A deep learning model for brain age prediction using minimally preprocessed T1w images as input
Notice bibliographique
Résumé
Introduction: In the last few years, several models trying to calculate the biological brain age have been proposed based on structural magnetic resonance imaging scans (T1-weighted MRIs, T1w) using multivariate methods and machine learning. We developed and validated a convolutional neural network (CNN)-based biological brain age prediction model that uses one T1w MRI preprocessing step when applying the model to external datasets to simplify implementation and increase accessibility in research settings. Our model only requires rigid image registration to the MNI space, which is an advantage compared to previous methods that require more preprocessing steps, such as feature extraction. Methods: We used a multicohort dataset of cognitively healthy individuals (age range = 32.0-95.7 years) comprising 17,296 MRIs for training and evaluation. We compared our model using hold-out (CNN1) and cross-validation (CNN2-4) approaches. To verify generalisability, we used two external datasets with different populations and MRI scan characteristics to evaluate the model. To demonstrate its usability, we included the external dataset's images in the cross-validation training (CNN3). To ensure that our model used only the brain signal on the image, we also predicted brain age using skull-stripped images (CNN4). Results: The trained models achieved a mean absolute error of 2.99, 2.67, 2.67, and 3.08 years for CNN1-4, respectively. The model's performance in the external dataset was in the typical range of mean absolute error (MAE) found in the literature for testing sets. Adding the external dataset to the training set (CNN3), overall, MAE is unaffected, but individual cohort MAE improves (5.63-2.25 years). Salience maps of predictions reveal that periventricular, temporal, and insular regions are the most important for age prediction. Discussion: We provide indicators for using biological (predicted) brain age as a metric for age correction in neuroimaging studies as an alternative to the traditional chronological age. In conclusion, using different approaches, our CNN-based model showed good performance using one T1w brain MRI preprocessing step. The proposed CNN model is made publicly available for the research community to be easily implemented and used to study ageing and age-related disorders.
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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 | 0,016 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| 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 ».