySupport vector machineRadiology

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Abstract Background As one of the most common neurodegenerative disorders which progress slowly over time, Alzheimer's Disease (AD) could be effectively managed by delaying the disease process through early detection and intervention at present. Mild Cognitive Impairment (MCI) is the prodromal state of AD. At present, in‐vivo structural magnetic resonance imaging (MRI) has been widely used for computer‐aided diagnosis of neurodegenerative disorders noninvasively owing to its sensitivity to morphological changes caused by brain atrophy like AD. Plus, the rapid progress of deep learning (DL), especially deep convolutional neural networks (CNNs) has improved MRI analysis thanks to its superiority in the generalization capability. Method An ensemble learning (EL) model which combines genetic algorithm (GA) with 3D‐CNN based on region of interest (ROI) was proposed to identify AD/MCI subjects (Figure 1). We firstly used the 3D‐CNN model to train a candidate base classifier for each a ROI (here a brain region). Then, the GA algorithm was employed to search for the best base classifier combination with the optimal generalization ability and based on it, the whole‐brain MRI classifier ensemble was built to detect AD/MCI. Owing to the one‐to‐one correspondence relationship between the base classifiers and the brain regions, we further identified those brain regions with significant classification capabilities. Result In three binary classification tasks, i.e., classification between 1) AD vs. NC (Normal control), 2) MCIc (MCI patients who will convert to AD) vs. NC and 3) MCIc and MCInc (MCI patients who will not convert to AD), the testing results revealed accuracy rate of 0.89±0.03, 0.88±0.03, and 0.71±0.08, with a stratified fivefold cross‐validation method, respectively. In a data‐driven way, the brain regions that greatly contributed to AD and MCI classifications (Figure 2), e.g., medial amygdala, rostral hippocampus, caudal hippocampus, were ascertained. They were linked to emotion, memory, language, and other key brain functions impaired early in the AD staging. Conclusion Compared with the 2D‐CNN models, the proposed classifiers ensemble could make full use of the effective information embedded in MRI to discover more discriminative MRI features/biomarkers. Additionally, the advocated method could also be valuable to detect the potential neuroimaging biomarkers for other brain disorders.

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 distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: Expérimental (laboratoire)
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,334
Score d'incertitude au seuil0,748

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0000,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0000,000

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.

Tête enseignante Opus0,053
Tête enseignante GPT0,275
Écart entre enseignants0,222 · 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 tête enseignante, pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeExpérimental (laboratoire)
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

Citations1
Publié2021
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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