Nature子刊 | AI助力阿尔茨海默病早期检测:混合学习模型准确率超90%

文摘   2025-01-06 20:01   山东  

Bringing medical advances from the lab to the clinic.


关键词:AD;机器学习;深度学习Scientific Reports


阿尔茨海默病(AD)是一种神经退行性疾病,导致神经系统逐渐退化,影响人类大脑的认知能力。过去二十年中,磁共振成像(MRI)扫描的神经影像数据在研究与AD的发病和增长相关的脑病理学中得到了越来越多的应用。近年来,机器学习被用于检测和分类AD,深度学习模型也越来越多地被利用,尽管取得了一定的成功,但仍有改进空间【1】。

近日,Hafiz Ahmed Raza 等研究学者在期刊 Scientific Reports 上发表题为 A proficient approach for the classification of Alzheimer’s disease using a hybridization of machine learning and deep learning 的研究论文【2】研究成功开发了一种结合传统机器学习和深度学习模型的混合方法。在AD与认知正常(CN)以及轻度认知障碍稳定期(sMCI)与进展期(pMCI)的分类中表现出色,准确率分别达到91.84%和80.85%,优于现有方法。


如需原文,请加微信healsana获取,备注20241228SR-3

主要研究结果

🔷  混合方法的性能
  • 在AD与CN(阿尔茨海默病与认知正常)的分类中,准确率达91.84%。
  • 在sMCI与pMCI(轻度认知障碍稳定期与进展期)的分类中,准确率达80.85%。

🔷  性能指标
  • 精确度(Precision):在AD与CN分类中,精确度达到了93.48%;在sMCI与pMCI分类中,精确度达到了80%。
  • 召回率(Recall):在AD与CN分类中,召回率达到了89.58%;在sMCI与pMCI分类中,召回率达到了88.88%。
  • F1分数(F1 Score):在AD与CN分类中,F1分数达到了91.49%;在sMCI与pMCI分类中,F1分数达到了84.21%。
  • 特异性(Specificity):在AD与CN分类中,特异性达到了94%;在sMCI与pMCI分类中,特异性达到了70%。

🔷  与其他研究的比较
  • 本研究在AD与CN的分类中,准确率高于之前的所有研究。在sMCI与pMCI的分类中,本研究的准确率也是最高的。
  • 与传统的支持向量机(SVM)方法相比,本研究的混合方法在处理复杂的非线性模式时表现更好,尤其是在不需要显式选择核函数的情况下。


图1. 通用流程图

图2. 准确率和精确率曲线

图3. 召回率和F1分数曲线

编者按:

临床意义和科研启发:

研究通过混合机器学习和深度学习方法,显著提升了AD的早期检测和分类准确率,有利于更早识别AD患者,及时干预,改善生活质量。科研上,为处理复杂医学数据提供了新思路,强调了数据预处理和特征工程的重要性,为医学人工智能发展提供启示。


原文链接:
【1】Breijyeh Z, K. R. Comprehensive review on alzheimer’s disease: Causes and treatment. Molecules25(24), 5789 (2020).
【2】https://doi.org/10.1038/s41598-024-81563-z

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作者:Amber Wang,微信号:Healsana。助理:ChatGPT
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