Effects of Patchwise Sampling Strategy to Three-Dimensional Convolutional Neural Network-Based Alzheimer’s Disease Classification
Notice bibliographique
Résumé
In recent years, the rapid development of artificial intelligence has promoted the widespread application of convolutional neural networks (CNNs) in neuroimaging analysis. Although three-dimensional (3D) CNNs can utilize the spatial information in 3D volumes, there are still some challenges related to high-dimensional features and potential overfitting issues. To overcome these problems, patch-based CNNs have been used, which are beneficial for model generalization. However, it is unclear how the choice of a patchwise sampling strategy affects the performance of the Alzheimer's Disease (AD) classification. To this end, the present work investigates the impact of a patchwise sampling strategy for 3D CNN based AD classification. A 3D framework cascaded by two-stage subnetworks was used for AD classification. The patch-level subnetworks learned feature representations from local image patches, and the subject-level subnetwork combined discriminative feature representations from all patch-level subnetworks to generate a classification score at the subject level. Experiments were conducted to determine the effect of patch partitioning methods, the effect of patch size, and interactions between patch size and training set size for AD classification. With the same data size and identical network structure, the 3D CNN model trained with 48 × 48 × 48 cubic image patches showed the best performance in AD classification (ACC = 89.6%). The model trained with hippocampus-centered, region of interest (ROI)-based image patches showed suboptimal performance. If the pathological features are concentrated only in some regions affected by the disease, the empirically predefined ROI patches might be the right choice. The better performance of cubic image patches compared with cuboidal image patches is likely related to the pathological distribution of AD. The image patch size and training sample size together have a complex influence on the performance of the classification. The size of the image patches should be determined based on the size of the training sample to compensate for noisy labels and the problem of the curse of dimensionality. The conclusions of the present study can serve as a reference for the researchers who wish to develop a superior 3D patch-based CNN model with an appropriate patch sampling strategy.
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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 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,002 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| 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 ».