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Enregistrement W7154513624 · doi:10.1109/amcai66110.2025.11474378

Uncertainty Aware Tri-Modal Fusion with Faithful Explainability for Five-Stage Alzheimer's Disease Classification

2025· article· W7154513624 sur OpenAlexaboutno aff
Marwa Bengarali, Abir Smiti

Notice bibliographique

Revuenon disponible
Typearticle
Langue
DomaineComputer Science
ThématiqueExplainable Artificial Intelligence (XAI)
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésSensor fusionPattern recognition (psychology)FusionFeature (linguistics)Disease

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Early and accurate staging of Alzheimer's disease (AD) is a significant facet of prognosis, clinical trial participation and treatment selection, but remains difficult because single modality approaches apply each input equally and do not capture complimentary biomarkers. Presented with this problem, we proposed an uncertainty-aware tri-modal framework that combines, (i) IBSI compliant radiomic features obtained from the hippocampus, ventricles and cortex, (ii) 3D Swin-UNet transformer embeddings that encodes the multi-scale atrophy patterns, and (iii) fine-grained cognitive scores from the Mini-Mental State Examination (MMSE) and the Montreal Cognitive Assessment (MoCA). Our model makes use of Monte-Carlo dropout to jointly estimate patient-specific epistemic uncertainty, which dynamically weights each mode of input through a gated self-attention mechanism, automatically eliminating the weight of noise from motion-corrupted Magnetic Resonance Imaging (MRI) or unreliable assessments measuring cognitive performance. The framework is evaluated on 1,080 individuals from ADNI, OASIS-3, and AIBL datasets and yields an average accuracy of$88.6 \pm 1.2 \%$, and average Macro F1 and MacroAUC of$86.4 \pm 1.3 \%$and 0.918 respectively across five AD stages, while also achieving 87.2 % accuracy on a completely independent multi-site test set. Importantly, these performance metrics are on par with or exceed state-of-the-art observation models, and are achieved using a low-cost T4 GPU in just$0.11 ~\mathrm{s} / \text{scan}$. Our model has a three-part explainability system using the transformers' saliency maps, the radiomic SHAP values, and the cognitive item attention weights, and demonstrates strong causal effort: perturbation of the voxels in the top- 10 % of saliency reduced confidence by 25 %, while masking the random regions had less than ($<5 \%$) effect on confidence. These results collectively indicate that uncertainty-aware multimodal fusion and rigorous validation for interpretability are imperative in creating clinically permissible AD stage systems.

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)0,004
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,007
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: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Méthodes · Signal consensuel: Méthodes
Score de désaccord entre enseignants0,008
Score d'incertitude au seuil0,019

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0040,007
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,002
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0010,001
Communication savante0,0010,002
Science ouverte0,0020,002
Intégrité de la recherche0,0020,002
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0020,000

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 Opus0,051
Tête enseignante GPT0,325
Écart entre enseignants0,274 · 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
GenreMéthodes

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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Résumé présentoui

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