摘要
背景:由于阿尔茨海默病(AD)的模式变化非常复杂,很难用特定的因素对其进行评估。最近,新的机器学习方法被用于解决局限性。 目的:本研究的目的是调查分类和预测的方法——即采用基于机器学习(ML)的脑灰质体积(GMV)优化组合特征集(OCF)和定量易感性图谱(QSM)对认知正常(CN)老年人、遗忘型轻度认知损害者(aMCI)、轻度和中度AD患者进行预测的方法。 材料与方法:共纳入57例患者,CN患者19例,aMCI患者19例,AD患者19例,合并GMV和QSM。感兴趣区域(ROIs)被定义为AD脑内铁含量丰富和淀粉样蛋白聚集区。为了区分这三组被试,利用GMV值和QSM值对三种不同核心的支持向量机(SVM)和OCF集的支持向量机(SVM)进行运算。为了预测aMCI阶段,使用OCF集建立基于回归的ML模型,并将预测结果与临床数据的准确性进行比较。 结果:在CN和aMCI组的分类中,使用第2 SVM分类器(AUC = 0.94)的GMVs(海马和内嗅觉皮质)和QSMs(海马和丘脑后结节)数据组合显示了最高的准确率。在aMCI和AD组的分类中,使用第2 SVM分类器(AUC = 0.93) 的GMVs(扁桃体、内嗅觉皮层和后扣带皮层?)和QSMs(海马和丘脑后结节)数据组合显示了最高的准确率。在CN和AD组的分类中,使用第2 SVM分类器(AUC = 0.99)的GMVs(扁桃体、内嗅觉皮层和后扣带皮层)和QSMs(海马和丘脑后结节)数据的组合显示了最高的准确率。为了从CN预测aMCI,利用GMV和QSM数据建立的基于OCF集的指数高斯过程回归模型显示了与临床数据(RMSE = 0.319)最相似的结果(RMSE = 0.371)。 结论:本文提出的基于GMV和QSM的ML方法的OCF对aMCI阶段受试者的分类和预测具有良好的效果。因此,它可以作为个性化分析或诊断辅助程序进行诊断。
关键词: 阿尔茨海默病(AD),轻度认知功能障碍(MCI),定量易感性图谱(QSM),脑灰质体积(GMV),神经退化疾病,健忘。
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