使用大脑血液流动模式对患有双极性障碍的年轻人与健康的年轻人进行分类
Nicholas J Luciw1, Anahit Grigorian1, Mikaela K Dimick1
1From Hurvitz Brain Sciences, Sunnybrook Research Institute, Toronto, Ont. (Luciw, Jiang, Graham, MacIntosh); the Department of Medical Biophysics, University of Toronto, Toronto, Ont. (Luciw, Jiang, Chen, Graham, MacIntosh); the Centre for Youth Bipolar Disorder, Centre for Addiction and Mental Health, Toronto, Ont. (Grigorian, Dimick, Goldstein); the Department of Pharmacology and Toxicology, University of Toronto, Toronto, Ont. (Dimick, Goldstein); the Rotman Research Institute, Baycrest Health Sciences, Toronto, Ont. (Chen); the Institute of Biomedical Engineering, University of Toronto, Toronto, Ont. (Chen); the Department of Psychiatry, University of Toronto, Toronto, Ont. (Goldstein); the Sandra Black Centre for Brain Resilience & Recovery, Toronto, Ont. (MacIntosh); the Computational Radiology & Artificial Intelligence Unit, Oslo University Hospital, Norway (MacIntosh).
大脑血流 (CBF) 模式可以高准确地区分患有双相情感障碍 (BD) 的年轻人与健康的对照. 全球和多变量CBF特征都有效地分类个人,在神经成像中提供新的诊断潜力.
科学领域:
- 神经成像是一种神经成像.
- 精神病学是一个精神病学.
- 生物医学工程 生物医学工程
背景情况:
- 临床神经影像通常侧重于群体差异,但个人级别的分类对于个性化医学至关重要.
- 多变量成像特征有可能对患有精神疾病的个体进行分类.
- 年轻人的双极性障碍 (BD) 提出了诊断挑战,需要先进的分析方法.
研究的目的:
- 用灰色物质脑血流 (CBF) 数据将患有双相情感障碍 (BD) 的年轻人与健康的对照人分类.
- 根据CBF指标,评估物流回归模型在区分这些群体中的有效性.
- 为了比较全球CBF与多变量CBF特征的分类性能.
主要方法:
- 利用3特斯拉MRI获得伪连续的动脉旋转标记,休息状态功能MRI (rfMRI) 和T1加权图像,来自患有BD和健康对照的年轻人.
- 采用了三种逻辑回归模型,使用平均灰色物质CBF,基于PCA的定量CBF或基于PCA的相对CBF特征进行分类,控制年龄和性别.
- 使用rfMRI数据进行了比较分析.
主要成果:
- 包括46名患有BD的青少年和49名健康对照.
- 全球平均CBF和多变量定量CBF特征表现出高于概率的分类性能,相互可比.
- 多变量分类器在特定区域的BD患者中发现了显著较低的CBF (ΔCBF = -2.94 mL/100 g/min; p = 0.047),尽管CBF图像和特征图的总体关联在组之间没有显著差异 (p = 0.13).
- 使用rfMRI数据时,分类性能下降.
结论:
- 灰色物质的CBF特征可以通过物流回归来分类患有BD的年轻人与健康的对照人,准确度高于机会.
- 一个单一的全球CBF特征可以提供类似于更复杂的多变量CBF特征的分类性能.
- 这些发现表明,CBF成像是对患有BD的年轻人个体级别分类的有希望的工具.
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