PD-ARnet: a deep learning approach for Parkinson's disease diagnosis from resting-state fMRI

静息状态功能磁共振成像 神经科学 帕金森病 功能连接 计算机科学 心理学 物理医学与康复 医学 认知心理学 疾病 病理
作者
Guangyao Li,Yalin Song,Mingyang Liang,Junyang Yu,Rui Zhai
出处
期刊:Journal of Neural Engineering [IOP Publishing]
卷期号:21 (5): 056016-056016 被引量:1
标识
DOI:10.1088/1741-2552/ad788b
摘要

Abstract Objective . The clinical diagnosis of Parkinson’s disease (PD) relying on medical history, clinical symptoms, and signs is subjective and lacks sensitivity. Resting-state fMRI (rs-fMRI) has been demonstrated to be an effective biomarker for diagnosing PD. Approach. This study proposes a deep learning approach for the automatic diagnosis of PD using rs-fMRI, named PD-ARnet. Specifically, PD-ARnet utilizes Amplitude of Low Frequency Fluctuations and Regional Homogeneity extracted from rs-fMRI as inputs. The inputs are then processed through a developed dual-branch 3D feature extractor to perform advanced feature extraction. During this process, a Correlation-Driven weighting module is applied to capture complementary information from both features. Subsequently, the Attention-Enhanced fusion module is developed to effectively merge two types of features, and the fused features are input into a fully connected layer for automatic diagnosis classification. Main results. Using 145 samples from the PPMI dataset to evaluate the detection performance of PD-ARnet, the results indicated an average classification accuracy of 91.6% (95% confidence interval [CI]: 90.9%, 92.4%), precision of 94.7% (95% CI: 94.2%, 95.1%), recall of 86.2% (95% CI: 84.9%, 87.4%), F1 score of 90.2% (95% CI: 89.3%, 91.1%), and AUC of 92.8% (95% CI: 91.1%, 95.0%). Significance. The proposed method has the potential to become a clinical auxiliary diagnostic tool for PD, reducing subjectivity in the diagnostic process, and enhancing diagnostic efficiency and consistency.

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