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Enregistrement W4417063059 · doi:10.1016/j.bspc.2025.109026

Multiclass prediction of Alzheimer’s disease using balanced multimodal data and deep ensemble learning

2025· article· en· W4417063059 sur OpenAlexafffund
Lilia Lazli, Farida Chériet, Mounir Boukadoum

Notice bibliographique

RevueBiomedical Signal Processing and Control · 2025
Typearticle
Langueen
DomaineMedicine
ThématiqueDementia and Cognitive Impairment Research
Établissements canadiensUniversité du Québec à MontréalPolytechnique Montréal
Organismes subventionnairesFonds de recherche du Québec – Nature et technologies
Mots-clésEnsemble learningDeep learningEnsemble forecastingPattern recognition (psychology)Multiclass classificationClass (philosophy)

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Discerning Alzheimer disease (AD) in its early stages, before the clinical symptoms, can help mitigate its progression and slow down the brain tissue damage through appropriate treatment. In this regard, a computer-aided diagnosis (CAD) system can be useful in the neurologist toolbox, as it may help make a timely diagnosis and optimize the treatment of Alzheimer’s patients. Over the past decade, researchers have vested a lot of efforts on deep learning (DL) techniques for AD diagnosis, but few contributions have exploited the benefit of ensemble classification (EC) in DL. Despite the advances, the scientific community is still looking for reliable and robust approaches to identify early stages of AD. The paper aims to propose a complete CAD system that takes into account heterogeneous and unbalanced datasets to generate a robust classifier of AD stages. An original approach is presented at the end of the deep ensemble cooperation to predict AD and which allows managing the effect of class imbalance. Well-known convolutional neural network models (CNNs) are used as feature extractors with evolutionary-based hyper-parametric optimization to find the adequate architecture and enhanced momentum based optimizer to compile the CNNs. EC techniques are used as classifiers to reduce the probability of selecting a bad classifier among the basic models using an original weighted probability criterion. The ensemble classifiers integrated an original resampling strategy to rebalance the distribution of classes which enhanced performance of the minority class. The efficiency of the CAD system is evaluated on multimodal fusion data from the public OASIS and ADNI datasets, using 5-fold cross validation and nine confusion matrix-based metrics. The obtained success rate is encouraging when compared with state-of-the-art machine learning models, with all the implemented deep EC models showing acceptable performance. The experience has shown sensitivity rates of (94.05, 82.1, 96) % for Healthy control (HC), Mild cognitive impairment and AD stages of ADNI dataset, and (97.35, 85.35, 90.05, 93.92, 94.4) % for HC, Very mild and Mild impairment as well as Moderate and Severe dementia stages of OASIS dataset. Overall accuracy rates of (95, 99.1) % and (94.7, 98.2) % are obtained for multi-class and binary classification of ADNI and OASIS datasets respectively. The performance results of the test data are more precise and reliable and are superior than most of the reviewed state-of-the-art works. Moreover, the CAD system maintains good performance using an external ABIL dataset with an accuracy of 97.02% which reflect a generalization capability of the proposed approach justifying its adoption in real-world clinical contexts.

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 machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,002
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,003
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,008
Score d'incertitude au seuil0,015

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0020,003
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0020,001
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

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 Opus0,028
Tête enseignante GPT0,328
Écart entre enseignants0,300 · 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 source (Gemma direct ou Codex distillé), 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

Citations0
Publié2025
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