Araştırma özeti
Kaynak özetin Türkçe makine çevirisi. Klinik kullanım öncesinde özgün yayınla karşılaştırılmalı; hekim incelemesi değildir. cc by
Arka planKantitatif manyetik rezonans görüntüleme (MRI) analizi, nörodejeneratif Parkinson sendromunun farklılaştırılmasında umut vaat etti ve son yıllarda progresif supranükleer palsi (PSP) gibi hastalıklar hakkındaki anlayışımızı önemli ölçüde geliştirdi.Bu çalışmanın amacı, PSP'yi sadece sağlıklı kontrollerden değil, aynı zamanda beyin yapısındaki değişiklikleri analiz ederek yapay zekaya (AI) dayanan MRI analiz algoritmalarını geliştirmek, uygulamak ve karşılaştırmaktı. Spesifik olarak, bu çalışma, algoritmalar için hastalık varyantları arasındaki ayrım için klinik olarak ilgili performans endeksleri sağlamak için çok önemli olan ilgi alanlarını (ROI'ler) ve ilgi alanlarını (TOI'ler) belirlemeye odaklanmıştır.MetodsMR verileri difüzyon tensör görüntüleme (DTI - fraksiyonel anizotropi istatistikleri (TFAS) ve T1 ağırlıklı (T1-w) verileri (corpus callosCC'nin doku analizi) içerir. 74 PSP hastası ve 63 kontrol içeren bir konu örneği, birden fazla bölgede 3.0T olarak kaydedildi. Diğer örnek, 1.5T'de kaydedilen 66 PSP hastası, 66 PD hastası ve 44 kontrolden oluşan tek bir bölgeden geldi. Çalışma için dört farklı makine öğrenme algoritması (ML) ve Tensor Flow kullanan derin öğrenme (DL) sinir ağı yaklaşımı uygulandı. Algoritmaların eğitimi, tek site verilerinin tamamını ve çoklu site verilerinin parçalarını içeren verilerin %80'inde gerçekleştirildi. Onaylama işlemi, kalan veriler üzerinde yürütüldü, böylece eğitim ve doğrulama verilerini tutarlı bir şekilde ayırdı.SonuçlarRastgele orman algoritması ve DL sinir ağı, sırasıyla %92 ve %95'lik birikimlerle PSP ve sağlıklı kontrolleri sınıflandırdı. Özellikle, DTI pons, orta beyin tegmentum, üstün serebral peduncle, putamen ve CC için önlemler türetmiştir. Ayrıca, PSP ve PD'nin %86 doğrulukla DL nöral ağ sınıflandırması 19 yapının önemini göstermiştir. En önemli dört özellik prefrontal beyaz madde için DTI türetilmiş önlemler, fasiculus frontoccipitalis, orta beyin tegmentum ve CC alanı II idi. Bu DL ağı, %88 hassasiyet ve %85 özgüllük elde etti, bu da Youden-index 0.72 ile sonuçlandı.Bu çalışmanın birincil amacı, PSP'yi kontroller ve PSP'yi sınıflandırmak için en az gerekli beyin yapılarını tanımlamak için çoklu ML-metodları ve bir DL yaklaşımını karşılaştırmaktı. Onları hiyerarşik önem sırasına göre sıralayarak PD. Bu şekilde, bu çalışma, yapay zeka yaklaşımlarının MRI'ya olan potansiyelini, nörodejeneratif Parkinsonizm'in varyantlarını ayırt etmek için olası tanısal ve bilimsel araçlar olarak gösterdi.
Özgün kaynak özetini okuyun
BackgroundQuantitative magnetic resonance imaging (MRI) analysis has shown promise in differentiating neurodegenerative Parkinsonian syndromes and has significantly advanced our understanding of diseases like progressive supranuclear palsy (PSP) in recent years.ObjectiveThe aim of this study was to develop, implement and compare MRI analysis algorithms based on artificial intelligence (AI) that can differentiate PSP not only from healthy controls but also from Parkinson disease (PD), by analyzing changes in brain structure and microstructure. Specifically, this study focused on identifying regions of interest (ROIs) and tracts of interest (TOIs) that are crucial for the algorithms to provide clinically relevant performance indices for the distinction between disease variants.MethodsMR data comprised diffusion tensor imaging (DTI - tractwise fractional anisotropy statistics (TFAS)) and T1-weighted (T1-w) data (texture analysis of the corpus callosum (CC)). One subject sample with 74 PSP patients and 63 controls was recorded at 3.0T at multiple sites. The other sample came from a single site, consisting of 66 PSP patients, 66 PD patients, and 44 controls, recorded at 1.5T. Four different machine learning algorithms (ML) and a deep learning (DL) neural network approach using Tensor Flow were implemented for the study. The training of the algorithms was performed on 80 % of the data, which included the entire single-site data and parts of the multiple-site data. The validation process was conducted on the remaining data, thereby consistently separating training and validation data.ResultsA random forest algorithm and a DL neural network classified PSP and healthy controls with accuracies of 92 % and 95 %, respectively. Particularly, DTI derived measures for the pons, midbrain tegmentum, superior cerebral peduncle, putamen, and CC contributed to high accuracies. Furthermore, DL neural network classification of PSP and PD with 86 % accuracy showed the importance of 19 structures. The four most important features were DTI derived measures for prefrontal white matter, the fasciculus frontooccipitalis, the midbrain tegmentum, and the CC area II. This DL network achieved a sensitivity of 88 % and specificity of 85 %, resulting in a Youden-index of 0.72.ConclusionThe primary goal of the present study was to compare multiple ML-methods and a DL approach to identify the least necessary set of brain structures to classify PSP vs. controls and PSP vs. PD by ranking them in a hierarchical order of importance. That way, this study demonstrated the potential of AI approaches to MRI as possible diagnostic and scientific tools to differentiate variants of neurodegenerative Parkinsonism.
Bilimsel değerlendirme
Araştırma sorusu
Sorunun kapsamı orijinal çalışma üzerinden değerlendirilir.
Yöntem ve örneklem
Çalışma tasarımı ve örneklem için kaynak makaleyi kontrol edin.
Temel bulgular
Bu kayıt için editoryal olarak onaylanmış bulgu özeti henüz yayımlanmadı.
Sınırlılıklar
Sonuçların genellenebilirliği, yanlılık ve klinik anlamı ayrıca incelenmelidir.
Bibliyografik veriden yöntem, örneklem veya klinik sonuç çıkarımı yapılmaz.