人工智能預(yù)測(cè)阿爾茨海默病診斷前的幾年

根據(jù)發(fā)表在《放射學(xué)》雜志上的一項(xiàng)研究，人工智能技術(shù)提高了大腦成像預(yù)測(cè)阿爾茨海默病的能力。

及時(shí)診斷阿爾茨海默病非常重要，因?yàn)橹委熀透深A(yù)措施在疾病早期更有效。然而，早期診斷被證明具有挑戰(zhàn)性。研究將疾病過(guò)程與代謝變化聯(lián)系起來(lái)，例如大腦某些區(qū)域的葡萄糖攝取，但這些變化可能很難識(shí)別。該研究的合著者、加州大學(xué)舊金山分校(UCSF)放射學(xué)和生物醫(yī)學(xué)成像系的Jae Ho Sohn博士說(shuō)：“大腦中葡萄糖攝取模式的差異非常細(xì)微且分散?！叭藗兩朴诎l(fā)現(xiàn)疾病的特定生物標(biāo)志物，但代謝變化代表著一個(gè)更為全球性和微妙的過(guò)程。”

這項(xiàng)研究的資深作者、來(lái)自美國(guó)加州大學(xué)舊金山分校的醫(yī)學(xué)博士本杰明弗蘭克(Benjamin Franc)通過(guò)放射學(xué)大數(shù)據(jù)研究小組聯(lián)系了加州大學(xué)伯克利分校的本科生Sohn博士和丁，這是一個(gè)由專注于放射學(xué)的醫(yī)學(xué)和工程專業(yè)人士組成的多學(xué)科團(tuán)隊(duì)。數(shù)據(jù)科學(xué)。弗蘭克博士對(duì)應(yīng)用深度學(xué)習(xí)很感興趣，深度學(xué)習(xí)是一種人工智能，在這種智能中，機(jī)器通過(guò)像人類這樣的例子來(lái)學(xué)習(xí)，以發(fā)現(xiàn)和預(yù)測(cè)阿爾茨海默病中大腦代謝的變化。研究人員使用一種叫做18-氟脫氧葡萄糖正電子發(fā)射斷層掃描(FDG-正電子發(fā)射斷層掃描)的特殊成像技術(shù)來(lái)訓(xùn)練深度學(xué)習(xí)算法。在FDG正電子發(fā)射斷層掃描中，放射性葡萄糖化合物FDG被注入血液。然后，PET掃描可以測(cè)量腦細(xì)胞的FDG攝取，這是代謝活動(dòng)的指標(biāo)。

研究人員從阿爾茨海默氏病(ADNI)神經(jīng)成像倡議獲得數(shù)據(jù)，這是一項(xiàng)主要的多地點(diǎn)研究，重點(diǎn)是臨床試驗(yàn)，以改善這種疾病的預(yù)防和治療。ADNI數(shù)據(jù)集包括來(lái)自1002名患者的2100多張F(tuán)DG正電子發(fā)射斷層掃描腦圖像。研究人員在90%的數(shù)據(jù)集上訓(xùn)練深度學(xué)習(xí)算法，然后在剩下的10%的數(shù)據(jù)集上進(jìn)行測(cè)試。通過(guò)深度學(xué)習(xí)，算法可以自學(xué)阿爾茨海默病對(duì)應(yīng)的代謝模式。

最后，研究人員在一組來(lái)自40名從未接受過(guò)研究的患者的40項(xiàng)獨(dú)立影像檢查中測(cè)試了該算法。當(dāng)疾病在最終診斷前平均檢測(cè)超過(guò)六年時(shí)，該算法達(dá)到100%的靈敏度。“我們對(duì)算法的性能非常滿意，”Sohn博士說(shuō)?！八梢灶A(yù)測(cè)每一個(gè)發(fā)展成老年癡呆癥的病例。”盡管他警告說(shuō)，他們的獨(dú)立測(cè)試集非常小，需要通過(guò)更大規(guī)模的多機(jī)構(gòu)前瞻性研究進(jìn)一步驗(yàn)證，但Sohn博士說(shuō)，該算法可以成為一個(gè)有用的工具，以補(bǔ)充放射科醫(yī)生的工作——特別是與其他生化和成像測(cè)試——并為早期治療干預(yù)提供機(jī)會(huì)。他說(shuō)：“如果我們?cè)谒邪Y狀都出現(xiàn)的時(shí)候診斷出阿爾茨海默病，那么大腦體積就會(huì)減少到無(wú)法干預(yù)的程度?！叭绻覀兡芨绨l(fā)現(xiàn)，研究人員將有機(jī)會(huì)找到更好的方法來(lái)減緩甚至阻止疾病進(jìn)程?！?

加州大學(xué)舊金山分校的Youngho Seo博士認(rèn)為，未來(lái)的研究方向包括訓(xùn)練深度學(xué)習(xí)算法，尋找與-淀粉樣蛋白和tau蛋白積累相關(guān)的模式。大腦中異常的蛋白質(zhì)團(tuán)塊和纏結(jié)是阿爾茨海默病的特異性標(biāo)志。擔(dān)任本研究的指導(dǎo)顧問(wèn)之一?！叭绻缙谑褂肍DG-PET結(jié)合人工授精可以預(yù)測(cè)阿爾茨海默病，那么淀粉樣斑塊和tau蛋白PET的成像可能會(huì)增加另一個(gè)重要的預(yù)測(cè)能力，”他說(shuō)。

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