Employing transfer learning to optimize deep learning models for Alzheimer’s disease classification using two tau PET tracers
Notice bibliographique
Résumé
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.
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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 | 0,003 | 0,005 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,002 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,002 | 0,002 |
| 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 ».