【摘要】：阿爾茨海默癥(Alzheimer'sDisease,AD)是一種不可治愈的神經(jīng)退行性大腦疾病,也是老年人群中最常見(jiàn)的癡呆癥之一。根據(jù)報(bào)告,AD病患者數(shù)量從2000年至2010年增長(zhǎng)了 68%,并將在2050年達(dá)到1.15億。當(dāng)患者被確診為AD時(shí),AD病就已經(jīng)對(duì)患者的身體造成了不可挽回的損害。輕度認(rèn)知障礙(Mild CognitiveImpairment,MCI)是AD病一個(gè)必經(jīng)的前驅(qū)階段,也是AD病診斷的重要依據(jù)之一。最近的研究表明,每年大約有10%-15%的MCI患者轉(zhuǎn)化為AD,沒(méi)有轉(zhuǎn)化為AD的MCI患者可能轉(zhuǎn)變成其它形式的癡呆或穩(wěn)定在MCI的狀態(tài),在一些情況下,MCI患者也可能恢復(fù)健康�，F(xiàn)有的治療手段雖然無(wú)法治愈AD病,但能夠延緩AD病癥狀的發(fā)生。預(yù)測(cè)MCI患者是否會(huì)進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為AD,能夠讓患者及早的接受預(yù)防治療,增長(zhǎng)治療時(shí)間,從而提高患者及患者家屬的生活質(zhì)量,這對(duì)于患者家庭以及臨床病理研究都有著非常重要的意義。本文基于核磁共振成像數(shù)據(jù),對(duì)MCI到AD的轉(zhuǎn)化預(yù)測(cè)問(wèn)題進(jìn)行了研究。為了尋找更加有效的預(yù)測(cè)子(predictor),首先對(duì)現(xiàn)有的相關(guān)工作進(jìn)行了梳理,并分析了這些工作的不足。針對(duì)這些不足,本文分別提出了三種預(yù)測(cè)子,分別為:1)耦合特征預(yù)測(cè)子,通過(guò)耦合特征表達(dá)的方式對(duì)感興趣區(qū)域(Region of Interest,ROI)特征間的隱含關(guān)系進(jìn)行表達(dá)和利用,以減小向量特征表達(dá)中默認(rèn)特征間互相獨(dú)立所帶來(lái)的誤差;2)切面深度預(yù)測(cè)子,使用二維卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(2D-CNN)對(duì)MRI的切片特征進(jìn)行學(xué)習(xí),通過(guò)特征學(xué)習(xí)的方法來(lái)克服手工特征表達(dá)能力不足的問(wèn)題,并提高了轉(zhuǎn)化預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確率;3)空間深度預(yù)測(cè)子,使用三維卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(3D-CNN)對(duì)MR1圖像中的空間特征進(jìn)行挖掘,以解決使用2D-CNN處理三維體積圖像(3D Volumetric Image)造成的空間信息丟失問(wèn)題。在實(shí)驗(yàn)結(jié)果中,耦合特征預(yù)測(cè)子獲得了 75.4%的轉(zhuǎn)化預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率,相較于使用原始特征提高了 3.3%,驗(yàn)證了 ROI特征間關(guān)聯(lián)性的存在,并且ROI特征間的隱含關(guān)聯(lián)也與MCI到AD的轉(zhuǎn)化有關(guān)。在切面深度預(yù)測(cè)子中,本文首次提出在MRI切片上訓(xùn)練子分類器并組成投票器的預(yù)測(cè)方案,并對(duì)大腦中與疾病高相關(guān)的區(qū)域進(jìn)行了抽取,發(fā)現(xiàn)決策區(qū)域分布于海馬體、杏仁核、梭狀回、豆?fàn)钌n白球、顳極等大腦結(jié)構(gòu)中,與臨床結(jié)論相佐證。實(shí)驗(yàn)中,切面深度預(yù)測(cè)子獲得了 81.1%的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率,相較于基于特征工程的耦合特征預(yù)測(cè)子提高了 5.7%。在空間深度預(yù)測(cè)子的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,3D-CNN能夠更加有效的對(duì)空間特征進(jìn)行學(xué)習(xí),獲得了 83.1%的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率,并且在3D-CNN的方法中,AD與NC(Normal Control,健康被試)數(shù)據(jù)作為輔助數(shù)據(jù)參與學(xué)習(xí)能夠有效地提高M(jìn)CI到AD的轉(zhuǎn)化預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率。最后,本文還引入了神經(jīng)量表得分?jǐn)?shù)據(jù),通過(guò)將預(yù)測(cè)子與神經(jīng)量表得分拼接形成新的特征向量,再使用隨機(jī)森林分類器進(jìn)行二次預(yù)測(cè),獲得了更高的AD病轉(zhuǎn)化預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率。
【學(xué)位授予單位】：廈門(mén)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：R749.16;TP391.41
【圖文】：

缺氧性改變，造成大腦供血不足的原因可以是顱內(nèi)血管出血、顱內(nèi)血管硬化或壞逡逑死、顱外大血管或心臟病變等。ＡＤ病是患者數(shù)量最多的癡呆癥，以整體大腦組逡逑織萎縮和大腦代謝功能下降為主要臨床表現(xiàn)。圖１．１對(duì)比了正常人與ＡＤ病患者逡逑１逡逑

另一方面，為了加入無(wú)類標(biāo)的數(shù)據(jù)來(lái)降低經(jīng)驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)，直推式ＳＶＭ［１３］、高低逡逑密度分離［１４】等半監(jiān)督學(xué)習(xí)方法也被引入進(jìn)來(lái)，并取得了不錯(cuò)的結(jié)果。逡逑圖１．２截取自ＡＤＮＩ官網(wǎng)，顯示其數(shù)據(jù)在全球的下載量和分布情況，目前該逡逑數(shù)據(jù)庫(kù)在世界各地的下載了超過(guò)３０００萬(wàn)次，是截至２０１６年下載量的三倍。這表逡逑明阿爾茨海默癥正在全球范圍內(nèi)受到越來(lái)越廣泛的關(guān)注和研究。逡逑５逡逑

上竦那岫熱現(xiàn)

本文編號(hào)：2760645