Longitudinal structural MRI-based deep learning and radiomics features for predicting Alzheimer’s disease progression
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND: Alzheimer's disease (AD) is the principal cause of dementia and requires the early diagnosis of people with mild cognitive impairment (MCI) who are at high risk of progressing. Early diagnosis is imperative for optimizing clinical management and selecting proper therapeutic interventions. Structural magnetic resonance imaging (MRI) markers have been widely investigated for predicting the conversion of MCI to AD, and recent advances in deep learning (DL) methods offer enhanced capabilities for identifying subtle neurodegenerative changes over time. METHODS: We selected 228 MCI participants from the Alzheimer's Disease Neuroimaging Initiative (ADNI) who had at least three T1-weighted MRI scans within 18 months of baseline. MRI volumes underwent bias correction, segmentation, and radiomics feature extraction. A 3D residual network (ResNet3D) was trained using a pairwise ranking loss to capture single-timepoint risk scores. Longitudinal analyses were performed by extracting deep convolutional neural network (CNN) embeddings and gray matter radiomics for each scan, which were put into a time-aware long short-term memory (LSTM) model with an attention mechanism. RESULTS: A single-timepoint ResNet3D model achieved modest performance (c-index ~ 0.70). Incorporating longitudinal MRI files or downstream survival models led to a pronounced prognostic improvement (c-index:0.80-0.90), but was not further improved by longitudinal radiomics data. Time-specific classification within two- and three-year and five-year windows after the last MRI acquisition showed high accuracy (AUC > 0.85). Several radiomics, including gray matter surface to volume and elongation, emerged as the most predictive features. Each SD change in the gray matter surface to volume change within the last visit was associated with an increased risk of developing AD (HR: 1.50; 95% CI: 1.25-1.79). CONCLUSIONS: These findings emphasize the value of structural MRI within the advanced DL architectures for predicting MCI-to-AD conversion. The approach may enable earlier risk stratification and targeted interventions for individuals most likely to progress. limitations in sample size and computational resources warrant larger, more diverse studies to confirm these observations and explore additional improvements.
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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 | 0,002 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| 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 ».