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NC:预测阿尔茨海默病的个体进展轨迹

对阿尔茨海默病(AD)进展的预期对于评估二级预防措施是至关重要的,因其被认为可以改变疾病的发展轨迹。然而,很难预测AD的自然进展,特别是不同的功能在不同的年龄下降,不同患者的发生率不同。我们在这里评估了AD进程映射,这是一个统计模型,根据当前疾病早期阶段的医学和放射学数据,预测患者的神经心理评估和成像生物标志物的进展。我们对96000多例患者进行了该方法的测试,其中包括来自四大洲的4600多名患者。我们测量了方法准确性通过选择了在一个假设的试验中显示临床端点进展的被试。我们发现,使用预测进展者丰富人群可以使所需的样本量减少38%至50%,这取决于试验时间、结果和目标疾病阶段,从无症状的AD风险个体到早期和轻度AD被试。我们表明,该方法没有引入关于性别或地理位置的偏差,并且对缺失的数据是稳健的。它在疾病的早期阶段表现最好,因此非常适合用于预防试验。

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NeuroImage:基于脑电和结构MRI的AD和轻度认知障碍机器学习分类研究

《本文同步发布于“脑之说”微信公众号,欢迎搜索关注~~》 1. 背景   阿尔茨海默氏病(AD)是引起痴呆症的主要原因,约占全世界病例的70%。到2050年,痴呆症的发病率将增加两倍,大多数新病例将出现在在中低收入国家。轻度认知障碍(MCI)是健康和痴呆症之间的一个阶段,其特征是认知缺陷但不影响日常生活。MCI患者罹患痴呆症的风险增加,在5年内平均进展率为39%。目前迫切需要低成本,可普及的方法来促进早期痴呆症的发现。脑电图(EEG)由于其低成本和便携性而具有解决这一需求的潜力。近期,发表在《NeuroImage》杂志的一项研究收集了老年AD患者(55岁),健忘性MCI(aMCI)和健康对照组(每组约60名)的静息状态EEG,结构MRI(sMRI)和大量的神经心理学数据,在此基础上评估了AD和aMCI分类的一系列候选EEG标记(即频段功率和功能连接),并将其分类性能与sMRI进行了比较。该研究还测试了脑电图联合认知量表分类模型。在对AD进行分类时,sMRI的表现优于静息状态EEG(AUCs分别为1.00和0.76)。但EEG和sMRI都只能较好地区分aMCI和健康老年人(AUCs=0.67–0.73),而且两种方法均未达到70%以上的灵敏度。相对于单独使用MMSE评分,EEG联合MMSE评分并没有优势。该研究是脑电图和sMRI对AD和aMCI分类的首次直接比较。 2.方法 2.1研究群体   从Dokuz Eylul大学神经病学系的门诊招募了AD(n=118)和aMCI的老年人(n=134)。利用各种社区资源中招募健康的老年人(n=198;55岁及以上),包括在公共会议和大学广告牌上发布公告。AD诊断是根据美国衰老和老年痴呆症协会(NIA-AA)的标准做出的。AD患者的纳入标准是:a)隐匿性发作;b)日常功能受损(临床痴呆评分(CDR)评分为1);c)两个或多个认知领域的损害;d)排除谵妄,痴其他原因引起的呆和其他主要精神疾病等。根据NIA-AA标准进行了aMCI诊断。 2.2诊断标准   所有受试者均通过一系列全面的神经心理学测试进行评估,旨在通过以下测试评估言语和视觉情景记忆、注意力、执行功能、视觉空间技能和语言:MMSE、Oktem口头记忆能力测试(OVMPT)、韦氏记忆量表修订版(WMS-R)数字跨度测试、口语流利性测试(语义)、波士顿命名测试(BNT)和CDR量表。使用了Yesavage老年抑郁量表排除抑郁。最后,所以受试者进行了神经、神经影像和实验室检查。 2.3EEG数据获取    根据国际10-20系统,将30个Ag / AgCl电极放在弹性帽(Easy-Cap;Brain Products GmbH;Gilching,德国)上记录脑电图,连接的耳垂电极(A1+A2)作为参考。记录室是电屏蔽的,声音衰减并且光线昏暗。从右眼的内侧上眼眶边缘和外侧眼眶边缘记录眼电图(EOG)。所有电极阻抗均小于10kΩ。脑电图和EOG通过带有0.03–70 Hz带通滤波器的Brain Amp 32通道DC系统机器进行放大,并以500 Hz的采样率在线数字化(Brain Products GmbH;Gilching,德国)。记录EEG:睁眼(EO)4分钟,闭眼(EC)4分钟。 2.4EEG数据预处理   EEGLAB结合FASTER插件进行预处理。将数据在0.1到70 Hz之间进行带通滤波,在50 Hz处陷波滤波,并以所有头皮电极为参考取平均。然后将其提取为2 s的数据段。FASTER删除了包含大伪迹(例如肌肉抽搐)和信号质量较差的内插通道数据。还使用FASTER自动识别了伪迹(即非神经)独立成分,并将其从数据中自动删除。然后视检数据质量,并去除任何残留的杂乱含噪数据。   去除受额外噪声影响的42例数据(16AD,13aMCI,13HC)。剩余408例数据(102AD, 121aMCI, 185HC)。闭眼状态下,预处理和视检去除数据平均百分数为6.38%(SD=2.78%, median=5.23%,range=2.08-23.03%),睁眼状态为6.67%(SD=5.91%,median=4.85%,range=2.08-26.88%)。闭眼状态,去除的独立成分平均数为2.73(SD=0.92, MEDIAN=3,RANGE=1-5),闭眼脑电最终平均时长225s,(SD=9.89S,MEDIAN=227.46S,RANGE=184.72-235),睁眼脑电为224s,(SD=12.72S,MEDIAN=228.35,RANGE=175.48-235)。 2.5脑电频段和功率比计算   使用具有Hann窗和0.5 Hz频率分辨率的多窗谱估计,对30个头皮电极上的绝对和相对功率进行谱分析。分别计算受试者睁眼和闭眼时脑电的功率,以探索这两种唤醒状态之间的潜在差异。包括以

