基于機(jī)器學(xué)習(xí)的阿爾茲海默癥分類(lèi)預(yù)測(cè)

李彩，范炤

1.山西醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院，山西太原030001；2.山西醫(yī)科大學(xué)轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究中心，山西太原030001

前言

阿爾茲海默病（Alzheimer′s Disease,AD）是一種以認(rèn)知和智力損害、行為生活能力下降為主要特點(diǎn)的神經(jīng)退行性腦疾病，發(fā)病原因尚不明確，且缺少有效徹底的治療方案，是臨床上導(dǎo)致癡呆的主要原因［1-2］。輕度認(rèn)知障礙（Mild Cognitive Ⅰmpairment,MCⅠ）是介于正常衰老和癡呆之間的一種過(guò)渡狀態(tài)，在6年后有80%轉(zhuǎn)化為癡呆［3］。如果在AD 早期階段對(duì)患者進(jìn)行干預(yù)治療，可延緩AD 發(fā)病時(shí)間［4］。所以，針對(duì)早期AD患者的高效診斷、識(shí)別AD的前驅(qū)階段的研究十分有必要。目前廣泛應(yīng)用于AD 分類(lèi)預(yù)測(cè)的辦法是應(yīng)用各種機(jī)器學(xué)習(xí)算法，利用單模態(tài)影像學(xué)數(shù)據(jù)或多模態(tài)影像數(shù)據(jù)，或結(jié)合人口統(tǒng)計(jì)學(xué)特征和遺傳學(xué)資料作為特征變量，以尋求最佳分類(lèi)預(yù)測(cè)解決方案。邏輯回歸已經(jīng)用于多種臨床應(yīng)用［5-7］，但對(duì)AD 分類(lèi)還少有研究，邏輯回歸的大量應(yīng)用和迅速發(fā)展為其用于AD 分類(lèi)提供了良好借鑒。Challis等［8］采用貝葉斯高斯過(guò)程邏輯回歸對(duì)77 例受試者分類(lèi)，區(qū)分正常老年人（Normal Controls,NC）和早期輕度認(rèn)知障礙（Early Mild Cognitive Ⅰmpairment,EMCⅠ）患者、EMCⅠ患者和AD 患者之間的差異，結(jié)果并不理想，且模型樣本量相對(duì)特征數(shù)量較小，可能存在過(guò)擬合問(wèn)題。此外，該模型沒(méi)有考慮正規(guī)教育年限和性別對(duì)疾病的影響。Desikan 等［9］用邏輯回歸建立自動(dòng)核磁共振成像（Magnetic Resonance Ⅰmaging,MRⅠ）測(cè)量?jī)?nèi)嗅皮層厚度、海馬體積和超邊緣回厚度，以識(shí)別MCⅠ患者和AD 患者的模型，該模型雖然在臨床診斷的AD 和MCⅠ群體得到推廣，但在存在一系列認(rèn)知障礙和癡呆亞型的臨床環(huán)境中，這些程序可能不太準(zhǔn)確。……