【摘 要】
:
阿尔茨海默病(Alzheimer’s Disease,AD)是一种渐进发展的常在中老年人群中产生的神经退行性疾病。该疾病往往随着认知能力,包括日常活动、决策能力逐渐丧失,同时也有可能会出现行动不便、失语、失用、失认等社会生活能力的衰退,一旦患者确诊为AD,那么将无法治愈。目前,临床上AD诊断主要是医生通过患者的神经影像(如磁共振成像)和多种量表评分(如简易精神状态检查量表、阿尔茨海默病症评估认知分
论文部分内容阅读
阿尔茨海默病(Alzheimer’s Disease,AD)是一种渐进发展的常在中老年人群中产生的神经退行性疾病。该疾病往往随着认知能力,包括日常活动、决策能力逐渐丧失,同时也有可能会出现行动不便、失语、失用、失认等社会生活能力的衰退,一旦患者确诊为AD,那么将无法治愈。目前,临床上AD诊断主要是医生通过患者的神经影像(如磁共振成像)和多种量表评分(如简易精神状态检查量表、阿尔茨海默病症评估认知分量表)相结合来判断患者目前疾病严重程度,是处于前期轻度认知障碍(Mild Cognitive Impairment,MCI)还是后期严重的AD状态,然后医生根据诊断对患者进行相应的治疗。但是在实际情况中,医生对患者进行评分量表打分比较耗时,对于依从性较差的患者,评分获取更加困难。随着磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)、计算机断层扫描等神经影像技术不断应用于AD的早期智能诊断,使用MRI来预测AD患者的临床评分被证明是非常适用的。而多时间点数据可以观察患者脑图信息在不同时间点的变化,从而可以收集到AD较为完整的发展信息以及变化过程中某个时间点的关键信息,更有利于监测疾病发展的情况及临床评分的预测。而之前研究大都是基于单时间点进行分析,因此,本文提出基于多时间点MRI数据进行建模分析,实现临床评分的智能预测,帮助医生对患者进行诊断和及时治疗,减少疾病对患者造成的痛苦和压力。据以上分析,本文提出基于多时间点数据进行联合深度学习的阿尔茨海默病评分预测模型,提出了两种预测模型方案,第一个模型是基础,第二个模型是优化,主要内容如下:第一,本文通过探索磁共振成像中的脑区特征与临床量表之间关系,提出基于多时间点数据的联合深度集成回归的阿尔茨海默病评分预测模型。具体而言:首先,采用组LASSO、相关熵和时间平滑项的联合特征学习方法,以探索在特征和临床评分中的内在关联,进而筛选最具信息性和与疾病相关的特征;然后,将筛选后的特征送入深度多项式网络进行特征编码,挖掘深层次特征;最后,使用支持向量集成回归实现未来时间点的临床评分预测,以此帮助医生对患者病情进行初步预判。第二,本文提出一种新的联合深度学习回归预测方法,基于联合独立循环神经网络(Independently Recurrent Neural Network,Ind RNN)回归预测阿尔茨海默病评分,进一步提高临床评分的预测精度。具体而言,采用组LASSO与相关熵相结合的特征选择方法进行降维,筛选与疾病较为相关的脑区特征;再联合多层Ind RNN去学习不同脑区之间的内在关联以及纵向数据之间的时间关联性,从而对MRI与临床量表之间的关系进行研究分析,建立联合深度学习网络模型,实现未来时间点的临床评分预测,预测患者的临床评分可能值,帮助医生对患者进行早期疾病状况的诊断并及时治疗。综上所述,本文基于多时间点数据进行联合深度学习预测临床评分的研究,分别提出了两种回归预测模型,在评分的预测精度上不断提高,继而实现一个通过MRI数据预测临床评分的模型构建。研究内容主要包括特征选择、回归预测两个关键步骤,广泛的实验被执行以证明所提出的方法在所采集的公共数据集上的有效性。本文使用基线、06月、12月、18月、24月和36月的实际评分去评估提出方法的预测性能。实验结果表明,最终本文提出的联合深度学习方法在预测未来18月、24月和36月的阿尔茨海默病症评估认知分量表获得的平均绝对误差值为3.12、3.84、2.83以及皮尔森相关系数值为0.83、0.81、0.86,大量的实验结果论证了本论文所提出方法的可行性和有效性。
其他文献
氢气传感器可以对氢气浓度进行实时监控和预警预报,目前已经在石油化工氢气管道检测,核电站安全壳内氢气检测,氢能源汽车和加氢站等环境中广泛的应用。在已经研究和报道的许多半导体氢传感器中,基于GaN的氢传感器由于其出色的传感性能,快速响应,宽的工作温度范围以及其固有特性(包括宽带隙和高激子结合能)而具有的很高的化学稳定性,被认为是一种具有广阔应用前景的氢气传感器。本文研究基于GaN半导体薄膜的栅极敏化场
