馬薩諸塞大學(xué)阿默斯特分校的研究人員獲得了一項(xiàng)為期兩年、總額為278,118美元的國(guó)立衛(wèi)生研究院（NIH）撥款，用于開(kāi)發(fā)利用臨床數(shù)據(jù)（包括在實(shí)際情境中獲取的腦部MRI圖像）進(jìn)行早期預(yù)測(cè)阿爾茨海默病的新型深度學(xué)習(xí)模型。

該研究的最終目標(biāo)是通過(guò)MRI數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對(duì)阿爾茨海默病的更早期檢測(cè)，理想情況下是在癥狀發(fā)作前兩年或更長(zhǎng)時(shí)間，同時(shí)識(shí)別處于患病風(fēng)險(xiǎn)的患者群體，以便研究人員可以測(cè)試中斷疾病進(jìn)程的干預(yù)措施和藥物。為了創(chuàng)建這些預(yù)測(cè)模型，研究人員將使用多模式臨床數(shù)據(jù)，包括腦部MRI圖像。

馬薩諸塞大學(xué)信息與計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院的助理教授兼研究項(xiàng)目負(fù)責(zé)人Madalina（Ina）Fiterau博士表示：“這項(xiàng)研究使我們更接近將人們放入臨床試驗(yàn)的時(shí)機(jī)，那時(shí)大腦生物學(xué)仍然完好，并且可以采取措施。”她指出：“在診斷時(shí)，患者的大腦物質(zhì)已經(jīng)減少60％，而在那個(gè)階段已經(jīng)無(wú)法挽回。我們希望能夠盡早發(fā)現(xiàn)這些變化，至少在發(fā)病前兩年，然后根據(jù)這一發(fā)現(xiàn)確定哪些治療方法有效?！?/p>

研究的另一位主要研究者Joyita Dutta博士，生物醫(yī)學(xué)工程副教授，表示：“三年前我們可能無(wú)法說(shuō)到這一步，但現(xiàn)在許多新的藥物候選品正在涌現(xiàn)，我們正處于可以使用預(yù)測(cè)技術(shù)來(lái)識(shí)別潛在受試者以進(jìn)行疾病修飾療法的階段?！?/p>

之前的研究旨在使用阿爾茨海默病神經(jīng)影像學(xué)倡議（ADNI）的數(shù)據(jù)創(chuàng)建用于預(yù)測(cè)退行性疾病的深度學(xué)習(xí)模型。然而，這對(duì)于使研究結(jié)果具有普遍適用性構(gòu)成了挑戰(zhàn)，因?yàn)檫@些基于ADNI的模型使用經(jīng)過(guò)工程處理的數(shù)據(jù)。例如，其他研究使用軟件提取平均皮層厚度，而不是包含實(shí)際大腦皮層圖像。

Fiterau解釋說(shuō)：“ADNI包含從大腦圖像中提取的大量專業(yè)特征，這需要大量的特征工程和領(lǐng)域?qū)I(yè)知識(shí)?！彼f(shuō)：“在野外收集的數(shù)據(jù)不會(huì)具有這些專業(yè)特征。你將擁有MRI掃描，但沒(méi)有注釋?！彼赋觯骸斑@項(xiàng)撥款的目的是弄清楚如何將在專業(yè)精心策劃的數(shù)據(jù)集上訓(xùn)練的模型應(yīng)用于在野外收集的真實(shí)數(shù)據(jù)，以及在這種情況下模型的性能如何?！?/p>

這項(xiàng)研究的重要性在于它使預(yù)測(cè)算法能夠使用標(biāo)準(zhǔn)MRI而不需要專業(yè)數(shù)據(jù)，Dutta指出：“我在我的研究中廣泛使用PET掃描，但并非每個(gè)診所都收集阿爾茨海默病患者的PET圖像?！彼f(shuō)：“同時(shí)，MRI往往是神經(jīng)癥狀患者的首選成像模式。然而，臨床可用的MRI掃描通常是使用不同于ADNI的協(xié)議進(jìn)行的。因此，預(yù)測(cè)模型需要對(duì)‘野外收集的數(shù)據(jù)’具有普遍適用性，以便在實(shí)際中發(fā)揮作用?！?/p>

研究團(tuán)隊(duì)將使用深度學(xué)習(xí)從標(biāo)準(zhǔn)腦部MRI中提取特征，這些特征可以代替ADNI數(shù)據(jù)集中的專業(yè)特征。研究人員知道阿爾茨海默病影響的一些關(guān)鍵區(qū)域，如海馬體、大腦皮層和充滿液體的腦室腔，因此模型將被訓(xùn)練在這些區(qū)域上賦予更高的權(quán)重。

該研究還旨在克服ADNI數(shù)據(jù)中存在的模型偏見(jiàn)，即少數(shù)族裔的代表不足和高度受教育者的過(guò)度代表。在該數(shù)據(jù)集中，93％的參與者是白人，61％的受教育程度為16年或更多（美國(guó)平均為14年）。

編輯：周敏

排版：李麗