使用早期阶段18F-Florbetaben PET和临床特征预测β淀粉样蛋白阳性和认知状态的机器学习模型Machine learning model for predicting Amyloid-β positivity and cognitive status using early-phase

环球医讯 / AI与医疗健康来源:www.nature.com大韩民国 - 英文2025-07-31 11:06:59 - 阅读时长2分钟 - 780字
本研究开发了机器学习模型,利用早期阶段18F-Florbetaben PET和临床数据预测阿尔茨海默病患者的β淀粉样蛋白阳性及认知状态,展示了多模态数据在早期诊断和个性化干预中的潜力。
阿尔茨海默病β淀粉样蛋白阳性认知状态早期阶段PET临床数据机器学习模型预测准确性多模态数据早期阶段PET成像
使用早期阶段18F-Florbetaben PET和临床特征预测β淀粉样蛋白阳性和认知状态的机器学习模型

本研究开发了机器学习模型,通过整合早期阶段18F-Florbetaben PET和临床数据来预测阿尔茨海默病中的β淀粉样蛋白(Aβ)阳性,以提高诊断准确性。此外,该研究还探讨了利用早期阶段PET预测认知状态的机器学习模型,最大化双相成像协议的临床效用。研究纳入了176名完成双相18F-FBB PET扫描的受试者,其中包括38名正常认知者、94名轻度认知障碍者和44名痴呆患者。Aβ状态由延迟阶段18F-FBB PET扫描(注射后90–110分钟)确定。为了开发预测Aβ阳性的机器学习模型,我们利用了早期阶段PET和临床特征。从早期阶段18F-FBB PET扫描(注射后0–10分钟),提取了特定脑区的标准摄取值比(SUVR)作为影像学特征。包括随机森林、梯度提升和XGBoost在内的多种分类器经过训练,并通过准确率、ROC AUC、召回率和F1分数进行评估。通过计算特征重要性识别关键预测因子,并量化对各模型结果影响最大的特征的重要性。仅使用早期阶段PET显示中等性能(随机森林准确率为80.56%),其中海马(重要性:0.086)、扣带回峡部(0.051)和内嗅皮层(0.038)的SUVR值为主要预测因子。结合PET和临床数据的模型使用梯度提升达到了最高准确率(88.89%),关键预测因子包括APOE基因型(重要性:0.2485)、内侧眶额叶SUVR(0.0996)和海马SUVR(0.0663)。在利用早期阶段PET预测认知状态时,大多数分类器的准确率超过80%,F1分数在0.82到0.90之间,决策树显示出最高的准确率83.33%。结合PET和临床数据的机器学习模型在预测Aβ阳性方面表现出优越的预测准确性,而仅使用早期阶段PET在预测认知状态方面显示出稳健的性能,突显了多模态数据的协同潜力和早期阶段PET成像的多功能实用性。


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