Generalizable deep learning model for early Alzheimer’s disease detection from structural MRIs
Notice bibliographique
Résumé
Early diagnosis of Alzheimer's disease plays a pivotal role in patient care and clinical trials. In this study, we have developed a new approach based on 3D deep convolutional neural networks to accurately differentiate mild Alzheimer's disease dementia from mild cognitive impairment and cognitively normal individuals using structural MRIs. For comparison, we have built a reference model based on the volumes and thickness of previously reported brain regions that are known to be implicated in disease progression. We validate both models on an internal held-out cohort from The Alzheimer's Disease Neuroimaging Initiative (ADNI) and on an external independent cohort from The National Alzheimer's Coordinating Center (NACC). The deep-learning model is accurate, achieved an area-under-the-curve (AUC) of 85.12 when distinguishing between cognitive normal subjects and subjects with either MCI or mild Alzheimer's dementia. In the more challenging task of detecting MCI, it achieves an AUC of 62.45. It is also significantly faster than the volume/thickness model in which the volumes and thickness need to be extracted beforehand. The model can also be used to forecast progression: subjects with mild cognitive impairment misclassified as having mild Alzheimer's disease dementia by the model were faster to progress to dementia over time. An analysis of the features learned by the proposed model shows that it relies on a wide range of regions associated with Alzheimer's disease. These findings suggest that deep neural networks can automatically learn to identify imaging biomarkers that are predictive of Alzheimer's disease, and leverage them to achieve accurate early detection of the disease.
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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 | 0,003 |
| 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 | 0,002 |
| 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 ».