正文
这种方法是标准的深度学习技术。蒙大拿及其同事利用超过2000张年龄在18岁至90岁之间的健康大脑MRI扫描图像,并且所有样本都没有任何可能影响大脑年龄的神经系统疾病。所以,这些样本的大脑年龄与其实际年龄都是相符合的。
其中,每一幅扫描图像都是标准的T1加权MRI扫描获得的,这与大多数现代MRI扫描仪输出的类型一致。采集过程中,每一次扫描都会标注上测试者的实际年龄。
研究者利用总图像集的80%来训练卷积神经网络,以通过大脑MRI扫描图像确定待测大脑的年龄。 此外,研究者还使用剩余图像集中的200张图像来验证该“脑龄”识别过程。
最后,研究者利用剩余的20%图像测试该深度学习神经网络,以确定其测量大脑年龄的准确程度。
同时,该团队将其提出的深度学习技术与传统大脑年龄测定方法进行了比较。传统“脑龄”测定需要大量的图像处理工作以识别出大脑白质和灰质区域,然后进行称为高斯过程回归(Gaussian process regression)的统计分析。
结果十分有趣。
对于给定预处理数据进行分析时,
深度学习方法和高斯过程回归方法都能准确地测定患者的实际年龄,并且两者的误差都小于5年。
但是,对于
给定原始MRI数据时,深度学习方法表现出明显的优势
,
测定结果平均误差只有4.66年
。相比之下,标准高斯过程回归方法则表现不佳,只能给出平均误差几乎达到12年的粗略年龄。
此外,相比于传统标准方法需要长达24小时的数据预处理,深度学习方法的分析只需几秒钟。
深度学习方法所需的唯一数据预处理是确保原始图像的取向一致以及图像之间的像素尺寸一致。
这种快速测定对于医生有重大意义。
蒙大拿团队称:“利用这种深度学习软件,当患者仍在扫描仪中时,就能向临床医生提供有关大脑年龄的预测数据,”
此外,该团队还对比了使用不同扫描仪获得的图像,以表明该深度学习技术可用于全球不同地区、不同机器的扫描结果。