基于3D卷积神经网络的阿尔茨海默症及轻度认知功能障碍诊断.pdf

【阿尔茨海默症与轻度认知功能障碍】阿尔茨海默病（AD）是一种常见的神经系统退行性疾病，表现为渐进性的认知衰退，最终可能导致老年痴呆。轻度认知功能障碍（MCI）则被视为AD的前期阶段，患者认知能力下降但生活能力未受显著影响。早期识别和干预MCI对于延缓或防止其转变为AD至关重要。 【3D卷积神经网络（3DCNN）】3DCNN是深度学习中的一个重要模型，尤其适用于处理三维数据，如医学影像。在本研究中，3DCNN被用来分析MRI图像，自动提取大脑结构特征，以区分AD、MCI和正常对照组。相较于传统的机器学习方法，3DCNN能自动学习和理解图像的复杂模式，无需人工提取特征，提高了诊断效率和准确性。 【MRI图像分析】MRI是一种非侵入性的神经影像技术，能够揭示大脑的结构变化，是AD和MCI研究中常用的技术。通过MRI扫描，可以观察到AD患者的大脑萎缩现象，为诊断提供依据。本研究利用ADNI数据库中的MRI图像，包含了不同时间点的数据，以获取更全面的信息。 【数据预处理】在使用MRI图像进行深度学习之前，通常需要进行数据预处理。这包括将DICOM格式图像转换为NIfTI格式，使用大脑提取算法（BET）去除头骨等非脑组织，将图像配准到标准模板，以及进一步去除小脑和黑背景体素，以标准化图像并降低计算复杂度。 【模型构建与性能】研究设计了一个3DCNN模型，用于AD与CN、AD与MCI的分类。实验结果显示，模型在AD与CN的分类准确率达到96.7%，AUC为0.983，在AD与MCI的分类中准确率为94.7%，AUC为0.966。这些高精度的结果表明3DCNN模型在AD和MCI的诊断中有显著的优势，可能成为辅助诊断的有效工具。 总结来说，本研究利用3DCNN对MRI图像进行分析，成功地提高了AD和MCI的诊断准确率，为临床提供了潜在的自动化诊断支持。这种深度学习方法不仅提高了诊断效率，还有望在未来的医疗实践中发挥更大的作用，帮助更早地识别出阿尔茨海默症和轻度认知功能障碍，以便及时采取干预措施。