对多发性硬化症对生物大脑年龄的影响的分析和可视化
Catharina J A Romme1, Emma A M Stanley1, Pauline Mouches1
1Department of Radiology, Cumming School of Medicine, University of Calgary, Calgary, AB, Canada.
Frontiers in neurology
|October 25, 2024
概括
大脑年龄差距,衡量加速大脑衰老,是跟踪多发性硬化症 (MS) 患者神经退行的一个有价值的生物标志物. 这种深度学习方法在MS患者和健康人群之间发现了大脑衰老的显著差异.
科学领域:
- 神经成像和人工智能的人工智能
- 神经学和神经科学 神经学和神经科学
背景情况:
- 多发性硬化症 (MS) 中的神经退行率是一个关键的疾病生物标志物,但很难量化.
- 大脑年龄差距,即时间和预测的生物大脑年龄之间的差异,显示出在MS中作为神经退行生物标志物的潜力.
研究的目的:
- 评估基于图像的深度学习模型对预测MS患者大脑年龄差距的实用性.
- 为了比较健康个体和MS患者之间的大脑年龄差值.
主要方法:
- 一个卷积神经网络 (CNN) 在5,294个健康个体 (19-89岁) 的T1加权脑MRI上进行了训练,以预测生物大脑年龄.
- 美国有线电视新闻网模型计算了195名复发性复发性多发性硬化症患者 (20-60岁) 的大脑年龄差距.
- Saliency 地图被生成以确定CNN对两组年龄预测至关重要的大脑区域.
主要成果:
- 患有多发性硬化症的患者表现出加速的大脑衰老,与健康人 (0.23 ± 4.64年) 相比,大脑平均年龄差距 (6.98 ± 7.18年) 大得多.
- 在多发性硬化症患者中,大脑年龄差异与疾病发病,EDSS得分,疾病持续时间,病变体积和大脑辅酶分数相关.
- Saliency 地图显示了特定大脑区域的显著差异,包括心室和胰岛,表明MS中神经退行加速.
结论:
- 通过深度学习确定的大脑年龄差距,作为评估多发性硬化症疾病进展的有价值的替代生物标志物.
- 这种方法强调加速的大脑衰老是MS的特征,并确定了特定的区域影响.
