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Enregistrement W4390191978 · doi:10.1002/alz.082824

Employing transfer learning to optimize deep learning models for Alzheimer’s disease classification using two tau PET tracers

2023· article· en· W4390191978 sur OpenAlexaff
Guilherme Bauer‐Negrini, Guilherme Povala, Luisa Vieira Lucchese, Firoza Z Lussier, Bruna Bellaver, Pâmela C.L. Ferreira, Cristiano Schaffer Aguzzoli, Carolina Soares, Hussein Zalzale, Francieli Rohden, Sarah Abbas, João Pedro Ferrari‐Souza, Douglas Teixeira Leffa, Peter Charles Lemaire, Arlec Cabrera, Cécile Tissot, Joseph Therriault, Gleb Bezgin, Stijn Servaes, Jenna Stevenson, Nesrine Rahmouni, Serge Gauthier, Thomas K. Karikari, Bruno Zatt, Pedro Rosa‐Neto, Tharick A. Pascoal

Notice bibliographique

RevueAlzheimer s & Dementia · 2023
Typearticle
Langueen
DomaineMedicine
ThématiqueDementia and Cognitive Impairment Research
Établissements canadiensMcGill University
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésTransfer of learningArtificial intelligenceConvolutional neural networkMachine learningDeep learningComputer sciencePattern recognition (psychology)Standardized uptake valuePositron emission tomographyNuclear medicineMedicine

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Abstract Background Deep learning models, particularly convolutional neural networks (CNNs), have shown promise in Alzheimer’s disease (AD) classification using tau PET data. However, limited sample sizes and unharmonized tau tracers present challenges to developing an agnostic tau tracer tool to predict AD using machine learning. Transfer learning, which leverages pre‐trained models for related tasks, may address these issues. Here we evaluate the effectiveness of transfer learning in optimizing 3D CNNs for AD classification with distinct cohorts and tau tracers. Method We used tau PET images from ADNI ([18F]Flortaucipir, n = 437) and TRIAD ([18F]MK‐6240, n = 423) cohorts, categorizing patients into CU (cognitively unimpaired) and CI (cognitively impaired). Standardized uptake value ratios (SUVR) were used for tau PET data. Separate 3D CNNs were trained for each tracer, with SUVR volumes as input and diagnosis as output. For transfer learning, we trained a model on [18F]Flortaucipir data with a reduced learning rate, using a pre‐trained model from [18F]MK‐6240. Models underwent 5‐fold cross‐validation, and metrics were computed as the average of validation metrics across folds. To avoid data leakage, images from the same subject were assigned to the same fold. Result The model trained on [18F]MK‐6240 tracer demonstrated higher classification performance than [18F]Flortaucipir (AUC = 0.84 vs 0.67; Figure 1. F1‐score = 79.77% vs 64.66%; Table 1). To enhance the classification performance of [18F]Flortaucipir model, we employed a transfer learning approach by leveraging the model pre‐trained with [18F]MK‐6240. With this approach, we observed a slight improvement in all classification metrics compared to the model trained solely on [18F]Flortaucipir data (AUC = 0.71 vs 0.67; Figure 1. Accuracy = 71.39% vs 67.72, F1‐score = 67.97% vs 64.66%; Table 1). Conclusion This finding highlights the value of transfer learning in optimizing deep learning models for Alzheimer’s disease classification, particularly when handling tau tracers with varying performance levels. Our results are consistent with previous on transfer learning’s effectiveness in this context. These preliminary findings indicate that applying this technique to larger datasets of tau tracers may further enhance model performance, potentially leading to the development of a tau tracer‐agnostic tool that overcomes the need of tracer harmonization for predicting dementia.

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)0,003
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,005
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: Méthodes · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,014
Score d'incertitude au seuil0,027

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0030,005
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0020,001
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0000,001
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0020,002
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0020,001

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.

Tête enseignante Opus0,123
Tête enseignante GPT0,369
Écart entre enseignants0,246 · 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
GenreMéthodes

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations0
Publié2023
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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