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机器学习新算法:一次脑扫描就能诊断阿尔茨海默病

科技日报北京6月21日(拍卖平台)英国帝国理工学院研究人员开发出一种机器学习新算法,通过一次脑部扫描观察大脑内的结构特征(包括以前认为与阿尔茨海默病无关的区域),即可诊断出阿尔茨海默病。该技术的优势在于其简单性,并且可在很难诊断的早期阶段就识别出疾病。研究成果发表在开放获取专业学术期刊《通讯·医学》上。

  医生目前使用大量测试来诊断阿尔茨海默病,包括记忆和认知测试以及脑部扫描。扫描主要用于检查大脑中的蛋白质沉积和海马体收缩,海马体是与记忆相关的大脑区域,所有这些测试可能都需要几周的时间来安排和处理。但此次新开发的方法,只需在大多数医院常见的标准1.5特斯拉机器上进行磁共振成像(MRI)脑部扫描。

  研究人员采用了一种用于分类癌症肿瘤的算法,并将其应用于大脑。他们将大脑分为115个区域,分配了660个不同的特征,例如大小、形状和纹理,以评估每个区域。然后他们训练算法识别这些特征的变化,以准确预测阿尔茨海默病。

  利用阿尔茨海默病神经影像学计划的数据,该团队对400多名早期和晚期阿尔茨海默病患者、健康对照组和其他神经系统疾病患者(包括额颞叶痴呆和帕金森病)进行了脑部扫描。

  研究发现,在98%的病例中,仅基于MRI的机器学习系统,就可准确预测患者是否患有阿尔茨海默病。它还能够在79%的患者中以相当高的准确度区分早期和晚期阿尔茨海默病。

  这一新系统成功发现了以前认为与阿尔茨海默病无关的大脑区域,譬如小脑(大脑中协调和调节身体活动的部分)和腹侧间脑(与感官、视觉和听觉相关)产生的变化,为研究这些区域与阿尔茨海默病的联系开辟了潜在的新途径。


  先是出现了一些迹象,然后是明确的症状,比如记忆力减退、脾气大变、认知功能障碍,再进行检查,比如脑电图检查、头颅CT、磁共振和生物标志物检查,来明确一个诊断——是否为阿尔茨海默病。如今,用普通的仪器加上机器学习新算法,能将确诊所需的检查和所耗的时间大幅减少,相信也能减轻一些家属的心理煎熬。同时,这套学习系统还新发现了大脑一些区域和阿尔茨海默病的联系,它不仅能辅助确诊,还有望将阿尔茨海默病的研究带向新领域。


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