Méthode de classification hiérarchique basée sur la fusion de descripteurs de cartes gaussiennes pour le diagnostic d'Alzheimer à l'aide de T1

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 13734 (2023) Citer cet article

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La maladie d'Alzheimer (MA) est considérée comme l'une des maladies âgées les plus répandues. En 2015, la MA serait la sixième cause de décès aux États-Unis. En substance, l’imagerie non invasive est largement utilisée pour fournir des biomarqueurs soutenant le dépistage, le diagnostic et la progression de la MA. Dans cette étude, des caractéristiques basées sur des descripteurs gaussiens sont proposées comme de nouveaux biomarqueurs efficaces utilisant des images pondérées en T1 d'imagerie par résonance magnétique (IRM) pour différencier la maladie d'Alzheimer (MA), les troubles cognitifs légers (MCI) et les contrôles normaux (NC). Plusieurs caractéristiques basées sur une carte gaussienne sont extraites, telles que l'opérateur de forme gaussienne, la courbure gaussienne et la courbure moyenne. Les fonctionnalités susmentionnées sont ensuite introduites dans la machine à vecteurs de support (SVM). Ils ont d’abord été calculés séparément pour l’hippocampe et l’amygdale. Suivi de la fusion des fonctionnalités. De plus, la fusion des régions avant l’extraction des caractéristiques a également été utilisée. L'ensemble de données de l'Alzheimer's Disease Neuroimaging Initiative (ADNI), formé de 45, 55 et 65 cas de MA, MCI et NC respectivement, est nommé dans cette étude. La fonctionnalité d’opérateur de forme a surpassé les autres fonctionnalités, avec une précision de 74,6 % et 98,9 % dans le cas de classification normale/anormale et AD/MCI respectivement.

L’une des maladies neurodégénératives chroniques et progressives est la MA. La maladie d'Alzheimer est la sixième cause de mortalité aux États-Unis en 20151. Au total, près de 44 millions de personnes vivent avec la maladie d'Alzheimer. De plus, au cours des deux prochaines décennies, le nombre estimé de personnes touchées doublera2. De sorte que d’ici 2050, une personne sur 85 sera atteinte de AD2. Elle est considérée comme une démence liée à certaines altérations du comportement et à des fuites de mémoire dues à la mort des cellules cérébrales3. Les manifestations de la crise précoce d'Alzheimer commencent entre la trentaine et la soixantaine. Les premières manifestations varient d'un patient à l'autre. Les problèmes de mémoire sont souvent l’un des premiers signes de troubles cognitifs. À mesure que la maladie progresse, les personnes peuvent recevoir un diagnostic de déficience cognitive légère (MCI), car elles subissent une perte de mémoire plus importante ainsi que d'autres difficultés cognitives. À ce stade, les patients peuvent procéder à leurs agitations habituelles, mais avec une adéquation minimale. Le MCI est considéré comme l’étape la plus longue, car elle peut durer de 20 à 30 ans. La MA progresse en plusieurs stades : préclinique, léger (parfois appelé stade précoce), modéré et sévère (parfois appelé stade avancé). Le stade avancé de la maladie, où les patients peuvent rester pendant 5 ans, se termine généralement par le décès du patient4.

Étant donné que les moyennes de DA devraient augmenter considérablement dans les années à venir. Cependant, son diagnostic et son traitement précoces constituent un défi essentiel dans la science moderne. De plus, les progrès de la neuroimagerie et la recherche de nouveaux biomarqueurs modifient notre compréhension de la MA. L'imagerie par résonance magnétique (IRM) structurée offre une large gamme de contrastes des tissus mous qui peuvent décrire l'anatomie en détail, une nouvelle définition basée sur des biomarqueurs utilisant l'IRM peut mesurer la neuro-dégénérescence4,5. Les premières recherches sur l'analyse des images IRM chez les patients atteints de MA se concentrent sur l'estimation de l'atrophie du cerveau/région (ou des volumes cerveau/région)6,7,8, en quantifiant les altérations du signal IRM dues aux changements dans les caractéristiques des tissus tels que les hyperintensités de la substance blanche dues à Images pondérées T29. Damulina et al.10 ont calculé la charge WMH dans différentes régions du cerveau, en comparant des sujets témoins normaux à des patients atteints de MA, et ont confirmé une charge élevée en WMH chez les patients atteints de MA, en particulier dans les régions cérébrales périventriculaires, pariétales et frontales sous-corticales. D'autres mettent l'accent sur l'atrophie de l'hippocampe et des structures temporales médiales voisines, en analysant les changements volumétriques régionaux chez les patients atteints de MA par rapport aux sujets témoins normaux6,7,8,11.