人工智能+阿尔茨海默

Posted by     --Jamesjin63-- on Tuesday, November 8, 2022

1)整合颅脑MRI、外周血生物标记物、感官指标、运动评估等“多组学模式”数据,通过人工智能算法构建阿尔茨海默病发病风险预警模型;

发病结局

MCI为第一临床结局指标,AD确诊为第二临床结局指标。

构建模型
  1. 数据预处理 研究MCI/AD的数据特征,包括影像组学(MRI)、基因组学、外周血AD生物标志物、临床表型(感官指标、神经心理测验、运动指标)等多维度数据在MCI/AD及正常组人群的分布特征及比较。 影像学数据(颅脑MRI):通过深度学习提取的MRI图片的特征值信息,并入MCI及AD的数据库。

  2. MCI 预测模型 在上述数据库中,然后使用特征选择方法筛选出用于建立预测模型的特征子集,通过机器学习算法(随机森林、神经网络等)构建多模态 MCI 发生风险模型。

  3. AD 预测模型 同样,在上述数据库中,使用特征选择方法筛选出用于建立预测模型的特征子集,这里在融入病患的MCI特征;即MCI是介于AD与正常人之间的过渡状态。需要在MCI人群再次识别,发展为AD的人群。再次通过机器学习算法(随机森林、神经网络等)构建多模态 AD 发生风险模型。

  4. 模型评价与验证 针对现有机器学习算法的不足进行改进,并通过建立预测模型的方法,以模型准确率、特异性以及敏感性作为模型效果的评价标准,对比模型改进前后的效果验证改进方法的可行性。

2)基于“多组学模式”数据,绘制 AD 相关的认知连续谱的效用仍有待在一般社区人群中进行评估。

正常人发展至AD,是一个缓慢变化过程;即通过现有多组学数据,结合机器学习算法,探究能够预测发生发展为MCI/AD的敏感因素,如外周血 AD 标志物等。

  1. 发病结局:
    MCI为第一结局指标,AD为第二结局指标,并考虑发生MCI/AD时间。

  2. 模型选择:
    在进行MCI和AD进展预测同时,需要考虑时间因素,既往研究对最终变量的确定为MCI和AD,但是在建立监督式的机器学习模型时,只考虑预测因子与因变量(MCI和AD)之间的关系,目前建立的机器学习分类模型,并不能准确刻画AD 相关的认知连续谱。

  3. 生存分析:
    涉及因变量包含时间因素,考虑生存分析,选择Cox回归模型及机器学习的生存分析模型,建立MCI/AD发生发展的风险模型。

3)基于MIND-China项目多模干预内容,明确个体化获益的多模干预方案。

建立假设
  1. 通过建立基于机器学习的MCI及AD风险预测模型,识别出重要的影响因素,预测个体发生AD的概率。基于此,可制定干预(或治疗)策略,针对其危险因素进行预防与控制。
  2. 在对目标的人群随访基础上,对MCI人群进行干预与治疗。可能会出现部分群体对干预措施有正向效应,部分群体可能无效或出现负向效应。 通过机器学习算法,对干预措施(或治疗)产生不同反应的MCI个体进行区分识别,从而实现个体化干预策略的实施。
模型验证假说

基于机器学习的递归分区算法是一种可识别具有相似关联模式(如在预测变量和反应之间的关联)亚群的数据驱动的人工智能方法。利用现有多组学数据,结合机器学习的分类模型,对不同干预措施下MCI人群进行分类,以到达AD的时间作为反应变量,并计算不同干预策略相关的 HR,从而为患者的个体化治疗提供参考。


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