Deep learning prediction of motor performance in stroke individuals using neuroimaging data
Notice bibliographique
Résumé
The degree of motor impairment and profile of recovery after stroke are difficult to predict for each individual. Measures obtained from clinical assessments, as well as neurophysiological and neuroimaging techniques have been used as potential biomarkers of motor recovery, with limited accuracy up to date. To address this, the present study aimed to develop a deep learning model based on structural brain images obtained from stroke participants and healthy volunteers. The following inputs were used in a multi-channel 3D convolutional neural network (CNN) model: fractional anisotropy, mean diffusivity, radial diffusivity, and axial diffusivity maps obtained from Diffusion Tensor Imaging (DTI) images, white and gray matter intensity values obtained from Magnetic Resonance Imaging, as well as demographic data (e.g., age, gender). Upper limb motor function was classified into "Poor" and "Good" categories. To assess the performance of the DL model, we compared it to more standard machine learning (ML) classifiers including k-nearest neighbor, support vector machines (SVM), Decision Trees, Random Forests, Ada Boosting, and Naïve Bayes, whereby the inputs of these classifiers were the features taken from the fully connected layer of the CNN model. The highest accuracy and area under the curve values were 0.92 and 0.92 for the 3D-CNN and 0.91 and 0.91 for the SVM, respectively. The multi-channel 3D-CNN with residual blocks and SVM supported by DL was more accurate than traditional ML methods to classify upper limb motor impairment in the stroke population. These results suggest that combining volumetric DTI maps and measures of white and gray matter integrity can improve the prediction of the degree of motor impairment after stroke. Identifying the potential of recovery early on after a stroke could promote the allocation of resources to optimize the functional independence of these individuals and their quality of life.
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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) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| 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 ».