Efficient Training on Alzheimer’s Disease Diagnosis with Learnable Weighted Pooling for 3D PET Brain Image Classification
Notice bibliographique
Résumé
Three-dimensional convolutional neural networks (3D CNNs) have been widely applied to analyze Alzheimer's disease (AD) brain images for a better understanding of the disease progress or predicting the conversion from cognitively impaired (CU) or mild cognitive impairment status. It is well-known that training 3D-CNN is computationally expensive and with the potential of overfitting due to the small sample size available in the medical imaging field. Here we proposed a novel 3D-2D approach by converting a 3D brain image to a 2D fused image using a Learnable Weighted Pooling (LWP) method to improve efficient training and maintain comparable model performance. By the 3D-to-2D conversion, the proposed model can easily forward the fused 2D image through a pre-trained 2D model while achieving better performance over different 3D and 2D baselines. In the implementation, we chose to use ResNet34 for feature extraction as it outperformed other 2D CNN backbones. We further showed that the weights of the slices are location-dependent and the model performance relies on the 3D-to-2D fusion view, with the best outcomes from the coronal view. With the new approach, we were able to reduce 75% of the training time and increase the accuracy to 0.88, compared with conventional 3D CNNs, for classifying amyloid-beta PET imaging from the AD patients from the CU participants using the publicly available Alzheimer's Disease Neuroimaging Initiative dataset. The novel 3D-2D model may have profound implications for timely AD diagnosis in clinical settings in the future.
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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 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,002 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,002 |
| 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 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,001 |
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.
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 ».