对跨学科队列的大脑年龄差距的分析和预测模型架构的分析
Lara Dular1, Žiga Špiclin1, For The Alzheimer's Disease Neuroimaging Initiative1
1University of Ljubljana, Faculty of Electrical Engineering, Tržaška cesta 25, 1000 Ljubljana, Slovenia.
Biomedicines
|September 28, 2024
概括
使用深度学习模型预测的大脑年龄差距 (BAG) 在各种神经疾病中显示出显著的差异. 阿尔茨海默氏症痴呆症和多发性硬化症始终显示出最大的BAG,这表明这些疾病中的大脑衰老加速.
科学领域:
- 神经成像是一种神经成像.
- 人工智能的人工智能
- 生物标志物发现发现
背景情况:
- 从MRI扫描中得出的大脑年龄差距 (BAG) 作为神经和精神疾病的生物标志物.
- 深度学习模型越来越多地用于大脑年龄的预测.
研究的目的:
- 为了比较五种深度学习模型在各种神经疾病中预测大脑年龄差距 (BAG) 的性能.
- 评估BAG预测在不同疾病队列和模型架构中的一致性.
主要方法:
- 利用五种深度学习模型 (2D/3D VGG,RelationNet,ResNet,SFCN) 来从T1加权的MRI扫描中预测大脑年龄.
- 对健康对照组和患有睡眠呼吸暂停,糖尿病,多发性硬化症,帕金森病,轻度认知障碍和阿尔茨海默病的队列进行了评估.
- 采用严格的统计分析,包括重复模型训练和线性混合效应模型.
主要成果:
- 所有模型都检测到糖尿病,多发性硬化症,轻度认知障碍和阿尔茨海默病的显著阳性BAG.
- SFCN模型显示了最高的整体BAG,特别是在阿尔茨海默氏症痴呆症 (6.48年).
- 随着年龄的增长,观察到BAG下降的趋势,在患病的队列中更为明显.
结论:
- 阿尔茨海默氏症痴呆症和多发性硬化症始终显示出最大的BAG,证实了加速的大脑衰老.
- 该SFCN模型在检测跨疾病的BAG中表现出最高的灵敏度.
- 随着年龄的增长,BAG的下降趋势表明疾病进展,生存偏差和治疗效应的复杂相互作用.


