研究人員開發(fā)并驗(yàn)證了一種基于深度學(xué)習(xí)的方法，可以根據(jù)常規(guī)收集的臨床大腦圖像檢測(cè)阿爾茨海默病。

《每日科學(xué)》

2023年3月3日消息

盡管研究人員在使用高質(zhì)量腦成像（研究級(jí)）檢查來(lái)檢測(cè)阿爾茨海默病的跡象方面取得了長(zhǎng)足進(jìn)展，但麻省總醫(yī)院（Massachusetts General Hospital，MGH）的一個(gè)團(tuán)隊(duì)最近開發(fā)了一種依賴于常規(guī)收集的臨床腦圖像的準(zhǔn)確檢測(cè)方法。這一進(jìn)步可能會(huì)帶來(lái)更準(zhǔn)確的診斷。

在這項(xiàng)發(fā)表在《公共科學(xué)圖書館：綜合》（PLOS ONE）雜志上的研究中，麻省總醫(yī)院系統(tǒng)生物學(xué)中心研究員、馬薩諸塞州阿爾茨海默病研究中心研究員 Matthew Leming 博士和他的同事們使用了深度學(xué)習(xí)（一種使用大量數(shù)據(jù)和復(fù)雜算法來(lái)訓(xùn)練模型的機(jī)器學(xué)習(xí)）和人工智能來(lái)檢測(cè)阿爾茨海默病。

研究于2023年3月2日發(fā)表在《PLOS ONE》（最新影響因子：3．752）雜志上

在這種情況下，科學(xué)家們根據(jù) 2019 年之前在 MGH 看到的患有和沒有阿爾茨海默病的患者的腦磁共振圖像數(shù)據(jù)開發(fā)了一種阿爾茨海默病檢測(cè)模型。

接下來(lái)，該小組在五個(gè)數(shù)據(jù)集上測(cè)試了該模型——MGH 2019 年后，布萊根婦女醫(yī)院 2019 年前和后，以及外部醫(yī)療系統(tǒng) 2019 年前和后——以查看它是否可以基于真實(shí)世界的臨床數(shù)據(jù)準(zhǔn)確檢測(cè)阿爾茨海默病，而不管是哪家醫(yī)院和時(shí)間。

總的來(lái)說(shuō)，這項(xiàng)研究涉及了 2，348 名阿爾茨海默病風(fēng)險(xiǎn)患者的 11，103 張圖像和 8，456 名非阿爾茨海默病患者的 26，892 張圖像。在所有五個(gè)數(shù)據(jù)集中，該模型檢測(cè)阿爾茨海默病風(fēng)險(xiǎn)的準(zhǔn)確率為 90．2％。

這項(xiàng)工作的主要創(chuàng)新之處在于，它能夠檢測(cè)出阿爾茨海默病，而不考慮年齡等其他變量�！�阿爾茨海默病通常發(fā)生在老年人身上，因此深度學(xué)習(xí)模型通常很難檢測(cè)到罕見的早發(fā)病例，” Leming 說(shuō)，“當(dāng)發(fā)現(xiàn)大腦特征與患者的年齡過(guò)度相關(guān)，我們通過(guò)讓深度學(xué)習(xí)模型對(duì)這些大腦特征‘無(wú)視’來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題�！�

Leming 指出，疾病檢測(cè)中另一個(gè)常見的挑戰(zhàn)，特別是在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中，是處理與訓(xùn)練集非常不同的數(shù)據(jù)。例如，在 GE 制造的掃描儀上訓(xùn)練的深度學(xué)習(xí)模型可能無(wú)法識(shí)別西門子制造的掃描儀上收集的磁共振圖像。

該模型使用不確定性度量來(lái)確定患者數(shù)據(jù)是否與訓(xùn)練時(shí)的數(shù)據(jù)差異太大，以至于無(wú)法成功預(yù)測(cè)。

“這是唯一一項(xiàng)使用常規(guī)收集的腦磁共振成像來(lái)試圖檢測(cè)失智癥的研究。雖然已經(jīng)進(jìn)行了大量通過(guò)腦磁共振檢測(cè)阿爾茨海默病的深度學(xué)習(xí)研究，但這項(xiàng)研究朝著在現(xiàn)實(shí)世界的臨床環(huán)境中（而不是完美的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境）實(shí)際執(zhí)行邁出了實(shí)質(zhì)性的一步，” Leming 說(shuō)，“我們的研究結(jié)果具有跨地點(diǎn)、跨時(shí)間和跨人群的普遍性，為這種診斷技術(shù)的臨床應(yīng)用提供了強(qiáng)有力的證據(jù)�！�

始創(chuàng)于1811年的麻省總醫(yī)院

參考文獻(xiàn)

Source：Massachusetts General Hospital

Artifical intelligence approach may help detect Alzheimer＇s disease from routine brain imaging tests

Reference：

Matthew Leming， Sudeshna Das， Hyungsoon Im． Adversarial confound regression and uncertainty measurements to classify heterogeneous clinical MRI in Mass General Brigham． PLOS ONE， 2023； 18 （3）： e0277572 DOI： 10．1371／journal．pone．0277572

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       原文標(biāo)題 : 人工智能方法可能有助于從常規(guī)腦成像檢查中發(fā)現(xiàn)阿爾茨海默病