T1 を使用したアルツハイマー病診断のためのガウス マップ記述子の融合に基づく階層ベースの分類方法

Scientific Reports volume 13、記事番号: 13734 (2023) この記事を引用

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アルツハイマー病 (AD) は、最も深刻な高齢者の病気の 1 つと考えられています。 2015年、ADは米国の6番目の死因であると報告されている。 実質的に、非侵襲的イメージングは​​、AD のスクリーニング、診断、および進行をサポートするバイオマーカーを提供するために広く使用されています。 この研究では、ガウス記述子ベースの特徴が、磁気共鳴画像法 (MRI) の T1 強調画像を使用して、アルツハイマー病 (AD)、軽度認知障害 (MCI)、および正常対照 (NC) を区別するための効率的な新しいバイオマーカーであることが提案されています。 ガウス形状演算子、ガウス曲率、平均曲率など、いくつかのガウス マップ ベースの特徴が抽出されます。 次に、前述の機能がサポート ベクター マシン (SVM) に導入されます。 それらは、まず、海馬と扁桃体について別々に計算されました。 続いて機能の融合。 さらに、特徴抽出前の領域の融合も採用されました。 この研究では、AD、MCI、および NC のそれぞれ 45、55、および 65 症例で構成されるアルツハイマー病神経画像イニシアチブ (ADNI) データセットが任命されました。 形状演算子機能は他の機能よりも優れており、正常対異常、AD 対 MCI 分類の場合、それぞれ 74.6% と 98.9% の精度を示しました。

慢性進行性神経変性疾患の 1 つは AD です。 アルツハイマー病は、2015 年の米国における死亡原因の 6 番目です1。全体では、アルツハイマー病を抱えて生きている人は約 4,400 万人います。 さらに言えば、今後 20 年間で、影響を受ける人の推定数は 2 倍になるでしょう。 つまり、2050 年までに 85 人に 1 人が AD2 になることになります。 これは、脳細胞の死によるいくつかの行動の変化と記憶漏洩に関連する認知症疾患であると考えられています3。 初期アルツハイマー病の症状は、30 歳代から 60 歳代の間に始まります。 最初の症状は患者ごとに異なります。 記憶障害は、多くの場合、最初の認知障害の兆候の 1 つです。 病気が進行すると、さらなる記憶喪失やその他の認知障害が発生するため、軽度認知障害 (MCI) と診断される場合があります。 この段階では、患者は日常的な撹拌を行うことがありますが、その適切性は最小限に抑えられます。 MCIは20～30年間続く可能性があるため、最も長い段階であると考えられています。 アルツハイマー病は、前臨床段階、軽度（初期段階と呼ばれることもあります）、中程度、重度（後期段階と呼ばれることもあります）というさまざまな段階で進行します。 患者が5年間生存する可能性のある病気の後期段階は、通常、患者の死亡で終わります4。

AD の平均は今後数年間で劇的に増加すると予測できるためです。 しかし、その早期診断と治療は、現代科学において不可欠な課題として機能します。 さらに、神経画像化の進歩と新しいバイオマーカーの発見の試みにより、アルツハイマー病に対する私たちの理解が変わりつつあります。 構造化磁気共鳴画像法 (MRI) には、解剖学的構造を詳細に描写できる幅広い軟組織コントラストがあり、MRI を使用した新しいバイオマーカーベースの定義により神経変性を測定できます4,5。 アルツハイマー病患者の MRI 画像解析における初期の研究は、脳/領域の萎縮 (または脳/領域の体積) を推定することに焦点を当てており 6,7,8、脳からの白質の高信号などの組織特性の変化による MRI 信号の変化を定量化します。 T2強調画像9． Damulina ら 10 は、正常対照被験者と AD 患者を比較して、さまざまな脳領域における WMH 負荷を計算し、AD 患者、特に脳室周囲、頭頂白質、および皮質下前頭部の脳領域において WMH 負荷が上昇していることを確認しました。 他の研究者は、正常な対照被験者と比較したアルツハイマー病患者の局所的な体積変化を分析することによって、海馬およびその近くの内側側頭構造の萎縮を強調しています6、7、8、11。