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Enregistrement W4312140440 · doi:10.3390/diagnostics12123193

Ensemble Model for Diagnostic Classification of Alzheimer’s Disease Based on Brain Anatomical Magnetic Resonance Imaging

2022· article· en· W4312140440 sur OpenAlexaff
Yusera Farooq Khan, Baijnath Kaushik, Chiranji Lal Chowdhary, Gautam Srivastava

Notice bibliographique

RevueDiagnostics · 2022
Typearticle
Langueen
DomaineMedicine
ThématiqueDementia and Cognitive Impairment Research
Établissements canadiensBrandon University
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésSupport vector machineArtificial intelligenceComputer scienceDecision treeRandom forestNeuroimagingNaive Bayes classifierPattern recognition (psychology)Ensemble learningMachine learningMultilayer perceptronKernel (algebra)Boosting (machine learning)Artificial neural networkMathematicsPsychologyNeuroscience

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Alzheimer’s is one of the fast-growing diseases among people worldwide leading to brain atrophy. Neuroimaging reveals extensive information about the brain’s anatomy and enables the identification of diagnostic features. Artificial intelligence (AI) in neuroimaging has the potential to significantly enhance the treatment process for Alzheimer’s disease (AD). The objective of this study is two-fold: (1) to compare existing Machine Learning (ML) algorithms for the classification of AD. (2) To propose an effective ensemble-based model for the same and to perform its comparative analysis. In this study, data from the Alzheimer’s Diseases Neuroimaging Initiative (ADNI), an online repository, is utilized for experimentation consisting of 2125 neuroimages of Alzheimer’s disease (n = 975), mild cognitive impairment (n = 538) and cognitive normal (n = 612). For classification, the framework incorporates a Decision Tree (DT), Random Forest (RF), Naïve Bayes (NB), and K-Nearest Neighbor (K-NN) followed by some variations of Support Vector Machine (SVM), such as SVM (RBF kernel), SVM (Polynomial Kernel), and SVM (Sigmoid kernel), as well as Gradient Boost (GB), Extreme Gradient Boosting (XGB) and Multi-layer Perceptron Neural Network (MLP-NN). Afterwards, an Ensemble Based Generic Kernel is presented where Master-Slave architecture is combined to attain better performance. The proposed model is an ensemble of Extreme Gradient Boosting, Decision Tree and SVM_Polynomial kernel (XGB + DT + SVM). At last, the proposed method is evaluated using cross-validation using statistical techniques along with other ML models. The presented ensemble model (XGB + DT + SVM) outperformed existing state-of-the-art algorithms with an accuracy of 89.77%. The efficiency of all the models was optimized using Grid-based tuning, and the results obtained after such process showed significant improvement. XGB + DT + SVM with optimized parameters outperformed all other models with an efficiency of 95.75%. The implication of the proposed ensemble-based learning approach clearly shows the best results compared to other ML models. This experimental comparative analysis improved understanding of the above-defined methods and enhanced their scope and significance in the early detection of Alzheimer’s disease.

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)0,002
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,002
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: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,010
Score d'incertitude au seuil0,019

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0020,002
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

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 Opus0,035
Tête enseignante GPT0,328
Écart entre enseignants0,292 · 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

Citations61
Publié2022
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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