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Pandas 之 缺失值的处理

什么是缺失值? (控制) 那么,到底什么是缺失值呢? 直观上理解,缺失值表示的是‘缺失的数据’ 缺失值 导致的原因是什么呢? 1) 可能是由于数据不全所以导致数据缺失 2) 可能是误操作导致数据缺失 3) 亦或者人为地造成数据缺失。 什么是缺失值? (控制) 那么,到底什么是缺失值呢? 直观上理解,缺失值表示的是‘缺失的数据’ 缺失值 导致的原因是什么呢? 1) 可能是由于数据不全所以导致数据缺失 2) 可能是误操作导致数据缺失 3) 亦或者人为地造成数据缺失。 #导入相关库 import numpy as np import pandas as pd index =pd.Index(data=["A","B","C","D","风"],name="name") data = { "age":[18,10,np.nan,22,25], "city":["Beijing","Shanghai","guangzhou","shenzhen","XiAn"], "Sex":[None,"male","feamle",np.nan,"feamle"], "birth":["1990-10-10",None,np.nan,"1998-01-01","2020-10-20"] } user_info = pd.DataFrame(data=data,index=index) user_info age city Sex birth name A 18.0 Beijing None 1990-10-10 B 10.0 Shanghai male None C NaN guangzhou feamle NaN D 22.0 shenzhen NaN 1998-01-01 风 25.0 XiAn feamle 2020-10-20 #将出生日期转化为时间戳 user_info["birth"] = pd.to_datetime(user_info.birth) user_info age city Sex birth name A 18.0 Beijing None 1990-10-10 B 10.0 Shanghai male NaT C NaN guangzhou feamle NaT D 22.0 shenzhen NaN 1998-01-01 风 25.0 XiAn feamle 2020-10-20 # 可以看到用户 D 的性别为 NAN, # 再pandas 眼中 这些都属于 缺失值 # 可以使用 isnull() 或者 notnull()方法来操作。 user_info.isnull() age city Sex birth name A False False True False B False False False True C True False False True D False False True False 风 False False False False user_info.notnull() age city Sex birth name A True True False True B True True True False C False True True False D True True False True 风 True True True True #假如我想过滤掉 性别为空的 用户呢 user_info user_info[user_info.Sex.notnull()] age city Sex birth name B 10.0 Shanghai male NaT C NaN guangzhou feamle NaT 风 25.0 XiAn feamle 2020-10-20 # 缺失值处理方案之-丢弃缺失值 #dropna 方法 user_info.Sex.dropn

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AD预测论文研读系列2

多模生物学、影像学和神经心理学标记物已经展示了区分阿尔茨海默病(AD)患者和认知正常的老年人的良好表现。然而,早期预测轻度认知功能障碍(MCI)患者何时和哪些会转变为AD痴呆仍然困难。通过模式分类研究表明,基于纵向数据的模式分类器比基于横截面数据的模式分类器具有更好的分类性能。研究人员开发了一个基于递归神经网络(RNN)的深度学习模型,以学习纵向数据的信息表示和时间动态。将个体受试者的纵向认知测量,与基线海马MRI相结合,建立AD痴呆进展的预后模型。大量MCI受试者的实验结果表明,深度学习模型可以从纵向数据中学习信息性测量,以描述MCI受试者发展为AD痴呆的过程,并且预测模型可以以高精度在早期预测AD进展。最近的研究表明,如果使用纵向而非横截面数据构建分类器,可以获得更好的性能

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