目前,二维纳米材料凭借其优异的光热性能已经被广泛的应用于肿瘤的光热治疗。光热治疗作为一种非侵入性的治疗方式,相对于传统的化疗和放疗等方法有着毒副作用弱、操作方便且容易聚焦等优点,故开发出光热转化效率高的纳米材料是光热治疗的关键。除此之外,癌症诊疗一体化是将医学诊断成像与治疗结合起来,实现肿瘤的诊断与治疗于一体的目的。基于以上目的,本论文构建了两种新型二维纳米材料在分子影像如光声成像、CT成像和核磁
加载活细胞可编程形变的四维(4D)生物打印,由于具有快速构建复杂悬空结构的优势,而在生物制造和组织工程领域受到越来越多的关注。然而目前,大多数4D打印研究所使用的N-异丙基丙烯酰胺基的聚合物等材料,并不适合作为装载细胞的生物打印的生物墨水。真正实现加载活细胞的4D打印生物组织依然是一个巨大的挑战。基于此,在本文中,我们研究了一种简便可行的加载活细胞的三维(3D)打印可形变生物支架(即4D生物打印)
无论是街头小巷的DIY工坊,还是高端定制的DIY手作,DIY已然成为当下消费者日益追捧的消费方式。过去重科技而轻人文,科技的冷漠、飞快的节奏以及不堪重负的压力,都让人们越发渴望生活的温暖和精神层面的享受。很多企业也逐渐意识到以获取生产体验为目的的消费形式正成为社会趋势,因此如何设计合适的DIY业务也许是抢占消费者注意和培养消费者忠诚的制胜之道。消费者千人千面,对于DIY难度的感知也因人而异,所以有
全世界的癌症发病率和死亡率都在飞速增长。在过去几年中,葡萄糖氧化酶(Glucose Oxidase,GOx)被视为癌症治疗的“明星”催化剂。作为一种天然高效的生物催化酶,GOx可以特异性地催化葡萄糖降解生成葡萄糖酸和过氧化氢(H2O2)。这种催化反应不仅可以消耗葡萄糖,饿死肿瘤细胞,其生成的H2O2还可用于实现其他癌症疗法。然而,GOx作为一种蛋白酶,存在很多缺陷,例如稳定性低、半衰期短、在体内循
癌症诊疗一体化是一种将癌症成像诊断技术与治疗方法有机结合的新型生物医学技术,有望实现个性化医疗、实时监测治疗过程和疗效反馈。伴随纳米技术的蓬勃发展,癌症纳米诊疗技术引起广泛地关注,其中肿瘤微环境响应纳米诊疗技术,有望实现肿瘤微环境响应的肿瘤诊断和治疗。二氧化锰(MnO2)具有良好的肿瘤微环境响应性质,刺激响应性释放Mn2+,用于肿瘤磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,
肿瘤微环境(TME)由肿瘤细胞本身及其所处的内环境组成,与正常内环境具有明显差异。TME具有乏氧、高糖酵解活性、低p H、高间质压、过表达相关酶类和高水平活性氧化物(ROS)等特点,与癌细胞的生长、增殖、转移和侵袭密切相关。因此,利用TME的特性开发TME可激活的分子探针,通过非侵入性的成像手段对肿瘤进行可视化,这对癌症的诊断与治疗具有重要的意义。近红外荧光(NIRF)成像是一种传统的光学成像技术
目前,全球癌症死亡率居高不下,成为威胁人类健康的主要问题。然而,传统的手术治疗、放疗和化疗无法治愈癌症且有各自的局限性。光动力治疗(Photodynamic therapy,PDT)作为一种无创且毒副作用小的新型治疗方式受到了广泛的关注。典型的PDT由三个关键因素组成:光敏剂(Photosensitizer,PS)、光、氧气(O2)。在特定波长的光照下,PS吸收光的能量,把能量转移给分子氧,产生单
近年来,金纳米囊泡由于其独特的理化性质而受到广泛关注,其在药物运输、基因递送、分子影像、诊疗一体化等领域展现出巨大的应用潜力,已经广泛地用于智能诊疗剂的设计和构建。在特定外界刺激下,金纳米囊泡中聚合物的某些理化性质发生变化,因而通过调节外界刺激信号的开与关、信号的强度和类型来实现对金纳米囊泡的智能调控。但是由于现有的金纳米囊泡其聚合物不可降解的,降低了体内的清除效率,另外其用于肿瘤治疗方式单一,和
癫痫是由于大脑神经元的异常放电引起的局部脑区或者整个大脑出现神经性、功能性障碍的疾病。在全球范围内,至少有6500万癫痫患者身受癫痫的困扰,我国癫痫患者的人数约900万左右,已经成为我国第二大神经性疾病。其中,30%的癫痫患者不能通过服用抗癫痫药物而得到缓解,需要通过手术的方式进行治疗。致痫灶的精准溯源定位是实施手术治疗成功的关键前提,它决定了手术治疗的方案规划。目前临床上对致痫灶的定位主要是由经