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熊敏 (熊敏.) | 张格 (张格.) | 康文杰 (康文杰.) | 林岚 (林岚.)

摘要:

目的:为了客观评估大脑的健康状态,提出一种基于图卷积网络(graph convolution network,GCN)的大脑年龄预测方法.方法:首先,基于英国生物银行(UK Biobank,UKB)的10000例脑健康中老年人的T1加权MRI影像学衍生表型(imaging-derived phenotypes,IDPs)数据,采用多层感知机网络提取年龄相关的结构特征构建群体图;其次,提出基于边重要性的节点邻居采样,并使用基于图的特征注意力机制加强邻域信息的特征聚合,建立一个以GCN为核心的大脑年龄预测模型;最后,与基线模型(GCN模型)、基线模型+随机采样、基线模型+NodeSAGE比较以评估该模型的预测性能.另外,根据预测的大脑年龄获取大脑年龄估计差,探究大脑老化与身体健康状况、生活习惯以及认知间的相关性.结果:提出的模型预测脑年龄的平均绝对误差为3.97 a,预测年龄与生理年龄间的Pearson相关系数为0.748,均优于基线模型、基线模型+随机采样、基线模型+NodeSAGE;大脑老化与身体健康状况指标显著相关,与吸烟史和频繁喝酒显著相关,与执行功能、非语言推理和处理速度显著相关.结论:提出的基于GCN的大脑年龄预测方法在大规模数据集上通用性和鲁棒性较好,能够较好地预测大脑年龄.

关键词:

机器学习 神经影像 脑年龄预测 深度学习 图卷积网络

作者机构:

  • [ 1 ] [康文杰]北京工业大学
  • [ 2 ] [林岚]北京工业大学
  • [ 3 ] [熊敏]北京工业大学
  • [ 4 ] [张格]北京工业大学

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来源 :

医疗卫生装备

ISSN: 1003-8868

年份: 2023

期: 3

卷: 44

页码: 1-7

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