Predicting Four-Year’s Alzheimer’s Disease Onset Using Longitudinal Neurocognitive Tests and MRI Data Using Explainable Deep Convolutional Neural Networks

神经认知 神经影像学 痴呆 卷积神经网络 人工智能 深度学习 认知 纵向研究 计算机科学 特征(语言学) 机器学习 物理医学与康复 疾病 医学 心理学 神经科学 内科学 病理 语言学 哲学
作者
Rohan Bapat,Da Ma,Timothy Q. Duong
出处
期刊:Journal of Alzheimer's Disease [IOS Press]
卷期号:97 (1): 459-469 被引量:1
标识
DOI:10.3233/jad-230893
摘要

Background: Prognosis of future risk of dementia from neuroimaging and cognitive data is important for optimizing clinical management for patients at early stage of Alzheimer’s disease (AD). However, existing studies lack an efficient way to integrate longitudinal information from both modalities to improve prognosis performance. Objective: In this study, we aim to develop and evaluate an explainable deep learning-based framework to predict mild cognitive impairment (MCI) to AD conversion within four years using longitudinal whole-brain 3D MRI and neurocognitive tests. Methods: We proposed a two-stage framework that first uses a 3D convolutional neural network to extract single-timepoint MRI-based AD-related latent features, followed by multi-modal longitudinal feature concatenation and a 1D convolutional neural network to predict the risk of future dementia onset in four years. Results: The proposed deep learning framework showed promising to predict MCI to AD conversion within 4 years using longitudinal whole-brain 3D MRI and cognitive data without extracting regional brain volumes or cortical thickness, reaching a balanced accuracy of 0.834, significantly improved from models trained from single timepoint or single modality. The post hoc model explainability revealed heatmap indicating regions that are important for predicting future risk of AD. Conclusions: The proposed framework sets the stage for future studies for using multi-modal longitudinal data to achieve optimal prediction for prognosis of AD onset, leading to better management of the diseases, thereby improving the quality of life.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
Billy发布了新的文献求助10
刚刚
1秒前
从容芮应助zhuann采纳,获得10
1秒前
eudora发布了新的文献求助10
2秒前
立夏完成签到 ,获得积分10
4秒前
4秒前
独孤刘完成签到,获得积分20
5秒前
wangyue发布了新的文献求助10
5秒前
lilililili发布了新的文献求助30
5秒前
doxiao发布了新的文献求助10
6秒前
YY完成签到,获得积分10
6秒前
乐乐应助语言的浅浅采纳,获得10
7秒前
7秒前
7秒前
ymh完成签到,获得积分10
9秒前
柳听白发布了新的文献求助10
10秒前
11秒前
11秒前
自信晟睿发布了新的文献求助10
12秒前
12秒前
Jasper应助张学友采纳,获得10
13秒前
活力太兰发布了新的文献求助50
14秒前
14秒前
15秒前
张才豪发布了新的文献求助10
15秒前
林红豆完成签到,获得积分10
16秒前
16秒前
18秒前
20秒前
雯雯子发布了新的文献求助10
20秒前
20秒前
dxtmm发布了新的文献求助10
20秒前
张学友完成签到,获得积分10
22秒前
22秒前
研友_VZG7GZ应助R喻andom采纳,获得10
23秒前
23秒前
兆辉发布了新的文献求助20
24秒前
55555发布了新的文献求助10
24秒前
25秒前
26秒前
高分求助中
Evolution 10000
Sustainability in Tides Chemistry 2800
юрские динозавры восточного забайкалья 800
Diagnostic immunohistochemistry : theranostic and genomic applications 6th Edition 500
Chen Hansheng: China’s Last Romantic Revolutionary 500
China's Relations With Japan 1945-83: The Role of Liao Chengzhi 400
Classics in Total Synthesis IV 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3150225
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2801322
关于积分的说明 7844073
捐赠科研通 2458853
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1308673
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 628556
版权声明 601721