Deep learning-based Alzheimer's disease detection: reproducibility and the effect of modeling choices
Notice bibliographique
Résumé
Introduction Machine Learning (ML) has emerged as a promising approach in healthcare, outperforming traditional statistical techniques. However, to establish ML as a reliable tool in clinical practice, adherence to best practices in data handling , and modeling design and assessment is crucial. In this work, we summarize and strictly adhere to such practices to ensure reproducible and reliable ML. Specifically, we focus on Alzheimer's Disease (AD) detection, a challenging problem in healthcare. Additionally, we investigate the impact of modeling choices, including different data augmentation techniques and model complexity, on overall performance. Methods We utilize Magnetic Resonance Imaging (MRI) data from the ADNI corpus to address a binary classification problem using 3D Convolutional Neural Networks (CNNs). Data processing and modeling are specifically tailored to address data scarcity and minimize computational overhead. Within this framework, we train 15 predictive models, considering three different data augmentation strategies and five distinct 3D CNN architectures with varying convolutional layers counts. The augmentation strategies involve affine transformations, such as zoom, shift , and rotation , applied either concurrently or separately. Results The combined effect of data augmentation and model complexity results in up to 10% variation in prediction accuracy. Notably, when affine transformation are applied separately, the model achieves higher accuracy, regardless the chosen architecture. Across all strategies, the model accuracy exhibits a concave behavior as the number of convolutional layers increases, peaking at an intermediate value. The best model reaches excellent performance both on the internal and additional external testing set. Discussions Our work underscores the critical importance of adhering to rigorous experimental practices in the field of ML applied to healthcare. The results clearly demonstrate how data augmentation and model depth—often overlooked factors– can dramatically impact final performance if not thoroughly investigated. This highlights both the necessity of exploring neglected modeling aspects and the need to comprehensively report all modeling choices to ensure reproducibility and facilitate meaningful comparisons across studies.
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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 | 0,003 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 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 ».