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Enregistrement W4402677794 · doi:10.3389/fncom.2024.1360095

Deep learning-based Alzheimer's disease detection: reproducibility and the effect of modeling choices

2024· article· en· W4402677794 sur OpenAlexfundno aff
Rosanna Turrisi, Alessandro Verri, Annalisa Barla

Notice bibliographique

RevueFrontiers in Computational Neuroscience · 2024
Typearticle
Langueen
DomaineComputer Science
ThématiqueMachine Learning in Healthcare
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesWake Forest School of MedicineUniversity of California, San DiegoJewish General HospitalYork UniversityUniversity of South FloridaRush UniversityVanderbilt University Medical CenterGeorgetown UniversityMedical School, University of MichiganNorthwestern UniversityUniversity of PittsburghUniversity of California, Los AngelesUniversity of Texas Southwestern Medical CenterJohns Hopkins UniversityHouston Methodist Research InstituteNYU Langone Medical CenterOhio State UniversityUniversity of RochesterEmory UniversityCleveland ClinicUniversity of PennsylvaniaVanderbilt UniversityYale University
Mots-clésComputer scienceConvolutional neural networkArtificial intelligenceAffine transformationMachine learningDeep learningSet (abstract data type)HeuristicsData mining

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

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.

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 enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,003
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,002
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut 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: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,940
Score d'incertitude au seuil0,390

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0030,002
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,001
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0010,000
Intégrité de la recherche0,0000,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0000,000

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.

Tête enseignante Opus0,014
Tête enseignante GPT0,286
Écart entre enseignants0,271 · 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 tête enseignante, 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
GenreEmpirique

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

En bref

Citations12
Publié2024
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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