摘要
背景:轻度认知障碍(MCI)被认为是阿尔茨海默病(AD)的早期阶段。我们研究的目的是分析 MCI 患者诊断的基本特征以及血清和影像学生物标志物,作为一种更客观和准确的方法。 方法:蒙特利尔认知测试用于测试 119 名年龄≥65 岁的患者。这些血清生物标志物被检测为餐前血糖、甘油三酯、总胆固醇、Aβ1-40、Aβ1-42 和 P-tau。所有受试者均使用 1.5T MRI (GE Healthcare, WI, USA) 进行扫描以获得 DWI、DTI 和 ASL 图像。 DTI用于计算各向异性分数(FA),DWI用于计算表观扩散系数(ADC),ASL用于计算脑血流量(CBF)。然后将所有图像注册到蒙特利尔神经病学研究所(MNI)的空间。在 116 个脑区中,通过自动解剖标记提取了 FA、ADC 和 CBF 的中位数。基本特征包括性别、文化程度、既往有高血压、糖尿病、冠心病病史。数据被随机分为训练集和测试集。将递归随机森林算法应用于MCI患者的诊断,采用递归特征消除(RFE)方法筛选显着的基本特征和血清及影像学标志物。分别计算了总体准确性、敏感性和特异性,以及测试集的 ROC 曲线和曲线下面积 (AUC)。 结果:当MCI诊断模型的变量为影像生物标志物时,随机森林的训练准确率为100%,检验正确率为86.23%,敏感性为78.26%,特异性为100%。结合基本特征、血清和影像学标志物作为MCI诊断模型的变量,随机森林的训练准确率为100%;检验准确率为97.23%,敏感性为94.44%,特异性为100%。 RFE分析显示,年龄、Aβ1-40和小脑_4_6分别是最重要的基本特征、血清生物标志物、影像生物标志物。 结论:影像生物标志物可有效诊断MCI。 MCI的基本性状生物标志物或血清生物标志物的诊断能力有限,但它们与影像生物标志物的结合可以提高诊断能力,如我们模型中94.44%的敏感性和100%的特异性所示。作为一种机器学习方法,随机森林在筛选重要影响因素的同时,可以帮助有效诊断 MCI。
关键词: 机器学习、算法、认知功能障碍、诊断工具、轻度认知障碍、筛查
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