MRI-based Deep Learning Assessment of Amyloid, Tau, and Neurodegeneration Biomarker Status across the Alzheimer Disease Spectrum
Notice bibliographique
Résumé
Background PET can be used for amyloid-tau-neurodegeneration (ATN) classification in Alzheimer disease, but incurs considerable cost and exposure to ionizing radiation. MRI currently has limited use in characterizing ATN status. Deep learning techniques can detect complex patterns in MRI data and have potential for noninvasive characterization of ATN status. Purpose To use deep learning to predict PET-determined ATN biomarker status using MRI and readily available diagnostic data. Materials and Methods MRI and PET data were retrospectively collected from the Alzheimer’s Disease Imaging Initiative. PET scans were paired with MRI scans acquired within 30 days, from August 2005 to September 2020. Pairs were randomly split into subsets as follows: 70% for training, 10% for validation, and 20% for final testing. A bimodal Gaussian mixture model was used to threshold PET scans into positive and negative labels. MRI data were fed into a convolutional neural network to generate imaging features. These features were combined in a logistic regression model with patient demographics, APOE gene status, cognitive scores, hippocampal volumes, and clinical diagnoses to classify each ATN biomarker component as positive or negative. Area under the receiver operating characteristic curve (AUC) analysis was used for model evaluation. Feature importance was derived from model coefficients and gradients. Results There were 2099 amyloid (mean patient age, 75 years ± 10 [SD]; 1110 male), 557 tau (mean patient age, 75 years ± 7; 280 male), and 2768 FDG PET (mean patient age, 75 years ± 7; 1645 male) and MRI pairs. Model AUCs for the test set were as follows: amyloid, 0.79 (95% CI: 0.74, 0.83); tau, 0.73 (95% CI: 0.58, 0.86); and neurodegeneration, 0.86 (95% CI: 0.83, 0.89). Within the networks, high gradients were present in key temporal, parietal, frontal, and occipital cortical regions. Model coefficients for cognitive scores, hippocampal volumes, and APOE status were highest. Conclusion A deep learning algorithm predicted each component of PET-determined ATN status with acceptable to excellent efficacy using MRI and other available diagnostic data. © RSNA, 2023 Supplemental material is available for this article.
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 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 | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 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 | 0,000 | 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 ».