AXIAL: تفسيرية مبنية على الانتباه لتشخيص مرض الزهايمر القابل للتفسير باستخدام شبكات الـ CNN ثنائية الأبعاد على صور الدماغ ثلاثية الأبعاد

تقدم هذه الدراسة طريقة مبتكرة لتشخيص مرض الزهايمر باستخدام التصوير بالرنين المغناطيسي ثلاثي الأبعاد (3D MRI) مصممة لتعزيز قابلية تفسير قرارات النموذج. يعتمد نهجنا على آلية انتباه ناعمة، مما يمكّن شبكات النيورونات التلافيفية ثنائية الأبعاد (2D CNNs) من استخراج تمثيلات حجمية. في الوقت نفسه، يتم تعلم أهمية كل شريحة في عملية صنع القرار، مما يسمح بإنشاء خريطة انتباه على مستوى البكسل لإنتاج تصوير بالرنين المغناطيسي قابل للتفسير. لاختبار نهجنا وضمان قابلية إعادة إنتاج نتائجنا، اخترنا مجموعة بيانات معتمدة من التصوير بالرنين المغناطيسي من مبادرة تصوير الزهايمر العصبي (ADNI). على هذاASET، أظهرت طريقتنا تفوقًا كبيرًا على أفضل الأساليب الحالية في:(i) تمييز مرضى الزهايمر (AD) عن الأشخاص ذوي الوظائف الإدراكية الطبيعية (CN) بدقة بلغت 0.856 ومعامل ارتباط ماثيو (MCC) بلغ 0.712، مما يمثل تحسينًا بنسبة 2.4% و5.3% على التوالي مقارنة بالأفضل ثانيًا.(ii) في مهمة التشخيص الاستشرافية لتمييز حالات فقدان الوظائف الإدراكية الخفيفة المستقرة عن تلك التقدمية بدقّة بلغت 0.725 ومعامل ارتباط ماثيو (MCC) بلغ 0.443، مما يظهر تحسينًا بنسبة 10.2% و20.5% على التوالي مقارنة بالأفضل ثانيًا.حققنا هذا النتيجة التشخيصية الاستشرافية من خلال اعتماد استراتيجية تعلم نقل مضاعفة، والتي زادت من حساسية الكشف عن التغيرات الشكلية وسهلت الكشف المبكر عن الزهايمر في مرحلة أولى. وباستخدام الدقة على مستوى البكسل، تمكنت طريقتنا من تحديد المناطق الدماغية الخاصة التي يتم التركيز عليها، وهي المناطق الدماغية الرئيسية التالية: الفص الصدغي (الحُصين)، اللوزة الدماغية، المنطقة الجدار-فص الصدغي (الباراحُصين)، والبطينان الجانبيان السفليان. جميع هذه المناطق لها علاقة سريرية بتطور مرض الزهايمر.علاوة على ذلك، أثبت نهجنا باستمرار أنه قادر على تحديد نفس المناطق المرتبطة بالزهايمر عبر طيات التحقق المتقاطع المختلفة، مما يؤكد متانته ودقته في تسليط الضوء على المناطق التي تتلاقى بشكل وثيق مع العلامات المرضية المعروفة للمرض.